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CN201386933Y - 一种ac led照明光源 - Google Patents

一种ac led照明光源 Download PDF

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吴明番
严钱军
徐志纯
章灵
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HANGZHOU HANGKE PHOTOELECTRIC CO Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种AC LED照明光源，是由印刷电路板、带有交流发光电路的热沉及封装层组成，所述的交流发光电路是由多个LED模块连接组成的使得交流电可单向或双向导通并驱动LED模块通体发光的电路，所述的LED模块是由多个LED芯片在采用串联或并联排列整合而成。本实用新型的原理是利用LED PN结的二极管的单向导通特性兼作整流、预制成可通过不同直流电压、电流的LED模块，再将多块LED模块连接组成发光电路，使AC电流可单向或双向导通上述发光电路，从而将电能转换成光能，达到通电发光的目的。

Description

一种AC LED照明光源
技术领域
本实用新型涉及一种LED照明光源，特别涉及一种用交流电驱动的LED照明光源。
背景技术
LED光源作为绿色、节能、省电、长寿命的第四代照明灯具而异军突起、广受关注、如火如荼迅速发展。目前的LED照明光源是低电压(VF＝2→3.6V)、大电流(IF＝200→1500mA)工作的半导体器件，必须提供合适的直流电流才能正常发光。
由于我们日常照明使用的电源是高压交流电(AC100-220V)，所以必须使用降压的技术来获得较低的电压，常用的是变压器或开关电源降压，然后将交流电(AC)变换成直流电(DC)，再变换成恒流源才能促使LED光源发光。因此直流驱动LED光源的系统应用方案必然是：变压器+整流(或开关电源)+恒流源。
目前的DC LED在蓄电池等直流供电系统中已得到普遍的推广、低电压直流驱动(即DC驱动)LED光源发光的技术已经越来越成熟。
但在交流供电系统，特别是在市电供电系统中必须经过降压，整流变换成直流供电才能正常使用。不仅提高了LED的应用成本，也增加了LED的体积，增加了交流变换成直流的损耗。如对于E27标准螺口的灯具来说空间十分有限，就很难安置变压器+整流(或开关电源)+恒流源。同时无论是变压器+整流或是开关电源降压，系统都会有一定量的损耗。DC LED在交流、直流电之间转换时约有15～30％的电力被损耗，系统效率很难做到90％以上。使得LED作为照明光源的普及应用受到了很大的限制。如果能用交流电(即AC)直接驱动LED光源发光，系统应用方案将大大简化，系统效率将很容易达到90％以上。
能否有直接用交流驱动的LED(即称为AC LED)，特别是市电驱动的LED光源器件已是必须要解决的一个问题。
发明内容
本实用新型针对现有技术中的不足，提出一种可用于交流电的LED光源器件，该光源器件是用LED模块组成的发光电路封装后所制成。其原理是利用LED PN结的二极管的单向导通特性兼作整流、预制成可通过不同直流电压、电流的LED模块，再将多块LED模块连接组成发光电路，使AC电流可单向或双向导通上述发光电路，从而将电能转换成光能，达到通电发光的目的。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种AC LED照明光源，是由印刷电路板、带有交流发光电路的热沉及封装层组成，所述的交流发光电路是由多个LED模块连接组成的使得交流电可单向或双向导通并驱动LED模块通体发光的电路，所述的LED模块是由多个LED芯片在采用串联或并联排列整合而成。
为了进一步提高光效，所述的LED模块是由多个LED芯片菱形排列后用金属导电材料串联共晶在一衬底上的模块。
作为优选，所述的衬底、热沉都是由高导热金属或陶瓷材料制成，其厚度小于2mm。采用了金属或陶瓷材料制成的薄形衬底、热沉更有利于LED散热，延长其使用寿命。
为了适应发光的需要，作为优选，衬底的形状为矩形或扇形，在衬底的两端设有相互绝缘的正、负电极，正、负电极分别与各自相邻的LED芯片电连接。衬底上固晶的LED芯片阵列的数量可根据发光电路的需要和衬底的大小来确定，相互绝缘的LED模块正、负电极保证了LED模块的安全性能。
作为优选，所述的交流发光电路为半波发光电路。所述的半波发光电路是由至少两个反向并联连接的LED模块组成。
作为优选，所述的交流发光电路为至少5个LED模块根据电桥原理连接形成的桥式发光电路。
为了使得交流电压在波动时，LED的工作电流变化控制在正常的工作状态，作为优选，所述的交流发光电路连接有半导体限流器件。
作为优选，所述的半导体限流器件为电阻、电容或电感中的任一种器件。
作为优选，所述的印刷电路板是由高导热材料制成，在印刷电路板上设置有交流输入电极及多个半导体限流器件连接点。具有集成度高，安装使用方便的优点。
作为优选，所述的印刷电路板为平面或曲面电路板。因此可根据配光及照明需要来选择不同形状的印刷电路板。
采用了上述技术方案的本实用新型具有的优点是：
1、本实用新型是扩展了LED供电系统从直流驱动到交流驱动，同时在实际应用时也不会由于LED器件的电压极性接反而不能正常工作。特别是省去了直流驱动器，进一步降低了AC LED光源器件的制作成本。DC LED在交流、直流电之间转换时约15～30％的电力被损耗，用交流电(AC)直接驱动LED光源发光，系统应用方案将大大简化，系统效率可很轻松地达到90％以上。
2、本实用新型的照明光源是用预制LED模块在封装时组成可由交流驱动的发光电路所制成的，发光电路使AC电流可双向导通，只需要二根引线导入交流电源即能发光工作。
3、本实用新型的LED照明光源是交替发光，并且利用了LED断电有余辉续光的特性，使人眼几乎感觉不到发光有中断，LED交替发光可以减少热量，使用寿命较DC LED寿命更长。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型LED模块的结构示意图；
图3为本实用新型实施例2中半波发光电路的连接结构图；
图4为本实用新型实施例1中桥式发光电路的连接结构图。
本实用新型中：1，印刷电路板；2，交流发光电路；3，热沉；4，封装层；5，正、负电极；6，LED芯片；7，LED模块；8，热沉固定区；9，半导体限流器件连接点；10，衬底；11，交流输入电极。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式如下：
实施例1：如图1、图2所示，一种AC LED照明光源，是由印刷电路板1、带有交流发光电路2的热沉3及封装层4组成，所述的印刷电路板1是由高导热材料制成，在印刷电路板1上设置有交流输入电极11及多个半导体限流器件连接点9，且根据实际照明与配光需要，所述的印刷电路板1可以为平面或曲面电路板。所述的交流发光电路2是由多个LED模块7组成的使得交流电可单向或双向导通并驱动LED模块7通体发光的电路，如图2所示，所述的LED模块7是由多个LED芯片6菱形排列后用导线串联共晶在一衬底10上。
所述的衬底10是由高导热陶瓷材料制成，其厚度小于2mm，一般为1.5mm。衬底10的形状为矩形，在衬底10的左右两端设有相互绝缘的正、负电极5，正、负电极5分别与各自相邻的LED芯片电连接。
本实施例的热沉2是直接设置在印刷电路板1中的高导热金属材料薄层，如图4所示，LED模块7在热沉3的上面固定连接成桥式发光电路，然后用高透光材料制成的封装层4进行保护。所述的桥式发光电路是根据电桥原理，先用四块LED模块7，通过LED模块正、负电极5连接组成一个发光电桥，发光电桥的交流输入端D1、D2分别联接交流输入电极11，发光电桥另外两个直流输出端D3、D4之间通过导线P1连接有一块共用的LED模块7e。
所述的桥式发光电桥如图4进行连接，即LED模块7a的正极连接LED模块7d的正极，LED模块7b的负极连接LED模块7c的负极，LED模块7a的负极连接LED模块7b的正极，LED模块7c的正极连接LED模块7d的负极；亦即LED模块7a与LED模块7d的导通方向相反，LED模块7b与LED模块7c的导通方向相反，LED模块7a与LED模块7b的导通方向相同，LED模块7c与LED模块7d的导通方向相同。LED模块7a与LED模块7b之间的连接端D1、LED模块7c与LED模块7d之间的连接端D2为交流输入端，其连接交流电源AC；LED模块7a与LED模块7d之间的连接端D3、LED模块7b与LED模块7c之间的连接端D4为直流输出端，直流输出端D3、D4间连接一块共用LED模块7e，直流输出端D3连接LED模块7e的负极、直流输出端D4连接LED模块7e的正极。
如图4所示，交流电的正半周沿实线P2通路流动，负半周沿虚线P3通路流动，四个桥臂上的LED模块轮番发光，相对桥臂上的LED模块同时发光，中间的共用LED模块7e因共用而一直在发光；即交流电的正半周时，LED模块7c、7e、7a、、发光；交流电的负半周时，LED模块7b、7e、7d发光。在50Hz的交流电中会以每秒50次的频率轮替点亮。虽然发光电桥取得的直流是脉动直流，LED的发光也是闪动的，但由于LED及荧光粉有断电余辉续光的特性，余辉可保持几十微秒，因人眼对流动光点记忆是有惰性的，结果人眼对LED光源的发光+余辉的工作模式解读是连续在发光。为了使得交流电压在波动时，LED的工作电流变化控制在正常的工作状态。在印刷电路板1中的半导体器件连接点9设置电阻限流器件，这样从交流输入电极11输入的定压交流电经过电阻限流输入发光电桥的两个交流输入端D1、D2，由发光电桥的直流输出端D3、D4供给一块共用LED模块7e，将电能转换成光能、达到通电发光的目的。
并且部分LED模块有一半时间在工作，有一半时间在休息，因而发热得以减少40-20％。因此AC LED的使用寿命较DC LED长。
实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于AC LED照明光源的发光电路采用的是半波发光电路，如图3所示，LED模块在热沉3的上面固定连接成半波发光电路。所述的半波发光电路是用一对LED模块反向并联联接方式组成ACLED光源的发光电路。反向并联联接方式指的是将两个预制LED模块的正极与负极联接，负极与正极联接。把两个预制LED模块反向并联联接，在交流供电系统的交流电电压供电时使交流定电压的正负半周均有一个LED模块发光。当交流电电压E在0-π时间内、交流定电压E上正、下负，以LED模块7f和LED模块7g为一组给予说明，其中LED模块7f在交流定电压正向驱动下发光，而LED模块7g交流定电压反向截止不发光，在π-2π的时间内交流定电压E上负、下正。LED模块7g在交流定电压驱动下发光，LED模块7f交流定电压反向截止不发光，在交流定电压驱动时两个LED模块交替发光、达到通电发光的目的。
实施例3：本实施例与实施例1、实施例2、的不同之处在于热沉3不是直接制成在印刷电路板1上，在印刷电路板1上设置有热沉固定区8，可以先在热沉3上按不同的发光电路连接LED模块7，然后将热沉3固定在印刷电路板1的热沉固定区8内。
最后还需注意的是以上列举的仅是本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的变形均匀认为是本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种AC LED照明光源，是由印刷电路板(1)、带有交流发光电路(2)的热沉(3)及封装层(4)组成，其特征是：所述的交流发光电路(2)是由多个LED模块(7)组成的使得交流电可单向或双向导通并驱动LED模块(7)通体发光的电路，所述的LED模块(7)是由多个LED芯片(6)采用串联或并联排列整合而成。
2、根据权利要求1所述的一种AC LED照明光源，其特征是：所述的LED模块(7)是由多个LED芯片(6)菱形排列后用金属导电材料串联共晶在一衬底(10)上的模块。
3、根据权利要求2所述的一种AC LED照明光源，其特征是：所述的衬底(10)、热沉(3)是由高导热金属或陶瓷材料制成，其厚度小于2mm。
4、根据权利要求2或3所述的一种AC LED照明光源，其特征是：衬底(10)的形状为矩形或扇形，在衬底(10)的两端设有相互绝缘的正、负电极(5)，正、负电极(5)分别与各自相邻的LED芯片电连接。
5、根据权利要求1所述的一种AC LED照明光源，其特征是：所述的交流发光电路(2)为半波发光电路。
6、根据权利要求1所述的一种AC LED照明光源，其特征是：所述的交流发光电路(2)为至少5个LED模块(7)连接形成的桥式发光电路。
7、根据权利要求1或5或6所述的一种AC LED照明光源，其特征是：所述的交流发光电路(2)连接有半导体限流器件。
8、根据权利要求7所述的一种AC LED照明光源，其特征是：所述的半导体限流器件为电阻、电容或电感中的任一种器件。
9、根据权利要求1所述的一种AC LED照明光源，其特征是：所述的印刷电路板(1)是由高导热材料制成，在印刷电路板(1)上设置有交流输入电极(11)及多个半导体限流器件连接点(9)。
10、根据权利要求1或9所述的一种AC LED照明光源，其特征是：所述的印刷电路板(1)为平面或曲面电路板。
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Assignee: Hangzhou Hangke Optoelectronics Co., Ltd.

Assignor: Yan Qian Jun|Wu Mingfan

Contract record no.: 2010330000531

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Granted publication date: 20100120

License type: Exclusive License

Record date: 20100416

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: HANGZHOU HANGKE OPTOELECTRONICS CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: YAN QIANJUN

Effective date: 20110718

Free format text: FORMER OWNER: WU MINGFAN

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COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 310012 ROOM 1-2-302, YANGGUANG DIDAI GARDEN, WENYI WEST ROAD, HANGZHOU CITY, ZHEJIANG PROVINCE TO: 310011 5/F, LI'ERDA BUILDING, NO. 425, DENGYUN ROAD, GONGSHU DISTRICT, HANGZHOU CITY, ZHEJIANG PROVINCE

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