專利名稱：一種小功率led照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED照明燈，特別涉及一種小功率LED照明燈。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的照明燈主要以白熾燈/鹵素?zé)?、?jié)能燈最為常用。傳統(tǒng)的白熾燈電轉(zhuǎn)換為光的效率最低，只有不到10%，大量的能量變成了熱能?；诠?jié)能的考慮，全球各地都制訂了用節(jié)能燈具替代白熾燈具的時間表，白熾燈被更節(jié)能的照明方式替代是大勢所趨。
LED燈的發(fā)光效率要遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的節(jié)能燈具，但其芯片制備工藝復(fù)雜、價格高，其性能還受到散熱效率的制約。隨著LED照明技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED照明應(yīng)用在政府引導(dǎo)和環(huán)保節(jié)能需求牽引的共同作用下，正呈現(xiàn)高速發(fā)展的勢頭。但目前大功率LED照明技術(shù)由于成本和相關(guān)電源技術(shù)可靠性的限制，使大功率LED照明仍處在研發(fā)、完善和示范階段，離民用照明的推廣應(yīng)用，尚有一定的距離。其中大功率LED燈具高昂的成本和驅(qū)動電源的可靠性是限制其大規(guī)模進(jìn)入民用市場的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)瓶頸。 大功率LED燈具需要大電流驅(qū)動，驅(qū)動電源本身的可靠性和壽命受到元器件性能的限制。導(dǎo)致整個燈具的壽命和可靠性受驅(qū)動電源所用元件壽命的限制。其中一個最薄弱的環(huán)節(jié)是電解電容(如電解電容電解液干枯)。現(xiàn)在公認(rèn)最好的量產(chǎn)驅(qū)動電源壽命約在2. 5萬小時。所以盡管LED燈珠的壽命達(dá)到5萬小時以上，其燈具的實際使用壽命也無法超過電源壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決LED燈存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種小功率、效率高、成本低、壽命長的LED照明燈。 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是包括限流電容器、整流橋、并聯(lián)電容器、LED燈，限流電容器、整流橋、并聯(lián)電容器、LED燈安裝在電路板上，將限流電容器串接在市電與橋式整流器之間，橋式整流器的輸出端接LED燈，無極性非電解質(zhì)電容器并接在橋式整流器的輸出端。 上述的小功率LED照明燈中，所述LED燈是由多個LED燈的串接組成。
上述的小功率LED照明燈中，所述LED燈是多個LED燈串接支路的并聯(lián)組合。
上述的小功率LED照明燈中，其交流輸入接口采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的燈頭接口 。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于1)本發(fā)明采用小容量無極性高壓電容自限流，采用高耐壓二極管構(gòu)成硅橋整流，采用小容量無極性非電解質(zhì)電容并接在橋式整流器的輸出端，除對脈動直流有一定的濾波功能外，主要起抗閃變過電壓的作用，可防止在電源接通瞬間加到發(fā)光管上的過高電壓產(chǎn)生的瞬間大峰值電流損壞發(fā)光管。由于去掉了易損壞的電解電容，大大提高了電源壽命和燈具的整體可靠性，可使燈具達(dá)到LED的理論壽命50000小時以上。2)采用小電容降壓構(gòu)成的電源具有較高的容抗，該容抗能有效降低輸入到整流橋的電壓而不消耗有功功率。由于LED的動態(tài)內(nèi)阻小，小電容的阻抗大，具有較好的恒流能力，在電網(wǎng)電壓波動時，對發(fā)光強(qiáng)度的影響較小，對于LED可視為準(zhǔn)恒流源驅(qū)動。本發(fā)明中所有LED燈珠采用串聯(lián)供電，可在較大范圍內(nèi)通過選擇合適的容量降壓電容和相應(yīng)LED燈珠數(shù)目來滿足不同功率燈具的要求，且每個燈珠的電流一致，發(fā)光均勻性好，功耗相近，容易優(yōu)化光源結(jié)構(gòu)和燈具散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計。3)本發(fā)明中整個電路除整流橋本身約28Xn(整流橋的正向壓降1. 4V，每條燈珠串的驅(qū)動電流為20毫安，n為并聯(lián)的LED燈珠串支路數(shù)目)毫瓦的功耗外，無任何其它額外的無效功耗，電源效率可達(dá)到97%以上。4)采用鋁基板的印制電路板，能有效地將工作時發(fā)光二極管芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到鋁板上，在每個芯片下方和周圍的區(qū)域設(shè)置了通風(fēng)散熱孔，通過自然對流和輻射將芯片工作時產(chǎn)生的熱量高效地散發(fā)到環(huán)境中，能有效降低芯片的工作溫度，加上高內(nèi)阻電源的自限流特性，保證燈具在45攝氏度的環(huán)境溫度下仍能正常工作。5)氣體熒光節(jié)能燈的光譜中含有紫外線和近紫外線的光譜成分(365納米，404. 66納米，435. 83納米)，LED光譜中只有455-620納米區(qū)間的光譜成分。6)常規(guī)的節(jié)能燈的驅(qū)動是高頻電場，有電磁輻射；有電磁泄漏大功率的LED燈用開關(guān)電源驅(qū)動，也有電磁泄露。而小功率的LED照明燈以100周低頻驅(qū)動(50周交流全波整流后的脈動直流)，所以沒有任何電磁輻射。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖l為本發(fā)明的原理圖。
圖2為本發(fā)明的外型圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的原理一般市電的交流電壓為220V、230V或IIOV。 一般白光LED燈珠的正向壓降為3-3. 2V，取決于工作電流的大小。要采用220V交流電壓驅(qū)動LED發(fā)光，就必須給LED燈珠提供合適的直流電流。常規(guī)的方法是采用恒流開關(guān)電源為LED燈珠提供電流。這種方法的缺點(diǎn)在于電源本身的效率只有80%左右，而且電源本身的可靠性和壽命受到所用元件性能的限制，電源成本較高。若采用正反向各用78個LED燈珠串聯(lián)直接接在220V交流電源上，這樣既省去了降壓、濾波電容，又省去了整流硅橋，但致命的缺點(diǎn)是成本太高，無法廣泛使用。 本發(fā)明的電路如圖l所示。小功率LED照明燈由限流無極性固體電容器，整流橋，小容量無極性固體濾波電容器和依所需照明功率以多個串接的LED燈珠構(gòu)成。
限流電容容量的確定
根據(jù)容抗的計算公式Zc=^ Ic = V/Zc = 2 Ji fCV 根據(jù)所用燈珠的驅(qū)動電流要求，將交流市電的電壓減去所串聯(lián)的燈珠在工作電流下的總電壓降代入上式中，可求得降壓電容的值。由于給出的交流電壓只是有效值，所以要乘1. 4才得到市電電壓的峰值。在計算照明功率時可直接用有效值，但在估算LED的電流峰值時，必須用市電峰值計算，取值應(yīng)使驅(qū)動電流峰值落在LED燈珠安全峰值電流范圍內(nèi)。
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以市電頻率50周，有效幅值220V，LED驅(qū)動電流為20毫安為例。若制作一個1. 6瓦的小功率LED照明燈，需27個LED燈珠。正常工作時的壓降為27*3. 2 = 86. 4V。代入上式中求得C為0. 189微法，取標(biāo)稱值0. 22微法。此時27個LED燈珠串總的動態(tài)內(nèi)阻約為250歐，降壓電容的阻抗為16.7千歐，是LED動態(tài)內(nèi)阻的約70倍。由于電源的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻，這實際上非常近似于一個恒流源。所以整個回路的電流主要由降壓電容決定，只要電容容量選擇合適，整個系統(tǒng)不要用任何有功耗的限流措施(如調(diào)整管或電阻)就可將驅(qū)動電流限制在LED燈珠的安全驅(qū)動電流范圍內(nèi)。即算所有的燈珠全部被短路，電流也不會超出限定值，如此設(shè)計的照明光源具有本質(zhì)上的安全性。
并聯(lián)在LED燈珠串兩端的分壓保護(hù)電容容量的確定 傳統(tǒng)上在此處是采用 一個大容量電容對整流后的脈動直流進(jìn)行濾波。本發(fā)明此處該電容的作用不在濾波，而在于抑制接通電網(wǎng)時過電壓產(chǎn)生的峰值電流對LED燈珠可能造成的損害。因為若考慮為濾波，則根據(jù)時間常數(shù)的計算至少要采用幾十至數(shù)百微法的電容方可達(dá)到濾波效果，勢必要引進(jìn)電解電容，這將為光源的可靠性帶來隱患。其實全波整流后的脈動直流頻率到100周，人眼根本不能分辨光源強(qiáng)度的波動，得到是一種平均光強(qiáng)的視覺效果。所以只要用一個小容量、耐高壓的非電解質(zhì)電容如陶瓷電容并聯(lián)在串連起來的LED燈珠兩端即可。它起到的作用是當(dāng)打開電源時，與限流電容分壓，保證接通電源瞬時加到LED燈珠串兩端的電壓在安全范圍內(nèi)。選擇的原則是使濾波電容上的瞬間分壓降小于LED燈珠串的安全總壓降。 參見圖2，圖2為本發(fā)明的外型圖，其中1為螺口燈頭；2為燈泡的阻燃透氣塑料外殼；3為驅(qū)動電路與帶散熱孔的LED燈珠板；4為透光透氣燈罩。本發(fā)明的電源輸入接口可視需要采用現(xiàn)有燈具的各種標(biāo)準(zhǔn)接口 。 本發(fā)明也可以應(yīng)用到電視機(jī)、顯示屏、筆記本電腦等需要LED背光源的照明驅(qū)動中。
權(quán)利要求
一種照明用小功率LED照明燈，包括限流電容器、整流橋、并聯(lián)電容器、LED燈，限流電容器、整流橋、并聯(lián)電容器、LED燈安裝在電路板上，其特征在于將限流電容器串接在市電與橋式整流器之間，橋式整流器的輸出端接LED燈，無極性非電解質(zhì)電容器并接在橋式整流器的輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率LED照明燈，其特征在于所述LED燈是多個LED燈 的串接組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率LED照明燈，其特征在于所述LED燈是多個LED燈 串接支路的并聯(lián)組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率LED照明燈，其特征在于其交流輸入接口采用現(xiàn)有 標(biāo)準(zhǔn)的燈頭接口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率LED照明燈，其特征在于所述電路板為環(huán)氧基板或 紙基印制電路板，在電路板上每個燈珠下方和側(cè)面無線路連接的位置處開孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率LED照明燈，其特征在于所述電路板采用鋁基印制 電路板，電路板每一芯片下方和側(cè)面無線路位置處開有通風(fēng)孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種照明用小功率LED照明燈。它包括限流電容器、整流橋、并聯(lián)電容器、LED燈，將限流電容器串接在市電與橋式整流器之間，橋式整流器的輸出端接LED燈，無極性非電解質(zhì)電容器并接在橋式整流器的輸出端。本發(fā)明利用小容量非電解質(zhì)電容的高內(nèi)阻的自限流作用，將整流后的脈動直流電流直接驅(qū)動小功率LED燈珠發(fā)光實現(xiàn)照明，在LED燈珠串兩端并聯(lián)小容量非電解質(zhì)電容與限流電容分壓，防止電源接通的瞬間產(chǎn)生的過電壓損壞LED燈珠。本發(fā)明大大提高了LED燈的壽命，具有可靠性高和低成本、高效率、微功耗、長壽命的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明也可應(yīng)用于電視機(jī)、顯示屏、筆記本電腦等作為背光源照明。
文檔編號F21S2/00GK101718405SQ20101011132
公開日2010年6月2日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者謝中, 謝曉 申請人:謝中