LED灯具模组及LED光源驱动电路的制作方法

本发明涉及led技术领域，特别是涉及led灯具模组及led光源驱动电路。

背景技术：

led具有响应速度快、低功耗、节能、寿命长等显著优点。由于led的快速响应速度，特别适用于汽车前后灯具的应用。随着半导体材料和封装工艺的提高，led光源的光通量和出光效率逐渐提高，led光源已被广泛应用汽车照明领域。led驱动技术也随着led应用技术的发展而逐步得到发展。

led作为汽车后雾灯光源，由于法规对光学系统在光通量的上下限值要求，对led在1分钟到30分钟内的光衰提出了很高的要求：安装有led的pcb小系统需要满足在1分钟到30分钟内的光通量衰减小于10％。

发光的led自身有热量会产生，同时驱动led点亮的led驱动电路也会产生热量，当led自身发热量和led驱动的热量累加在一起，就很难控制led的光衰。led驱动也有多种控制方式，主要有以下三大方式：1.电阻式，效率最低，驱动发热量大，成本最低；2.线性恒流式，效率较低，驱动发热量大，成本适中；3.dcdc式，效率最高，驱动发热量小，成本较高。

针对上述几种led驱动的效率、发热量及后雾灯光学系统光衰的要求，常用的后雾灯系统设计方法有：将安置有led光源的pcb与安置有led驱动的pcb板物理分隔开，仅采用线束将led光源与led驱动做电气连接，原理上使led光源远离led驱动这个热源来保证led达到较小的光衰。这种系统设计方法的led驱动可以采用电阻式、线性恒流式或dcdc式，因为光衰已不再和led驱动的形式密切相关。

但是，这种系统设计由于led光源和led驱动物理分隔，在灯具整灯结构内需要较大的空间来分别布置led光源线路板和led驱动控制板，对灯腔内部的空间有一定需求。面对越做越薄、越做越小的后灯造型设计，这种后雾灯的系统设计方案已越来越难满足灯体造型设计，同时也很难做到标准化，使一个后雾灯电子控制系统适用于所有车型后灯的灯体结构。

常用的后雾灯系统设计方法还有：将led光源和led驱动一同放置在同一块pcb板，led驱动采用简单的电阻式或线性恒流方式，由于电阻仅几颗或线性恒流芯片仅一颗，led驱动部分的电路不会占用过多空间，所以这种方案还是可以往小型化设计的，但由于其led驱动的效率及产生的热量对led的影响，使光学系统的光衰不能达到预期效果。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供led灯具模组及led光源驱动电路，用于解决现有技术中的led灯具模组空间占用大且光衰严重等技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种led灯具模组，包括印制电路板，所述led灯具模组还包括：led光源部件，设于所述印制电路板上；led光源驱动部件，与所述led光源部件共同设于所述印制电路板的同一板面；其中，所述led光源驱动部件包括dcdc降压控制电路；

于本发明的一实施例中，所述led灯具模组还包括：散热部件，贴附于印制电路板的与所述led光源部件及led光源驱动部件所在板面相对的板面，以散去来自印制电路板及板上各部件的热量。

于本发明的一实施例中，所述印制电路板的外廓尺寸大于散热部件与印制电路板相接触表面的外廓尺寸，以形成一圈供容纳密封材料的容纳部。

于本发明的一实施例中，所述印制电路板通过防静电固定件将散热部件与印制电路板上的gnd地极性相连，以防止所述散热部件表面积聚静电电荷。

于本发明的一实施例中，所述led灯具模组还包括：透镜，其设有多个安装件；所述印制电路板上设有多个与所述安装件相配合的安装孔；其中，所述安装孔供所述安装件插入以将所述透镜与印制电路板固定连接。

于本发明的一实施例中，所述led灯具模组为装于车辆上的车灯led模组；所述车灯led模组的电源由车身电源提供；其中，所述车灯led模组的dcdc降压控制电路包括电流补偿电路，用于为dcdc降压控制电路补偿电流以满足车辆对车灯led模组的最小电流要求；和/或用于在车灯led模组工作异常时断开，以避免车辆误报警。

于本发明的一实施例中，所述led灯具模组包括一个led光源部件，位于所述印制电路板的板面中心位置；所述led光源驱动部件包括多个电子元器件，所述电子元器件围绕所述led光源部件周围的散热敷铜区域以外的区域紧密排列。

于本发明的一实施例中，所述dcdc降压控制电路包括：输入滤波模块，用于滤除接入电源的谐波；防反接模块，电性连接所述输入滤波模块，用于反接保护；补偿电流模块，电性连接所述防反接模块，用于输出补偿电流；dcdc同步整流降压模块，电性连接所述补偿电流模块，用于输出恒定电流、电压供电给所述led光源部件。电磁兼容模块，电性连接所述同步整流降压模块，用于减少同步整流降压模块输出电源的电磁噪声；输出滤波模块，用于滤除输出电源的谐。

于本发明的一实施例中，所述输入滤波模块包括第一滤波电路；为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种led光源驱动电路，，用于驱动led光源部件，且与所述led光源部件共同设于所述印制电路板的同一板面，所述led光源驱动电路具体包括：输入滤波模块，用于滤除接入电源的谐波；防反接模块，电性连接所述输入滤波模块，用于反接保护；补偿电流模块，电性连接所述防反接模块，用于输出补偿电流；dcdc同步整流降压模块，电性连接所述补偿电流模块，用于输出恒定电流、电压供电给所述led光源部件。电磁兼容模块，电性连接所述同步整流降压模块，用于减少同步整流降压模块输出电源的电磁噪声；输出滤波模块，用于滤除输出电源的谐波。

所述防反接模块包括二极管，二极管的正极连接第一滤波电路；所述补偿电流模块包括开关电路；所述dcdc同步整流降压模块包括dcdc同步整流buck芯片，所述dcdc同步整流buck芯片内部集成有mosfet开关管和同步整流mosfet管；所述电磁兼容模块包括串联连接的电阻和电容；所述输出滤波模块包括第二滤波电路；其中，外部电源经由输入滤波模块后流经所述防反接模块；所述防反接模块的负极连接dcdc同步整流降压模块的电源供电引脚，且通过第一电阻连接所述补偿电流模块，且连接一端接地的第一解耦电容，还通过第二电阻连接dcdc同步整流降压模块的使能引脚；所述dcdc同步整流降压模块的pg引脚通过第三电阻连接补偿电流模块，以在输出高电平时激活导通所述补偿电流模块；所述dcdc同步整流降压模块的pg引脚还通过第四电阻连接至dcdc同步整流降压模块的vcc引脚，并通过所述第四电阻连接一端接地的第二解耦电容；所述dcdc同步整流降压模块的boot引脚连接电磁兼容模块的一端；所述电磁兼容模块的另一端与dcdc同步整流降压模块的输出引脚相连；所述dcdc同步整流降压模块的输出引脚还连接储能电感的一端，所述储能电感的另一端连接输出滤波模块的一端，且输出滤波模块的另一端接地；所述储能电感与输出滤波模块的连接处还连接led光源的正极，所述led光源的负极通过第五电阻连接dcdc同步整流降压模块的fb引脚，且所述led光源的负极通过第六电阻接地。

如上所述，本发明的led灯具模组及led光源驱动电路，具有以下有益效果：本发明将led驱动和led光源设计在同一块pcb板上，同时提出一种后雾灯的电子与散热系统的巧妙布局及设计方法，在满足后雾灯光学系统的光衰要求下，使这种led光源和led驱动一体化的led灯模组达到小型化和标准化的需求，使一个led灯模组适用于所有灯具的灯体结构；此外，本发明采用dcdc驱动电路，驱动效率相较于以往的电阻式或线性恒流式有较大提升，可大幅降低驱动电路产生的功耗及热量，从而大幅减少位于同一pcb板上的led光源的光衰，以满足光学的法规配光要。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。此外，防静电螺钉通过防静电焊盘将散热器与gnd地极性相连，可以将外界导入到散热器上的静电电荷以最短路径最快速度泄放到地上，避免损伤led和电子元器件。

附图说明

图1a显示为本发明一实施例中led灯具模组的电子件小总成与散热器构成的部分结构示意图。

图1b显示为本发明一实施例中led灯具模组的透镜、电子件小总成及散热器构成的组合结构示意图。

图1c显示为本发明一实施例中led灯具模组的透镜、电子件小总成及散热器的拆解结构示意图。

图2显示为本发明一实施例中led灯具模组的led驱动电路的示意图。

元件标号说明

101透镜

102pcb板

103散热器

104led光源

105电子元器件

106散热胶垫层

107固定螺钉

108防静电螺钉

109散热肋

110密封胶圈

111导线出线孔

112导线入线孔

113焊盘

114透镜定位部

115模组安装部

m1输入滤波模块

m2输出滤波模块

m3dcdc同步整流降压模块

m4电磁兼容模块

m5补偿电流模块

m7防反接模块

r4第一电阻

r1第二电阻

r9第三电阻

r8第四电阻

r3第五电阻

r7第六电阻

c4、c6电容

l2储能电感

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、““下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、““一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

本发明提供，其结合dcdc式的高效led驱动，将led驱动和led光源设计在同一块pcb板上，同时提出一种后雾灯的电子与散热系统的巧妙布局及设计方法，在满足后雾灯光学系统的光衰要求下，使这种led光源和led驱动一体化的led灯模组达到小型化和标准化的需求，使一个led灯模组适用于所有灯具的灯体结构。下文将结合实施例及附图说明本发明技术方案的实现原理。

如图1a～1c所示，展示本发明一实施例中led灯具模组的结构示意图。所述led灯具模组主要由透镜、电子件小总成及散热器103构成，图1a展示的是电子件小总成与散热器103构成的部分结构图，图1b展示的是透镜101、电子件小总成及散热器103的组合结构图，图1c展示的是透镜101、电子件小总成及散热器103的拆解结构图。

电子总成包括pcb板102、led光源104及驱动器电子元器件105。其中，led光源104优选布置于pcb板102的中心位置处，从而使led灯具模组的发光亮度更为均匀，发光效果更佳。所述pcb板102的板材优选为耐燃性极佳的双面玻纤板fr-4或者铝基板板材，当然也可选用普通纸板94hb、阻燃纸板94v0、单面半玻纤板22f、cem-1、cem-3等板材，本发明对此不作限定。

所述驱动器电子元器件105是指安置于pcb板102上的多个电子元器件105，图1中仅选取其中一个电子元器件105作为示例。各驱动器电子元器件105布置于以led光源104为中心位置外扩分布，优选的，电子元器件105布置于以led光源104为中心外扩半径4cm以外的区域。

需要说明的是，传统的led模组通常将安置有led光源104的pcb与安置有led驱动的pcb板102物理分隔开，仅采用线束将led光源104与led驱动做电气连接，原理上使led光源104远离led驱动这个热源来保证led达到较小的光衰。但本发明的led光源104与led驱动采用一体化的布局设计，极为有效地减小led灯具模组的体积并简化连线系统的结构。尤其是应用于车辆后雾灯时，本发明的小型led灯具模组使得小型化及标准化的后雾灯模组具有可能性，可被安装于整灯结构的任何位置，故该模组可被定义为一个标准光源。此外，本发明的led灯具模组通过一体化设计简化了制造工艺，同过一体化设计，简化了制造工艺，相较于传统的led光源104线路板与驱动板物理分隔的方式，免去了生产过程中led与驱动的匹配连接过程及该安装连接过程中可能带来的损伤风险。

所述散热器103底座表面上贴附有散热胶垫层106，pcb板102通过固定螺钉107和防静电螺钉108固定于散热胶垫层106上，从而与散热器103紧密固定。值得注意的是，所述防静电螺钉108用于将散热器103与pcb板102上的静电螺钉焊盘113，即gnd地极性相连，从而使散热器103可直接与gnd地极性相连或通过一静电电容间接与gnd地极性相连，这样可将聚集在散热器103金属表面的esd静电电荷顺利导至gnd的路径，从而保护led光源104免受esd静电的伤害。

优选的，所述散热器103底座与多根柱形散热肋109以及导线入线孔112为一体式成型结构，该一体式成型结构采用导热率较高的材料以利于散热，例如：纯铝、铝镁合金或铜合金等金属或金属合金材料。

优选的，所述pcb板102的外廓尺寸大于散热器103底座的外廓尺寸，从而与散热器103形成一圈容纳部。该圈容纳部可用于套接一圈密封胶圈111，从而在led灯具模组安装于车辆的灯体结构上后起到密封防水的作用。

优选的，led灯具模组的正负极电源导线或pin针从安置于散热器103上的导线入线孔112自下往上地穿过散热器103和pcb板102的导线出线孔111，并将其导电端头弯折焊接于pcb板102上的正负极焊盘113上，由此可引入led灯具模组的电源。在将led灯具模组安装于车辆上的实施例中，可正负极电源线通过导线入线孔112和导线出线孔111，由车身引入至led灯具模组。需要说明的是，为固定并绝缘穿过入线孔及出线孔的连接导线，可在导线入线孔112内部注入绝缘胶，该绝缘胶在注入时呈半液态，待凝固后呈固态，可同时起到固定和绝缘的作用。

所述pcb板102上设有多个透镜定位部114，用于将透镜定位于pcb板102上。优选的，所述多个透镜定位部114均匀分散于pcb板102上，从而可更加稳固地定位透镜。透镜定位部114的类型可以是定位孔，也可以是定位销或者定位槽等等，且本发明对透镜定位部114的数量并不作限定，其可以是2个或3个或更多个，下面以3个定位孔为例说明透镜如何安装于pcb板102上。所述pcb板102上均匀分设有透镜安装孔1、透镜安装孔2及透镜安装孔3，且各透镜安装孔的深度根据实际需求，可延伸至pcb板102下方的散热器103。所述透镜上则设有与3个透镜安装孔位置及尺寸相对应的定位柱，透镜的定位柱插入pcb板102的透镜安装孔即可将透镜安装于pcb板102上。需要说明的是，定位柱与定位孔之间可采用胶水粘结、过盈配合、焊接连接或者螺纹连接等固定方式。

所述led灯具模组还包括标准模组安装部115，其用于将led灯具模组固定于外部设备。所述标准模组安装部115可以是安装孔、安装卡槽或者安装销等部件。以安装孔为例，在将led灯具模组安装于车辆时，可将外部安装件插入安装孔从而实现将led灯具模组固定于车辆上。需要说明的是，本发明提供的led灯具模组除了安装于车辆之外，还可以安装于整灯灯体上，本发明对此不作限定。

优选的，所述led灯具模组采用dcdc驱动电路，驱动效率相较于以往的电阻式或线性恒流式有较大提升，可大幅降低驱动电路产生的功耗及热量，从而大幅减少位于同一pcb板102上的led光源104的光衰，以满足光学的法规配光要求。下面将结合附图说明dcdc驱动电路的驱动原理。

如图2所示，展示本发明一实施例中led驱动电路的电路示意图。所述led驱动电路包括输入滤波模块m1、输出滤波模块m2、dcdc同步整流降压模块m3、电磁兼容模块m4、补偿电流模块m5及防反接模块m7。其中，所述输入滤波模块m1具体包括滤波电路，滤波电路可采用无源滤波电路或有源滤波电路，无源滤波电流主要有电容滤波电路、电感滤波电路和复试滤波电路，有源滤波电路主要有rc滤波电路；因滤波电路本身为现有技术，故不再赘述。所述输出滤波模块m2的实现原理与输入滤波模块m1类似。所述dcdc同步整流降压模块m3包括dcdc同步整流buck芯片，其内部集成有mosfet开关管和同步整流mosfet，还包括电感、电容及电阻等元器件；因dcdc同步整流buck芯片本身为现有技术，故不再赘述。所述电磁兼容模块m4包括串联连接的电阻和电容。所述补偿电流模块m5包括开关电路，所述开关电路是指具有“接通”和“断开”两种状态的电路，开关电路本身为现有技术故不再赘述。所述防反接模块m7包括单向导通的二极管。

具体的，输入电源vbat经由输入滤波模块m1后，流经防反接模块m7；所述输入滤波模块所述防反接模块m7的正极连接输入滤波模块m1，其负极分别与dcdc同步整流降压模块m3的电源供电引脚in及补偿电流第一电阻r4的一端；电容c4为dcdc同步整流降压模块m3电源供电引脚in的第一解耦电容c4，其一端连接in引脚一端接地；dcdc同步整流buck芯片的使能引脚en通过上拉第二电阻r1连接至电源供电引脚in，且当使能引脚en拉到高电平时可使dcdc同步整流降压模块m3正常工作；dcdc同步整流降压模块m3的pg引脚通过第四电阻r8连接至vcc引脚，且pg引脚连接限流第三电阻r9；限流第三电阻r9的另一端连接补偿电流模块m5的使能口，用于在pg引脚输出高电平时将补偿电流模块m5的使能口激活导通，从而令补偿电流经由第一电阻r4从导通的补偿电流模块m5流到gnd地上形成电流回路，即达到了补偿电流的目的。

dcdc同步整流降压模块m3的vcc引脚与一端口第二解耦电容c6连接，第二解耦电容c6另一端连接到地；dcdc同步整流降压模块m3的gnd引脚连接到地；dcdc同步整流降压模块m3的boot引脚与电磁兼容模块m4连接，所述电磁兼容模块包括rc电路，所述rc电路中电阻r与电容c串联，其中的电容c为升压电容，为m3芯片内部的浮动的mosfet驱动提供能量；rc电路的另一端与dcdc同步整流降压模块m3的out引脚相连，由于out引脚是pwm调制方波的输出口，具有较大的电磁噪声，故用此rc电路中的电阻r做减缓方波上下沿以减小对外辐射的emc能量；dcdc同步整流降压模块m3的out引脚与储能电感l2的一端相连，储能电感l2的另一端与输出滤波模块m2相连，输出滤波模块m2的另一端与gnd地相连。

dcdc同步整流降压模块m3、输出滤波模块m2及储能电感l2的连接结构及相对布局位置形成了dcdc的buck降压拓扑；储能电感l2和输出滤波模块m2的交点与led光源的正极相连，led光源的负极与采样第六电阻r7的一端相连，采样第六电阻r7的另一端与gnd地相连，led光源的负极与r7的交点与第五电阻r3相连，第五电阻r3另一端连接至dcdc同步整流降压模块m3的反馈引脚fb引脚；反馈引脚fb引脚通过采集第六电阻r7和led光源负极交点处的电压实时传输信号给dcdc同步整流降压模块m3，使芯片m3可根据fb引脚反馈的电压实时调节out引脚输出的pwm调制波的占空比大小，从而恒定第六电阻r7两端的电压，继而达到恒定流经led电流的目的。需要说明的是，流经第六电阻r7的电流近似于流经led光源的电流。

值得注意的是，本发明提供的led驱动电路可以满足车辆后雾灯模组在车身9-16v的电压变化下，流过led光源的电流恒定不变，从而保证光通量的稳定性；同时，led驱动电路可以工作在70％-85％的效率上来减少控制电路的功耗及热量。相较于现有的电阻式或线性恒流式后雾灯模组，本发明提供的led驱动电路产生的热量功耗巨幅减少，故大大降低了led在该结构系统上的光衰。

另外需要说明的是，led驱动电路中的电流补偿电路用于为不同电流值要求的led灯具模组补偿相应的电流以满足最小电流要求，和/或用于在车身模组工作异常时断开以避免误报警。

具体而言，电流补偿电路可以满足不同亮度档位led，通过匹配不同补偿电流的大小来满足车身对led模组正常工作时的最小电流要求。以车辆后雾灯为例：当同时有3个亮度档的后雾灯led模组供货时，为了保证所有后雾灯led模组的输出光通量一致，则不同亮度档led对应的设定led电流值不同，当亮度高的led需要较低的电流值即可达到设定的光通量值的情况下，有可能该led电流值下的模组总消耗电流已经小于车身bcm对判断灯具正常工作设定的电流检测值，这种情况下会导致电流误报警，即后雾灯led模组明明工作正常，但由于电流不达标导致车身bcm会判断此灯具故障。如通过第一电阻r4、补偿电流模块m5、第三电阻r9形成的电流补偿电路，即可解决此问题。当led光源故障时，芯片m3可以检测到开路、短路故障，从而关闭芯片m3的工作，同时通过pg引脚输出低电平，使补偿电流模块m5开关电路不工作，从而补偿电流电路不导通。以此达到led故障时，同时切断dcdc正常工作电路及led电流补偿电路，使故障检测电流小于一定设定值，满足车身故障报警需求。

需要说明的是，本发明的技术方案可应用于后雾灯led模组，但并不以此为限。本发明的技术方案基于与上文相同的原理，可拓展到整个后灯乃至前灯内的信号灯功能，所有信号灯均可以此标准化模组的概念设计。

为便于本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下文结合图1a、图1b、图1c及图2解释led灯具模组的机械结构与电路图器件的对应关系。图1a～1c中的led光源即为图2电路图中的led光源，该led光源优选布置于pcb板的中心位置，可以通过在pcb上led光源周围增设密集散热孔来增强led光源的散热性能。图2中除了led光源之外的其它电子元器件围着led光源布置于pcb板上。图2中的vbat和gnd两个电源极性走线通过pcb上的走线走至图1a中的正负极焊盘上。

本发明提供的led光源驱动电路实施方式与上文led灯具模组中的led驱动电路实施方式类似，故不再赘述。

综上所述，本发明提供的led灯具模组及led光源驱动电路，本发明将led驱动和led光源设计在同一块pcb板上，同时提出一种后雾灯的电子与散热系统的巧妙布局及设计方法，在满足后雾灯光学系统的光衰要求下，使这种led光源和led驱动一体化的led灯模组达到小型化和标准化的需求，使一个led灯模组适用于所有灯具的灯体结构；此外，本发明采用dcdc驱动电路，驱动效率相较于以往的电阻式或线性恒流式有较大提升，可大幅降低驱动电路产生的功耗及热量，从而大幅减少位于同一pcb板上的led光源的光衰，以满足光学的法规配光要。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。