IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法

摘要

本发明公开了一种IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法，选用PCB板材制作光源板，在光源板的正反面按照分布式布线，并且进行LED日光灯光源板安规设计；所述的PCB板材选用导热系数≥0.35W/m·K，厚度为0.6-1mm的FR4或CEM-3双面商用PCB板；所述的光源板所有非保护地线线路布线及焊盘，与光源板边缘必须留够不小于3mm的电气爬电距离；所述的光源板两头与接口头留有一定空白区域，光源板上分段分布2-4颗IC驱动；LED灯珠均匀分布。本发明方法，合理布线，完全能够满足LED日光灯导热散热要求，显著降低了寄生电容，实现了安规设计。

权利要求

1.一种IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法，其特征在于：选用PCB板材制作LED日光灯光源板，在光源板的正反面按照分布式布线，并且进行LED日光灯光源板的安规设计，所述的光源板所有非保护地线线路布线及焊盘，与光源板边缘必须留够不小于3mm的电气爬电距离；所述的光源板两头与接口头留有10-30mm的区域，光源板上分段分布2-4颗IC驱动；LED灯珠均匀分布，间距在1-5mm；

所述的PCB板材选用FR4或CEM-3双面商用PCB板，同时要求PCB板的导热系数≥0.35W/m·K，且厚度为0.6-1mm；PCB板的正面布线宽度t不大于1mm；PCB板的背面，制作成网格状焊盘，背面网状最边焊盘距离PCB板外边留0.5mm，焊盘大小尺寸为0.5mm×0.5mm到2mm×2mm之间，焊盘间距取0.5mm。

说明书

IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法

技术领域

[0001] 本发明属于LED照明技术领域，涉及一种IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法。

背景技术

[0002] IC驱动是LED照明驱动终极解决方案的方向，也就是LED驱动不需要传统意义的驱动电源，取而代之由集成电路（IC）来驱动，这不仅大大简化了LED照明线路、降低成本，从而真正实现LED照明灯具寿命与LED自身5万小时寿命相可比，同时简化了LED灯具的制造工艺，极其适宜批量化生产制造。

[0003] 对于IC驱动的问题，业内已叫嚣多年，目前以韩国首尔半导体公司为代表，所谓AC/HV驱动方案，核心依然是集成电路IC驱动，拓扑结构复杂，IC集成度较高，IC驱动的设计制作工艺包含了低压模拟工艺、高压NMOS工艺、数字工艺等成本昂贵复合流片工艺，由于较高的集成度，反而很难实现整体产品的安规要求，制约了其应用；同时长距离带来的布线难题，也无法安全可靠的应用到长度1200mm的日光灯产品中，目前仅应用于LED灯泡方案之中。

[0004] 现有技术的LED日光灯光源板普遍采用铝基覆铜板，铝基覆铜板三明治结构，小于70um的绝缘层决定了其布线极高的寄生电容，同时现有技术IC驱动方案，由单颗IC分段驱动整条日光灯LED，来回布线复杂且长，各条布线与灯板外壳寄生电容巨大（一般1000pF以上），而安规绝缘耐压要求为AC 1000V+2U(AC1440V)，安规交流耐压测试，如此高寄生电容存在，漏电流在毫安级以上，无论是IC驱动还是LED自身都会轻易击穿损坏。光源板自身不仅无法通过安规测试，而且自身也无法安全使用，故障率极高，现有技术整体设计方案无法上路更无法商业化应用。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法，解决了现有技术IC驱动方案无法在LED日光灯应用，以及应用中因寄生电容存在无法通过安规检测，无法实现商业化大批量生产的问题。

[0006] 本发明所采用的技术方案是，一种IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法，选用PCB板材制作LED日光灯光源板，在光源板的正反面按照分布式布线，并且进行LED日光灯光源板的安规设计。

[0007] 本发明的IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法，其特征还在于：

[0008] 所述的PCB板材选用FR4或CEM-3双面商用PCB板，同时要求PCB板的导热系数≥0.35W/m·K，且厚度为0.6-1mm。

[0009] 所述的光源板所有非保护地线线路布线及焊盘，与光源板边缘必须留够不小于3mm的电气爬电距离。

[0010] 所述的PCB板的正面布线宽度t不大于1mm；PCB板的背面，制作成网格状焊盘，背面网状最边焊盘距离PCB板外边留0.5mm，焊盘大小尺寸为0.5mm×0.5mm到2mm×2mm之间，焊盘间距取0.5mm。

[0011] 所述的光源板两头与接口头留有10-30mm的区域，光源板上分段分布2-4颗IC驱动；LED灯珠均匀分布，间距在1-5mm。

[0012] 本发明的有益效果是：结构设置及布线合理，完全能够满足LED日光灯导热散热要求，显著降低了寄生电容，实现了安规设计，解决了驱动布线与光源板LED灯珠均匀分布冲突的难题。

附图说明

[0013] 图1是本发明LED日光灯光源板的正面结构分布式布线示意图；

[0014] 图2是本发明LED日光灯光源板的正面布线安规设计要求示意图；

[0015] 图3是本发明LED日光灯光源板的背面布线分布式焊盘示意图；

[0016] 图4是图3中的A处的局部放大示意图。

[0017] 图中，1.交流AC输入焊盘，2.输入预处理电路，3.IC驱动，4.LED灯珠，5..辅助器件，6.光源板，7.焊盘。

具体实施方式

[0018] 参照图1，本发明光源板结构是，包括分布式设置在光源板上的各个部件，包括交流AC输入焊盘1、输入预处理电路2、多个IC驱动3、LED灯珠4以及相应的辅助器件5。

[0019] 普遍情况下光源板的长度L一般为300-1500mm，宽度T一般为10-36mm，沿光源板纵向中心线设置串列的LED灯珠4，光源板两头各M长区域为光源板与外接头连接区域，不需要排布LED灯珠，M一般为10-36mm。本发明有效利用两端的这一M区域，一端M区域排布AC输入焊盘1以及输入预处理电路2，有可能的话也可以排布一颗IC驱动3，另一端M区域可以排布一颗IC驱动3及其它辅助器件5，如还有另外的IC驱动3或辅助器件5，按照安规要求，就近其所驱动的LED灯组，分散排布到光源板中部相应的空位。

[0020] 本发明的IC驱动的LED日光灯光源板分布式安规设置方法是，选用导热系数≥0.35W/m·K，且厚度为0.6-1mm的FR4或CEM-3双面商用PCB板材制作LED日光灯光源板，在光源板的正反面按照分布式布线，并且进行LED日光灯光源板的安规设计。以下进行具体说明：

[0021] 1、本发明的光源板选材，首先鄙弃高寄生电容的铝基覆铜板材料，而是选用低寄生电容、同时又满足LED导热性能以及机械强度的通用双面PCB材料。根据LED日光灯光源板单位面积热容量考量，无论T4、T5、T8、T10还是T12管，在其最大功率密度下，热功率2
密度均小于0.1W/cm，本发明的光源板选用导热系数≥0.35W/m·K，厚度为0.6-1mm的FR4或CEM-3双面PCB板材制作，合理布线，完全能够满足LED日光灯导热散热要求。

[0022] 由表1可以看出，市场上现有的商用PCB板材的基本参数，正规厂家所出的CEM-3及FR4的PCB板材，都能够满足光源板制作要求，当然选材时导热系数越高越有利。

[0023] 表1、现有的商用PCB板材的基本参数

[0024]

[0025] 2、本发明采用的分布式安规布线方法，具体如下：

[0026] 2.1）按照安规标准，绝缘耐压要达到AC 1440V时，光源板所有非保护地线线路布线及焊盘，与光源板边缘必须留够不小于3mm的电气爬电距离，参照图2，黑色部分区域为布线或焊盘位置，d1、d2、d3、d4、d5分别为各个布线及焊盘距离板材边缘的尺寸，都必须保证不少于3mm的爬电距离。

[0027] 2.2）在保证良好导热、散热情况下，进一步减小寄生电容的设计。理论上，PCB板寄生电容大小与正面及背面的铜箔布线相对应面积S成正比，与板材厚度d成反比，即C=εS/-12d，ε为板材介电常数，ε=ε0×εr，ε0=8.8542×10 为介电常数系数，εr为PCB板相对介电常数，由表1第四行可知，一般在5左右，取S=1mm×1mm，d=0.6mm，C=ε0×εr×S/d=0.1pF，也就是说，对于0.6mm厚的PCB板，上下对应1mm见方的铜箔布线寄生电容为
0.1pF，考虑到最长布线在1200mm左右，则它的最大寄生电容为0.1×1200=120pF，这个电容值已经很高了，对于AC1440V漏电流来说，通过公式i=u×ωC来计算，则在50Hz时，漏电流为1440×2×3.14×50×120×10-12=50μA，这一数量级的漏电流会将IC驱动以及LED灯珠方向击穿。

[0028] 以上所述是寄生电容的问题，而要得到良好的导热散热，PCB板要尽量减薄，且上下两面要保证较大面积的铜箔焊盘。

[0029] 所以，综合考量，本发明的结构设置是，正面布线宽度t不大于1mm，考虑到长距离布线强度，正面布线宽度t取0.5-1mm之间；焊盘由于长度短，所以可以根据情况放宽；关键是PCB板的背面，制作成网格状焊盘，即光源板背面分布式布线设计，如图3，焊盘大小尺寸小于3mm×3mm，最大寄生电容为0.1×3×1=0.9pF的水平，考虑爬电问题，背面网状最边焊盘距离PCB板外边（边距）留0.5mm，即图3中边距的优选取值c为0.5mm；考虑到装配时会整体压接在导电铝型材支架上再连通的概率，选择焊盘大小尺寸为0.5mm×0.5mm到2mm×2mm之间，即图4中焊盘尺寸a为0.5-2mm，优选取值1mm；考虑PCB板制作工艺精度，焊盘间距取0.5mm，即图4中焊盘间距的优选取值b为0.5mm。

[0030] 3、IC驱动电路分布式布线，具体设置方法如下：

[0031] 解决了安规问题，日光灯光源板上应用的IC驱动方案就剩下如何布线问题了，现有技术所采用的驱动方案为单颗或者多颗集中驱动方法，这样一来，所有IC都必须集中布线到LED日光灯光源板一个统一部位，由于LED日光灯光学效果整管必须均匀，也就是光源板上的LED灯珠必须均匀排布，而日光灯光源板一般只有20mm左右的宽度，这样很集中的IC驱动布线同时保证整个光源板上LED灯珠排布基本均匀无法实现，同时来回长距离布线要求，更增加了工艺难度。

[0032] 本发明的光源板选用2-4颗IC驱动分布式布线方式，将现有技术采用的集中驱动方案，分散成2-4颗IC驱动实现分段分布驱动，各个IC驱动更加均匀的分布到整板光源板上，解决了驱动布线与光源板LED灯珠均匀分布冲突的难题，即光源板正面分布式布线方案。

[0033] IC驱动的外形尺寸一般小于6mm×6mm，LED灯珠根据功率不同，尺寸在3mm×3mm-5mm×5mm之间；LED灯珠均匀分布，间距在1-5mm；其它外围器件小于3mm×3mm，光源板两头与接口头留有一定的（优选10-30mm）空白区域，可以不设置LED灯珠。