Led日光燈及其安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導體照明技術，特別涉及LED日光燈以及該日光燈的安裝方法。按照本發(fā)明實施例的LED日光燈包括：玻璃內管；套在所述玻璃內管外的玻璃外管；封閉所述玻璃內管兩端的的端蓋，其上設置有適配日光燈座的插腳；LED驅動電源，包括：固定在所述玻璃內管內部的條狀基板；多個設置在所述條狀基板上的LED單元；驅動電路模塊，其被布置在所述條狀基板的一端或兩端并且與所述LED單元和所述插腳電氣連接。
【專利說明】LED日光燈及其安裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體照明技術，特別涉及LED日光燈以及該日光燈的安裝方法。
【背景技術】
[0002]目前在照明裝置中用作光源的發(fā)光二極管(LED)是一種固態(tài)的半導體器件，它的基本結構一般包括帶引線的支架、設置在支架上的半導體晶片以及將該晶片四周密封起來的封裝材料(例如硅膠或環(huán)氧樹脂)。上述半導體晶片包含有P-N結構，當電流通過時，電子被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后以光子的形式發(fā)出能量，而光的波長則是由形成P-N結構的材料決定的。
[0003]與傳統(tǒng)日光燈相比，LED日光燈具有光電轉換效率高、光源亮度恒定、無頻閃和不含有害重金屬等諸多優(yōu)點。典型的LED日光燈管由燈管管體、端蓋、燈板和驅動電源組成，其中驅動電源可以內置于管體或者安裝在管體外部。
[0004]中國實用新型專利200920134372.8公開了一種將LED電源外置的日光燈，其包括LED日光燈體，該燈體上連接有外置的LED電源，該LED電源包括PCB電路板、輸入和輸出端子、電源盒，PCB電路板內置于電源盒中，輸入端子通過PCB電路板、輸出端子與LED日光燈體連接。采用外置電源需要對日光燈的接線方式作較大的改動，而且安裝也不方便。
[0005]中國發(fā)明專利申請201110037855.9公開了一種LED日光燈，其包括燈管和安裝在燈管兩端的端蓋，其中燈管包括燈板、陣列在燈板上的多顆LED以及位于LED上方的出光罩殼，端蓋內安裝有向LED提供恒定電流的降壓恒流源模塊，燈板的正負極導電端被連接至降壓恒流源模塊的輸出端。對于上述日光燈，在燈板安裝過程中，燈板邊緣容易與燈管內壁碰擦，從而刮掉涂覆在內壁上的光擴散粉。此外，上述LED日光燈在設計上完全摒棄了原有日光燈座的束縛，雖然這有利于優(yōu)化日光燈結構和電路設計，但是與已有日光燈座的兼容性不佳。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的一個目的是提供一種LED日光燈，其具有結構緊湊和制造工藝簡單等優(yōu)點。
[0007]按照本發(fā)明一個實施例的LED日光燈包括:
[0008]玻璃內管；
[0009]套在所述玻璃內管外的玻璃外管；
[0010]封閉所述玻璃內管兩端的的端蓋，其上設置有適配日光燈座的插腳；
[0011]LED驅動電源，包括:
[0012]固定在所述玻璃內管內部的條狀基板；
[0013]多個設置在所述條狀基板上的LED單元；
[0014]驅動電路模塊，其被布置在所述條狀基板的一端或兩端并且與所述LED單元和所述插腳電氣連接。[0015]在上述實施例中，通過將基板設置在玻璃內管內，可以保護玻璃外管內表面上的光擴散粉不被刮擦掉。此外，LED單元與驅動電路模塊被集成在同一塊基板上減小了光電單元的體積，這有利于LED日光燈總體結構的優(yōu)化。
[0016]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述玻璃外管端部向內收縮。更好地，在上述LED日光燈中，所述玻璃外管端部的外表面向內收縮以形成臺階，并且所述端蓋覆蓋住所述臺階。經(jīng)過收縮處理之后，玻璃管的應力得到有效釋放，因此提高了管體強度。
[0017]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述玻璃內管的內表面和/或外表面為經(jīng)過磨砂處理的表面。
[0018]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述玻璃外管的內表面覆蓋光擴散粉。
[0019]優(yōu)選地,在上述LED日光燈中,所述玻璃外管的內表面和/或外表面為經(jīng)過磨砂處理的表面。
[0020]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述條狀基板被粘合在所述玻璃內管的兩端。
[0021]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述條狀基板為鋁基板或雙面印刷電路板。
[0022]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述LED單元以串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式耦合。
[0023]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述驅動電路模塊包括:
[0024]橋式整流濾波單元；
[0025]DC-DC升壓變換單元，包括電感器、開關二極管、PWM控制器和MOS管，其中，所述電感器和開關二極管串聯(lián)在所述橋式整流濾波單元與串聯(lián)耦合的LED單元之間，所述MOS管的漏極電氣連接在所述電感器與開關二極管的正極之間，柵極與所述PWM控制器的輸出端電氣連接；以及
[0026]反饋單元，包括晶體三極管，其基極電氣連接至所述串聯(lián)耦合的LED單元的回路，集電極電氣連接至所述PWM控制器的控制端。
[0027]在上述實施例中，通過晶體三極管向PWM控制器提供反饋信號，同時實現(xiàn)了恒流和恒壓的功能。此外，在上述結構的驅動電路模塊中，元器件數(shù)量較少并且可以實現(xiàn)小型化，因此使得將LED單元與驅動電路模塊集成在同一塊基板上成為可能。
[0028]優(yōu)選地，在上述實施例中，所述驅動電路模塊還包含電氣連接在所述PWM控制器的控制端與接地之間的電容器。通過選擇大容量電容器，可以使反饋回路響應變緩，從而達到功率因子校正的目的。
[0029]優(yōu)選地，在上述實施例中，所述PWM控制器和MOS管被集成在同一集成電路芯片中。或者，優(yōu)選地，所述PWM控制器、MOS管和晶體三極管被集成在同一集成電路芯片中。上述多個半導體器件的集成化提高了可靠性，并有助于驅動電路模塊的小型化。
[0030]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述驅動電路模塊還包括設置在所述條狀基板的第一端的一對引腳，其經(jīng)所述插腳分別與外部交流電源的火線和零線電氣連接。
[0031 ] 優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述驅動電路模塊還包括一對直接相連的引腳，其設置在與所述第一端相對的第二端。
[0032]本發(fā)明的還有一個目的是提供一種安裝上述LED日光燈的方法，其具有安裝簡便的優(yōu)點。
[0033]在上述LED日光燈的安裝方法中，燈座包含第一對插口和第二對插口，其中，在所述第一對插口中的其中一個插口與所述第二對插口中的其中一個插口之間電氣連接有連接器，所述第一對插口中的另一個插口電氣連接至外部交流電源的火線，并且所述第二對插口中的另一個插口經(jīng)電感鎮(zhèn)流器電氣連接至外部交流電源的零線。
[0034]優(yōu)選地，所述連接器是可移除的并且包括與所述電感鎮(zhèn)流器上的啟輝器插座相匹配的接口端子。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]本發(fā)明的上述和/或其它方面和優(yōu)點將通過以下結合附圖的各個方面的描述變得更加清晰和更容易理解，附圖中相同或相似的單元采用相同的標號表示。
[0036]圖1為按照本發(fā)明一個實施例的LED日光燈的分解不意圖。
[0037]圖2為可用于圖1所示LED日光燈的LED驅動電源的示意圖。
[0038]圖3為圖1所示LED日光燈的局部示意圖。
[0039]圖4A為采用電感鎮(zhèn)流器的普通日光燈的接線圖，圖4B為圖1所示實施例的LED日光燈替代圖4A所示普通日光燈時的接線圖。
[0040]圖5A為采用電子鎮(zhèn)流器的普通日光燈的接線圖，圖5B為圖1所示實施例的LED日光燈替代圖5A所示普通日光燈時的接線圖。
[0041]圖6為圖2所示LED驅動電源中所包含的一種驅動電路模塊的電路原理圖。
[0042]圖7為圖2所示LED驅動電源中所包含的另一種驅動電路模塊的電路原理圖。
[0043]附圖標號列表:
[0044]ILED 日光燈
[0045]10 管體
[0046]11 內管
[0047]12 外管
[0048]21、22 端蓋
[0049]211A、211B、212A、212B 插腳
[0050]30LED驅動電源
[0051]310 基板
[0052]320發(fā)光二極管(LED)單元
[0053]330驅動電源模塊
[0054]331橋式整流濾波單元
[0055]332DC-DC升壓變換單元
[0056]333反饋單元
[0057]BRl全橋整流器
[0058]Cl、C2、C3、C4、C5、C6 電容器
[0059]Dl開關二極管
[0060]L1、L2 電感器
[0061]LEDl-LEDn LED 負載
[0062]Ql晶體三極管
[0063]Rl、R2、R3、R4、R5 電阻器
[0064]Tl MOS 管[0065]Ul開關調整器
[0066]U2 PWM 控制器
[0067]340A、340B、350A、350B 引腳
[0068]40粘合劑
[0069]2普通日光燈
[0070]3啟輝器
[0071]4電感鎮(zhèn)流器
[0072]5連接器
[0073]6電子鎮(zhèn)流器
【具體實施方式】
[0074]下面參照其中圖示了本發(fā)明示意性實施例的附圖更為全面地說明本發(fā)明。但本發(fā)明可以按不同形式來實現(xiàn)，而不應解讀為僅限于本文給出的各實施例。給出的上述各實施例旨在使本文的披露全面完整，更為全面地傳達給本領域技術人員本發(fā)明的保護范圍。
[0075]在本說明書中，除非特別說明，術語“半導體晶圓”指的是在半導體材料(例如硅、砷化鎵等)上形成的多個獨立的單個電路，“半導體晶片”或“晶片(die)”指的是這種單個電路，而“封裝芯片”指的是半導體晶片經(jīng)過封裝后的物理結構，在典型的這種物理結構中，半導體晶片例如被安裝在支架上并且用密封材料封裝。
[0076]術語“發(fā)光二極管單元”指的是包含電致發(fā)光材料的單元，這種單元的例子包括但不限于P-N結無機半導體發(fā)光二極管和有機發(fā)光二極管(0LED和聚合物發(fā)光二極管(PLED))。
[0077]P-N結無機半導體發(fā)光二極管可以具有不同的結構形式，例如包括但不限于發(fā)光二極管管芯和發(fā)光二極管單體。其中，“發(fā)光二極管管芯”指的是包含有P-N結構的、具有電致發(fā)光能力的半導體晶片，而“發(fā)光二極管單體”指的是將管芯封裝后形成的物理結構，在典型的這種物理結構中，管芯例如被安裝在支架上并且用密封材料封裝。
[0078]術語“布線”、“布線圖案”和“布線層”指的是在絕緣表面上布置的用于元器件間電氣連接的導電圖案，包括但不限于走線(trace)和孔(如焊盤、元件孔、緊固孔和金屬化孔
-rf* ) O
[0079]術語“熱輻射”指的是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。
[0080]術語“熱傳導”指的是熱量在固體中從溫度較高的部分傳送到溫度較低的部分的傳遞方式。
[0081]“電氣連接”和“耦合”應當理解為包括在兩個單元之間直接傳送電能量或電信號的情形，或者經(jīng)過一個或多個第三單元間接傳送電能量或電信號的情形。
[0082]“驅動電源”或“LED驅動電源”指的是連接在照明裝置外部的交流(AC)或直流(DC)電源與作為光源的發(fā)光二極管之間的“電子控制裝置”，用于為發(fā)光二極管提供所需的電流或電壓(例如恒定電流、恒定電壓或恒定功率等)。在具體的實施方案中，驅動電源可以模塊化的結構實現(xiàn)，例如其包含印刷電路板和一個或多個安裝在印刷電路板上并通過布線電氣連接在一起的元器件，這些元器件的例子包括但不限于LED驅動控制器芯片、整流芯片、電阻器、電容器和電感器或線圈等。[0083]諸如“包含”和“包括”之類的用語表示除了具有在說明書和權利要求書中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本發(fā)明的技術方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。
[0084]諸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之類的用語并不表示單元在時間、空間、大小等方面的順序而僅僅是作區(qū)分各單元之用。
[0085]諸如“物體A設置在物體B的表面”之類的用語應該廣義地理解為將物體A直接放置在物體B的表面，或者將物體A放置在與物體B有接觸的其它物體的表面。
[0086]以下借助附圖描述本發(fā)明的實施例。
[0087]圖1為按照本發(fā)明一個實施例的LED日光燈的分解不意圖。
[0088]圖1所示的LED日光燈I包括管體10、位于管體10兩端的一對端蓋21、22以及位于管體10內的LED驅動電源30。
[0089]如圖1所示，管體10包括內管11和套在內管11外的外管12，它們可由玻璃材料制成。需要理解的是，外管12套在內管11外的布置應該寬泛地理解為至少包含下列情形:內管11的外表面與外管12的內表面完全接觸；以及內管11與外管12之間至少有一部分存在間隙。
[0090]為了避免眩光效應,可以對內管11的內表面和外表面中的至少一個表面作磨砂處理(例如使用酸溶液使內管表面粗糙化)?？蛇x地，也可以考慮在外管12的內表面涂覆光擴散粉或對外管內外表面中的至少一個作磨砂處理。在本實施例中，由于LED驅動電源30的印刷電路板被設置在內管11內，所以在裝配過程中能夠避免電路板掛擦掉外管12內表面上的光擴散粉。
[0091]繼續(xù)參見圖1，外管12在其端部121處向內收縮，使得外管端部處的外徑小于其余部分的外徑。在使外管端部向內收縮的過程中，外管管壁的應力得到有效釋放，由此提高了強度，從而有利于減少運輸和裝配過程中的損耗。需要指出的是，收縮的目的旨在釋放應力，因此外管12的內徑并不一定需要縮小。在本實施例中，內管11比外管12的長度略短，使得在裝配完成之后的LED日光燈中，內管11完全位于外管12內部。但是為了在圖1中將內管11也表示出來，這里的內管11的右端部延伸到了外管21的外部?？蛇x地，內管11的長度也可長于外管12，因此在裝配完成之后內管11的兩端延伸出外管12。
[0092]在端蓋21和22的每一個上設置有與普通日光燈燈座適配的插腳，即圖1中位于端蓋21外表面上的一對插腳211A、211B和位于端蓋22外表面上的另一對插腳221A、221B。插腳一方面提供了 LED驅動電源30與外部電源之間的電氣連接，另一方面使LED日光燈能固定于燈座。應該理解的是，圖1所示的是分解狀態(tài)下的示意圖，當LED日光燈I完成裝配時，端蓋21和22將分別封閉內管11的兩端。在本實施例中，可以借助粘合劑(例如燈泥)將端蓋21和22的內表面與外管12的外表面粘合在一起，從而實現(xiàn)端蓋的固定。
[0093]在本實施例中，LED驅動電源30可采用下面借助圖2_5所述的結構和形式，其中作為光源的LED單兀與驅動電源模塊被集成在同一基板上。
[0094]圖2為可用于圖1所示LED日光燈的LED驅動電源的示意圖。
[0095]圖2所示的LED驅動電源30包括基板310、多個發(fā)光二極管(LED)單元320和驅動電源模塊330。以下對各個組成單元作進一步的描述。
[0096]基板310如圖2所示呈條狀，其可以采用由模具壓制法制作的陶瓷基板，這種方法制造的板材較厚(例如1.5-3mm)并且硬度高?？蛇x地，基板310也可以采用導熱絕緣高分子復合材料制作。此外，為了提高散熱能力，可以在基板表面覆蓋紅外輻射材料，或者采用兼具優(yōu)良的絕緣導熱性能和紅外輻射性能的材料制作基板，從而使得來自LED單元和驅動電源模塊的熱量同時以熱傳導和熱輻射的方式散發(fā)。需要指出的是，除了上述陶瓷、導熱絕緣高分子復合材料和紅外輻射材料以外，基板310也可以是鋁基板或玻璃纖維板。另外，LED電源的元器件可以布置在基板310的一個表面，也可以布置在其兩個表面上。
[0097]LED電源30的基板310被固定于內管11的內部，為此例如可以借助硅膠之類的粘合劑將基板310固定于內管11端部的內表面。
[0098]繼續(xù)參見圖2，多個LED單元320沿著基板310縱向排列以形成均勻的發(fā)光帶。雖然圖中所示的LED單元以直列的形式排布在基板上，但是排布方式并不局限于此，例如LED單元還可以以多列或S形的方式排布。LED單元320可以采用封裝芯片或管芯的形式，其例如通過表面貼裝工藝被安裝在基板310上。另外，也可以采用表面貼裝工藝將下面將要詳細描述的驅動電源模塊330的元器件安裝在基板310上。
[0099]在圖2所示的LED驅動電源中，多個LED單元320被串聯(lián)耦合在一起，驅動電路模塊330例如通過基板310上的布線與LED單元320電氣連接，從而向后者提供恒定的電流和/或電壓。值得指出的是，雖然這里的多個LED單元以串聯(lián)方式耦合在一起，但是它們也可以并聯(lián)、混聯(lián)或交叉陣列的形式耦合在一起。
[0100]如圖2所示，驅動電路模塊330的元器件被排布在基板310的兩端。此外，在基板310的其中一端設置有引腳340A和340B，分別作為LED驅動電路模塊330的第一電極和第二電極(因此以下將引腳340A和340B又稱為“電極引腳”)。在完成裝配之后，電極引腳340A和340B分別與端蓋21上的插腳21IA和21IB電氣連接。在工作時，引腳340A和340B中的其中一個經(jīng)端蓋21上相應的插腳與外部交流電源(例如市電)的火線電氣連接，而另一個引腳經(jīng)端蓋21上的插腳與外部交流電源的零線電氣連接，從而使外部交流電源向驅動電路模塊330供電。在圖2所示的實施例中，電極引腳340A和340B被焊接在基板310上。為了加固電極引腳，可以使電極引腳穿過基板310并焊接在基板310的另一面上。
[0101]可選地，如圖3所示，在基板310的另一端設置一對分別與端蓋22上的插腳221A和221B電氣連接的引腳350A和350B，這兩個引腳穿過基板310之后連接在一起，從而被牢固地固定在基板310上。優(yōu)選地，引腳350A和350B可以是一體化的部件。此外，基板310的端部借助粘合劑40被固定于內管11的內表面。
[0102]從下面的描述中將會認識到，在與設置電極引腳340A和340B的一端相對的另一端上設置一對直接相連的引腳350A和350B可以大大方便LED日光燈的安裝。
[0103]圖4A為采用電感鎮(zhèn)流器的普通日光燈的接線圖，圖4B為圖1所示實施例的LED日光燈替代圖4A所示普通日光燈時的接線圖。
[0104]在普通的日光燈照明線路中，燈座一般包含兩對插口，日光燈兩對插腳分別插入兩對插口中。如圖4A所示，在分屬不同對插口的插口 B、D之間連接啟輝器3，插口 A電氣連接至外部電源的火線L，而插口 C經(jīng)電感鎮(zhèn)流器4電氣連接至外部電源的零線N，安裝完成后，普通日光燈2的兩對插腳分別與插口 A、B和插口 C和D電氣連接。與圖4A相比，在圖4B所示接線方式下，啟輝器3被連接器5替代。優(yōu)選地，該連接器5是可移除的并且采用類似啟輝器的形式，即，其包括與電感鎮(zhèn)流器上的啟輝器插座相匹配的接口端子。[0105]雖然在上述借助圖1-3所述的實施例中，LED驅動電源的電極引腳340A和340B被直接連接到同一端蓋的兩個插腳上，但是在將LED日光燈I安裝到燈座上時，對電極引腳的位置并無特別的要求。也就是說，連接電極引腳的插腳無論是位于圖4B所示接線圖中的火線側(即與插口 A和B電氣連接)還是零線側(即與插口 C和D電氣連接)，外部電源都能向LED日光燈I正常供電。具體而言，例如當電極引腳340A和340B分別與插口 A和B電氣連接而引腳350A和350B分別與插口 C和D電氣連接時，電極引腳340A與火線L電氣連接，與此同時，由于位于基板310另一端的引腳350A和350B被短接在一起，所以電極引腳340B能夠經(jīng)連接器5、引腳350A和350B以及電感鎮(zhèn)流器4電氣連接至零線N，由此實現(xiàn)了外部電源向LED驅動電源的供電。另一方面，當電極引腳340A和340B分別與插口 C和D電氣連接而引腳350A和350B分別與插口 A和B電氣連接時，電極引腳340A能夠經(jīng)電感鎮(zhèn)流器4電氣連接至零線N，與此同時，由于位于基板310另一端的引腳350A和350B被短接在一起，所以電極引腳340B能夠經(jīng)連接器5、引腳350A和350B與火線L電氣連接，從而同樣實現(xiàn)了外部電源向LED驅動電源的供電。
[0106]圖5A為采用電子鎮(zhèn)流器的普通日光燈的接線圖，圖5B為圖1所示實施例的LED日光燈替代圖5A所示普通日光燈時的接線圖。
[0107]如圖5A所示，外部交流電源的火線L和零線N電氣連接至電子鎮(zhèn)流器6，燈座的插口 A、B、C和D則與電子鎮(zhèn)流器6的輸出端子電氣連接。安裝完成后，普通日光燈2的兩對插腳分別與插口 A、B和插口 C和D電氣連接。與圖5A相比，在圖5B所示接線方式下，電子鎮(zhèn)流器6被去除，插口 B與D之間直接相連，而另一對插口 C和D分別電氣連接至外部交流電源的火線L和零線N。同樣，在圖5B中，連接電極引腳的插腳無論是位于火線側(即與插口 A和B電氣連接)還是零線側(即與插口 C和D電氣連接)，外部交流電源都能向LED日光燈I正常供電。例如如果電極引腳340A和340B分別與插口 A和B電氣連接而引腳350A和350B分別與插口 C和D電氣連接，則電極引腳340A與火線L電氣連接，與此同時，電極引腳340B經(jīng)引腳350A和350B電氣連接至零線N，由此實現(xiàn)了外部電源向LED驅動電源的供電。另一方面，如果電極引腳340A和340B分別與插口 C和D電氣連接而引腳350A和350B分另Ij與插口 A和B電氣連接，則電極引腳340A電氣連接至零線N，而電極引腳340B能夠經(jīng)引腳350A和350B與火線L電氣連接，從而同樣實現(xiàn)了外部電源向LED驅動電源的供電。
[0108]需要指出的是，雖然驅動電路模塊330的元器件如圖2所示被設置在基板310的兩端，但是將這些元器件僅設置在一端也是可行的。還需要指出的是，作為LED驅動電源電極的引腳340A和340B也可以設置在基板310的兩端，在這種設置布局下，引腳340A和330B分別經(jīng)不同端蓋上的插腳與外部交流電源的火線和零線電氣連接。
[0109]驅動電源模塊330可采用各種拓撲架構的電路，例如包括但不限于非隔離降壓型拓撲電路結構、反激式拓撲電路結構和半橋LLC拓撲電路結構等。有關驅動電源模塊的詳細描述可參見人民郵電出版社2011年5月第I版的《LED照明驅動電源與燈具設計》一書，該出版物以全文引用方式包含在本說明書中。
[0110]驅動電源模塊330可以多種驅動方式(例如恒壓供電、恒流供電和恒壓恒流供電等方式)向LED單元提供合適的電流或電壓，其可以由一個或多個獨立的部件組成。在圖2所示的LED驅動電源中，驅動電源模塊的一個或多個部件以晶片或封裝芯片的形式實現(xiàn)。
[0111]圖6為圖2所示LED驅動電源中所包含的一種驅動電路模塊的電路原理圖。[0112]圖6所示的驅動電路模塊330包括橋式整流濾波單元331、DC-DC升壓變換單元332和反饋單元333，以下對各個單元作進一步的描述。
[0113]如圖4所示，橋式整流濾波單元331包括全橋整流器8町、電容器(:1、02、03、壓敏電阻器Rl和電感器LI。交流電(例如市電)經(jīng)全橋整流器BRl整流后在正極端I上輸出全波脈動電壓。濾波電容器Cl、C2、C3、壓敏電阻器Rl和電感器LI構成EMI濾波電路，其一方面抑制交流電網(wǎng)中的高頻干擾對驅動電路的影響，另一方面抑制驅動電路對交流電網(wǎng)的電磁干擾。
[0114]值得指出的是，雖然這里示出的是全波整流方式，但是半波整流也是可用的。
[0115]參見圖6，濾波電容器Cl和壓敏電阻器Rl并聯(lián)在全橋整流器BRl的交流輸入端B3和B4之間，其中壓敏電阻器Rl通過抑制電路中出現(xiàn)的異常過電壓而將全橋整流器BRl的輸入電壓鉗制在預定的水平。濾波電容器C2、C3和電感器LI組成π型濾波回路并且電氣連接在全橋整流器BRl的正極端BI與負極端Β2之間，以對全橋整流器BRl輸出的脈動電壓進行低通濾波。
[0116]DC-DC升壓變換單元332與橋式整流濾波單元331、反饋單元333和LED負載LEDl-LEDn (也即圖2所示LED驅動電源中的串聯(lián)耦合在一起的多個LED單元320)電氣連接，其將橋式整流濾波單元331輸出的脈動電壓提升至所需的電壓和電流水平并提供給LED負載。此外，DC-DC升壓變換單元332還與反饋單元333協(xié)同工作，以使提供給LED負載的電流和電壓保持恒定并實現(xiàn)功率因子校正功能。在典型的應用場合下，多個LED單元串聯(lián)后的總電壓被設計為超過電網(wǎng)輸入的電壓最高值，因此電壓的提升是必需的。以波動范圍為±10%的220V交流電為例，其最高電壓約為342V，則LED串聯(lián)電壓將超過342V。
[0117]在圖6所示的驅動電源模塊中，DC-DC升壓變換單元332包括電感器L2、開關二極管Dl、電容器C6和開關調整器Ul。
[0118]優(yōu)選地，可以采用集成有脈寬調制(PWM)控制器和金屬氧化物半導體場效應管(以下又簡稱為MOS管)的集成電路芯片作為開關調整器U1，其中PWM控制器的輸出端與MOS管的柵極電氣連接以實現(xiàn)對MOS管導通和關斷的控制。在具體的開關調整器芯片中，為了簡化占空比的調節(jié)，可保持MOS管的開關頻率為定值(例如大約IMHz )，而MOS管的關斷時間是可調節(jié)的；或者可保持MOS管的關斷時間為定值(例如大約320ns)，而MOS管的開關頻率是可調節(jié)的。典型地，這類開關調整器芯片一般都配置與MOS管的漏極電氣連接的漏極引腳、與PWM控制器的控制端電氣連接的反饋引腳。上述開關調整器的例子包括但不局限于中國普芯達電子有限公司生產(chǎn)的CW12L30和CW12L40芯片等。
[0119]如圖6所示，電感器L2和開關二極管Dl被串聯(lián)在橋式整流濾波單元331與LED負載之間，其中開關二極管Dl的正極與電感器L2電氣連接，負極與LED負載電氣連接。優(yōu)選地，可采用速度快、壓降小的肖特基二極管作為開關二極管D1。繼續(xù)參見圖6，開關調整器Ul的漏極引腳D電氣連接在電感器L2與開關二極管Dl的正極之間，并且反饋引腳FB與反饋單元333電氣連接。此外，在圖6所示的電路中，電容器C6與LED負載共接于開關二極管Dl的負極以 在開關二極管Dl截止時向LED負載放電。
[0120]參見圖6，開關調整器Ul包括電源引腳VCC和接地引腳GND，其中電源引腳VCC經(jīng)電容器C4接地。
[0121]反饋單元333包括晶體三極管Q1、電阻器R2、R3和電容器C5。如圖6所示，晶體三極管Ql采用共射極放大電路的連接形式，其中，集電極經(jīng)電阻器R3電氣連接至開關調整器Ul的反饋引腳以將反饋信號提供至開關調整器U1，其射極與接地電氣連接以作為輸入回路和輸出回路的共同接地端，并且基極接入LED負載的回路以提取檢測信號。電阻器R2電氣連接在基極與接地之間以構成輸入回路。另外，開關調整器Ul的反饋引腳FB還經(jīng)電容器C5接地。
[0122]以下描述圖6所示驅動電路模塊330的工作原理。
[0123]當接通交流電源時，橋式整流濾波單元331將輸入的交流電變換為脈動電壓并輸出至DC-DC升壓變換單元332的電感器L2。開關調整器Ul內部的MOS管在PWM控制器信號的控制下以很高的頻率導通和關斷。
[0124]當MOS導通時，在橋式整流濾波單元331的輸出電壓的作用下，電流流經(jīng)電感器L2和MOS管，開關二極管Dl因為電容器C6上的電壓而截止。隨著流經(jīng)電感器L2的電流不斷增大，電感器內存儲的能量也不斷增多。此時，LED負載由電容器C6供電，其依靠電容器C6的放電電流工作。
[0125]當MOS管切換至關斷狀態(tài)時，流經(jīng)電感器L2的電流開始減小，從而在電感器L2的兩端誘發(fā)感應電動勢，其極性為上正右負。感應電動勢與橋式整流濾波單元331的輸出電壓相疊加后提升了橋式整流濾波單元331的輸出電壓。此時，疊加的電壓高于電容器C6上的電壓，因此開關二極管Dl進入導通狀態(tài)，LED負載改由電感器L2供電，并且電容器C6也由電感器L2充電并且直至MOS管再度切換至導通狀態(tài)。在本實施例中，感應電動勢的大小取決于MOS管的占空比，因此可以通過調節(jié)PWM控制器輸出信號的占空比獲得所希望的電壓提升幅度。
[0126]當MOS管再度被切換回導通狀態(tài)時，開關二極管Dl處的疊加電壓開始減小并將再次低于電容器C6上的電壓，因此開關二極管Dl進入截止狀態(tài)，LED負載改由電容器C6以提升的電壓供電，而電感器L2又開始存儲電能。
[0127]由上可見，在PWM控制器的控制下，MOS管在上述導通和關斷狀態(tài)之間不斷切換，從而使LED負載正極上的電壓始終保持在較高的電壓水平。
[0128]參見圖6，LED負載與電阻器R4、R5并聯(lián)在開關二極管Dl的負極與電阻器R2之間，并且LED負載的負極電氣連接至晶體三極管Ql的基極。當流經(jīng)LED負載的電流和/或電壓發(fā)生波動時，流經(jīng)晶體三極管Ql的基極的電流也會改變，經(jīng)過晶體三極管Ql放大后的反饋信號從集電極經(jīng)電阻器R3輸出至開關調整器Ul的反饋引腳，PWM控制器由此可以根據(jù)反饋信號對輸出信號的占空比進行調整，由此使提供給LED負載的電流和電壓保持恒定。
[0129]在圖6所示的實施例中，開關調整器Ul的反饋引腳FB還經(jīng)大容量的電容器C5接地，這可以使反饋環(huán)路的響應變緩，反饋電平在交流電線路半周期中接近于恒定?；竞愣ǖ姆答侂娖奖硎驹贛OS管中的電流對應于在交流線路半周期內傳送到LED負載上的平均能量。由于開關調整器Ul在固定頻率上工作，在MOS管導通時間結束之前，電流的增加不會超出一定的范圍。通過在輸入的交流電壓增加時減少流經(jīng)MOS管的開關電流，并且在輸入的交流電壓減少時增加流經(jīng)MOS管的開關電流，使LED負載輸入端的紋波最小化，并且交流輸入電流能時刻跟蹤交流輸入電壓的變化，從而實現(xiàn)功率因子校正的功能。
[0130]需要指出的是，在圖6所示的實施例中，PWM控制器與MOS管被集成在同一集成電路芯片中，為了進一步提聞集成度，還可以考慮將晶體二極管Ql、PWM控制器和MOS管二者集成在同一集成電路芯片中。
[0131]可選地，PWM控制器和MOS管也可以以分立的電路元件的形式被提供于按照圖2所示實施例的LED驅動電源中。圖7所示的驅動電路模塊示出了這種形式的一個例子，其中與圖6中相同或相似的單元采用相同的標號表示。
[0132]圖7所示的驅動電路模塊330同樣包括橋式整流濾波單元331、DC-DC升壓變換單元332和反饋單元333。橋式整流濾波單元331和反饋單元333采用與圖3所示相同的形式和結構，此處不再贅述。
[0133]參見圖7，DC_DC升壓變換單元332包括電感器L2、開關二極管D1、電容器C6、PWM控制器U2和MOS管Tl，其中，電感器L2和開關二極管Dl被串聯(lián)在橋式整流濾波單元331與LED負載之間，開關二極管Dl的正極與電感器L2電氣連接，負極與LED負載電氣連接。在本實施例中，MOS管Tl的漏極D電氣連接在電感器L2與開關二極管Dl的正極之間，源極S電氣連接至接地，柵極G與PWM控制器U2的輸出端P相連。PWM控制器U2—般以集成電路芯片的形式提供，其控制端FB與反饋單元333電氣連接。如圖4所示，電容器C6被電氣連接在開關二極管Dl的負極與LED負載之間以在開關二極管Dl截止時向LED負載放電。
[0134]反饋單元133同樣包括晶體三極管Q1、電阻器R2、R3和電容器C5。晶體三極管Ql采用共射極放大電路的連接形式，其中，集電極經(jīng)電阻器R3電氣連接至PWM控制器U2的控制端FB以將反饋信號提供給PWM控制器U2，其射極與接地電氣連接以作為輸入回路和輸出回路的共同接地端，并且基極接入LED負載的回路以提取檢測信號。PWM控制器的控制端FB還經(jīng)電容器C5接地。
[0135]圖7所示驅動電路模塊的工作原理與圖6所示的相似，因此此處不再贅述。
[0136]可選地，在上述圖6和7所示的驅動電源模塊中還可以集成實現(xiàn)其它功能的電路，例如調光控制電路、傳感電路、智能照明控制電路、通信電路和保護電路等。這些電路可以與驅動控制器集成在同一半導體晶片或封裝芯片內，或者這些電路可以單獨地以半導體晶片或封裝芯片的形式提供，或者這些電路中的一些或全部可以組合在一起并以半導體晶片或封裝芯片的形式提供。
[0137]雖然已經(jīng)展現(xiàn)和討論了本發(fā)明的一些方面，但是本領域內的技術人員應該意識到:可以在不背離本發(fā)明原理和精神的條件下對上述方面進行改變，因此本發(fā)明的范圍將由權利要求以及等同的內容所限定。
【權利要求】
1.一種LED日光燈,其特征在于,包括: 玻璃內管； 套在所述玻璃內管外的玻璃外管； 封閉所述玻璃內管兩端的的端蓋，其上設置有適配日光燈座的插腳； LED驅動電源,包括: 固定在所述玻璃內管內部的條狀基板； 多個設置在所述條狀基板上的LED單元； 驅動電路模塊，其被布置在所述條狀基板的一端或兩端并且與所述LED單元和所述插腳電氣連接。
2.如權利要求1所述的LED日光燈，其中，所述玻璃外管端部的外表面向內收縮。
3.如權利要求1所述的LED日光燈，其中，所述玻璃內管的內表面和/或外表面為經(jīng)過磨砂處理的表面。
4.如權利要求1所述的LED日光燈，其中，所述玻璃外管的內表面覆蓋光擴散粉。
5.如權利要求1所 述的LED日光燈，其中，所述LED單元以串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式耦合。
6.如權利要求1所述的LED日光燈，其中，所述驅動電路模塊包括: 橋式整流濾波單元； DC-DC升壓變換單元，包括電感器、開關二極管、PWM控制器和MOS管，其中，所述電感器和開關二極管串聯(lián)在所述橋式整流濾波單元與LED負載之間，所述MOS管的漏極電氣連接在所述電感器與開關二極管的正極之間，柵極與所述PWM控制器的輸出端電氣連接；以及 反饋單元，包括晶體三極管，其基極電氣連接至所述LED單元的回路，集電極電氣連接至所述PWM控制器的控制端。
7.如權利要求1所述的LED日光燈，其中，所述驅動電路模塊還包括設置在所述條狀基板的第一端的一對電極引腳，其經(jīng)所述插腳分別與外部交流電源的火線和零線電氣連接。
8.如權利要求7所述的LED日光燈，其中，所述驅動電路模塊還包括一對直接相連的引腳，其設置在與所述第一端相對的第二端。
9.一種如權利要求8所述LED日光燈的安裝方法，燈座包含第一對插口和第二對插口，其特征在于，在所述第一對插口中的其中一個插口與所述第二對插口中的其中一個插口之間電氣連接有連接器，所述第一對插口中的另一個插口電氣連接至外部交流電源的火線，并且所述第二對插口中的另一個插口經(jīng)電感鎮(zhèn)流器電氣連接至外部交流電源的零線。
10.如權利要求9所述的安裝方法，其中，所述連接器是可移除的并且包括與所述電感鎮(zhèn)流器上的啟輝器插座相匹配的接口端子。
【文檔編號】F21Y101/02GK103899939SQ201210583504
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權日:2012年12月28日
【發(fā)明者】李文雄, 趙依軍 申請人:李文雄, 趙依軍