Led基板及耐高壓led燈具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種耐高壓LED燈具，其包括驅(qū)動(dòng)電源、散熱外殼及LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其特征在于：所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負(fù)極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S≧4πKd*CY1/ε，其中，S為正極銅箔和負(fù)極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數(shù)，d為絕緣層的厚度，CY1為驅(qū)動(dòng)電源的電容，ε為絕緣層的介質(zhì)常數(shù)。本實(shí)用新型的耐高壓LED燈具通過加大正負(fù)極銅箔面積來加大鋁基板的分布電容，從而降低耐壓測(cè)試時(shí)施加在鋁基板兩端的電壓，使得燈具可在不增加元器件的情況下滿足耐壓測(cè)試要求，安全可靠且降低成本。
【專利說明】LED基板及耐高壓LED燈具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及一種LED基板及耐高壓LED燈具。【背景技術(shù)】
[0002]LED是一種能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。在現(xiàn)代社會(huì)中，因?yàn)長(zhǎng)ED體積小、壽命長(zhǎng)、光效高、無輻射與低功耗等優(yōu)點(diǎn)使得人們?cè)絹碓綇V泛地使用LED燈照明。
[0003]目前,現(xiàn)有的LED燈具一般包括金屬燈殼和設(shè)置在金屬燈殼上的PC罩,金屬燈殼內(nèi)設(shè)置有LED基板(導(dǎo)熱電路板)和驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電源輸出端連接導(dǎo)熱電路板上的若干個(gè)LED燈珠。如圖1所示，導(dǎo)熱電路板從上至下分別為電路層、導(dǎo)熱絕緣層和金屬基層，電路層大多采用載流能力強(qiáng)的銅箔層。在LED燈具認(rèn)證安規(guī)高壓測(cè)試中，需要對(duì)LED燈具的介電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試(燈具的耐壓性能是靠絕緣實(shí)現(xiàn)的，其包括電源初次級(jí)的絕緣和燈珠與散熱體間的絕緣)。一般的安規(guī)高壓測(cè)試方式如下:首先，將高壓儀的兩個(gè)輸出端分別連接驅(qū)動(dòng)電源的輸入端和金屬燈殼上。由于導(dǎo)熱電路板固定在金屬燈殼上，可以視為高壓儀的兩個(gè)輸出端分別連接驅(qū)動(dòng)電源輸入端和導(dǎo)熱電路板。然后，高壓儀輸出4KV左右的高壓，對(duì)LED燈具進(jìn)行高壓測(cè)試。如果出現(xiàn)LED的導(dǎo)熱電路板被擊穿，則認(rèn)為此LED燈具不符合要求，不能通過安規(guī)高壓測(cè)試。
[0004]為了滿足安規(guī)測(cè)試要求，現(xiàn)有的方式如中國(guó)專利CN 103162259 A所揭露的一種LED燈具通過安規(guī)高壓測(cè)試的方法及一種高耐壓LED燈具，其采用在驅(qū)動(dòng)電源的輸出端與LED燈具導(dǎo)熱電路板的金屬基層之間的電路上連接有泄流電阻的方式來提高燈具的耐高壓性能，然而，該方式卻會(huì)存在以下問題:第一:如果正極/負(fù)極與鋁基板相連，鋁基板有與金屬外殼相連，金屬外殼與大地相連，導(dǎo)致所有燈具的正極/負(fù)極相連短路，導(dǎo)致電路不平衡。第二:如果正極與/負(fù)極同時(shí)接電阻，則該電阻變成加負(fù)載，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。第三:增加電阻會(huì)增加材料成本及加工成本，元件越多，不良風(fēng)險(xiǎn)越高。
[0005]鑒于此，有必要提供一種可解決上述缺陷的LED基板及耐高壓LED燈具。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種LED基板以解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0007]本實(shí)用新型的另一目的是提供一種耐高壓LED燈具以解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種用于耐高壓LED燈具的LED基板，所述耐高壓LED燈具包括驅(qū)動(dòng)電源、散熱外殼及所述LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其中，所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負(fù)極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S ≥4 Kd^CYl/ ε，其中，S為正極銅箔和負(fù)極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數(shù)，d為絕緣層的厚度，CYl為驅(qū)動(dòng)電源的電容，ε為絕緣層的介質(zhì)常數(shù)。
[0009]優(yōu)選地，所述正極銅箔的面積大于或等于負(fù)極銅箔的面積。
[0010]優(yōu)選地，所述LED基板的耐壓值為2.0KV且其爬電距離大于或等于2.0mm。[0011 ] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供一種耐高壓LED燈具，其包括驅(qū)動(dòng)電源、散熱外殼及LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其中，所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負(fù)極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S ^ 4 Kd^CYl/ ε，其中，S為正極銅箔和負(fù)極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數(shù)，d為絕緣層的厚度，CYl為驅(qū)動(dòng)電源的電容，ε為絕緣層的介質(zhì)常數(shù)。
[0012]優(yōu)選地，所述正極銅箔的面積大于或等于負(fù)極銅箔的面積。
[0013]優(yōu)選地，所述LED基板的耐壓值為2.0KV且其爬電距離大于或等于2.0mm。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型是對(duì)鋁基板的電路層進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，通過加大正負(fù)極銅箔面積來加大鋁基板的分布電容，從而降低耐壓測(cè)試時(shí)施加在鋁基板兩端的電壓，使得燈具可在不引入新的元器件的情況下滿足耐壓測(cè)試要求。因此，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):無需引入新的電路元件，避免因增加元器件而增加生產(chǎn)成本和不良風(fēng)險(xiǎn)；無需以增厚絕緣層來提高耐壓要求，降低鋁基板的絕緣要求，提高散熱能力且可減少鋁基板材料成本。
[0015]通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實(shí)用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實(shí)用新型的實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型LED基板一實(shí)施例的層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1所不LED基板的電路層結(jié)構(gòu)不意圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型耐高壓LED燈具一實(shí)施例的電路示意圖。
[0019]圖4為圖3所示耐高壓LED燈具進(jìn)行耐壓測(cè)試的原理圖。`【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，附圖中類似的組件標(biāo)號(hào)代表類似的組件。顯然，以下將描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]參照?qǐng)D1至圖3，本實(shí)施例的耐高壓LED燈具包括驅(qū)動(dòng)電源11、LED基板12及散熱外殼(圖未示)，其中，驅(qū)動(dòng)電源11輸出端連接LED基板12上的若干個(gè)LED。本實(shí)施的LED基板12為導(dǎo)熱性能較好的鋁基板12，其從上到下包括電路層121、絕緣層122和金屬層123，其中，所述電路層121主要由正極銅箔121a和負(fù)極銅箔121b組成，該兩銅箔相互分離，串并后的LED連在該正極銅箔121a和負(fù)極銅箔121b之間。
[0022]如圖2和圖3所示，電容CYl是驅(qū)動(dòng)電源11的電容，電容CY2和CY3是鋁基板12上正負(fù)極銅箔121a、121b和鋁基板12的其它層之間所形成的分布電容，當(dāng)進(jìn)行耐壓測(cè)試時(shí)，高壓儀20所輸出的高壓直接施加到電容CYl和CY2/CY3 (電容CY2和CY3并聯(lián)后的電容)之間，其等效原理圖如圖4所示。
[0023]假設(shè)耐壓測(cè)試時(shí)所施加的交流高壓為VC，則電容CYl上分到的電壓為VCY1，鋁基板12的分布電容(假設(shè)CY2=CY1)上分到電壓則為VCY2/2，則VC=VCY+VCY2/2。根據(jù)公式，電容容抗Xc=I/(2 JifC)，CY2/CY3電容容量越大則容抗越小，在串聯(lián)電路中分到的電壓也越小，CYl容量一般用1000p到2200P之間。假設(shè)CY2/CY3電容值與CYl相等，則鋁基板12分到的電壓與CYl電容分到的電壓相等，均為1/2的VC。若CY2/2大于CYl，則VCY2/2將小于VCY1，即鋁基板12上加的電壓低于一半的耐壓測(cè)試高壓值，因此，鋁基板12上的分布電容越大，則分到的電壓越低。
[0024]由于鋁基板12是由電路層121、絕緣層122和金屬層123三層結(jié)構(gòu)所組成，兩塊平行的金屬板(電路層121和金屬層123)加上中間的介質(zhì)(絕緣層122)就組成一個(gè)電容，因此，該鋁基板12的電容可由以下公式計(jì)算得出:C= eS/4 JiKcK電容計(jì)算公式)。其中，ε表示介質(zhì)常數(shù)(也即絕緣層的介質(zhì)常數(shù))，S表示銅箔總面積(也即正極銅箔121a和負(fù)極銅箔121b的面積之和)，K表示靜電常數(shù)(絕緣層的靜電常數(shù))，d表示極板間距離(也即絕緣層的厚度)，由上述公式可知，面積S越大，板距d越小，則電容量C就越大。
[0025]由于鋁基板12的耐壓值一般為2.0KV，而安規(guī)耐壓要求(即安規(guī)測(cè)試時(shí)所施加的電壓)一般為4KV，若要使鋁基板12滿足耐壓測(cè)試要求，則鋁基板12上加的電壓需等于或低于一半的耐壓測(cè)試高壓值，則CY2/CY3的容量(鋁基板12的電容容量)需大于CYl容量，也即ε S/4 π Kd ^ CY1，因此，可得知，要使得鋁基板12滿足安規(guī)耐壓要求，則鋁基板12上的銅箔總面積需滿足以下條件:S 3 4 Ji Kd*CYl/ ε。
[0026]對(duì)于正極銅箔121a和負(fù)極銅箔121b，若兩者的面積不同，則所形成的分布電容大小不同，那么分到的電壓也就不同。如果負(fù)極銅箔121b的面積比正極銅箔121a的小，則其電壓比正極高，電源次級(jí)變壓器繞組和整流管導(dǎo)通，電壓被強(qiáng)行拉平到正極電壓，不會(huì)引起LED超壓死燈。而若正極電壓比負(fù)極電壓高時(shí)就有電流流過LED，在耐壓測(cè)試時(shí)LED會(huì)閃亮，電壓越高，LED越亮，當(dāng)電壓大到一定程度而超出LED耐壓時(shí)，就會(huì)損壞LED的PN結(jié)；正極電壓比負(fù)極電壓高的另一種情況就是負(fù)極擊穿了，處于零電位，這時(shí)候正極只要分到極低的電壓也足以導(dǎo)致LED損壞。因此，為了降低耐壓測(cè)試時(shí)產(chǎn)生燈珠不良的風(fēng)險(xiǎn)，可將正極銅箔121a的總面積設(shè)計(jì)為大于或等于負(fù)極銅箔121b的總面積，本實(shí)施例中采用正極銅箔121a和負(fù)極銅箔121b面積相等的設(shè)計(jì)。
[0027]為了進(jìn)一步提高鋁 基板12的性能，避免其被高壓擊穿，可對(duì)鋁基板12的爬電距離進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于常用的耐壓值為2.0KV的鋁基板12，其整板的爬電距離需設(shè)計(jì)為大于或等于2.0mm，如圖2所示，鋁基板12上的正極銅箔121a和負(fù)極銅箔121b均設(shè)計(jì)為矩形形狀，其與鋁基板12的邊緣的距離為Hl和H2，該距離Hl和H2的取值應(yīng)大于或等于2.0mm?；诖嗽O(shè)計(jì)可確保鋁基板12不存在薄弱環(huán)節(jié)，在電壓較高時(shí)不至于擊穿。
[0028]如上所述，本實(shí)用新型是對(duì)鋁基板的電路層進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，通過加大正負(fù)極銅箔面積來加大鋁基板的分布電容，從而降低耐壓測(cè)試時(shí)施加在鋁基板兩端的電壓，使得燈具可在不引入新的元器件的情況下滿足耐壓測(cè)試要求。因此，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):無需引入新的電路元件，避免因增加元器件而增加生產(chǎn)成本和不良風(fēng)險(xiǎn)；無需以增厚絕緣層來提高耐壓要求，降低鋁基板的絕緣要求，提高散熱能力且可減少鋁基板材料成本；降低耐壓測(cè)試時(shí)出現(xiàn)燈珠不良的風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低不良率。
[0029]以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù) 本實(shí)用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于耐高壓LED燈具的LED基板，所述耐高壓LED燈具包括驅(qū)動(dòng)電源、散熱外殼及所述LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其特征在于:所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負(fù)極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S 3 4 π Kd*CYl/ ε，其中，S為正極銅箔和負(fù)極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數(shù)，d為絕緣層的厚度，CYl為驅(qū)動(dòng)電源的電容，ε為絕緣層的介質(zhì)常數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的LED基板，其特征在于:所述正極銅箔的面積大于或等于負(fù)極銅箔的面積。
3.如權(quán)利要求1或2所述的LED基板，其特征在于:所述LED基板的耐壓值為2.0KV且其爬電距離大于或等于2.0mm。
4.一種耐高壓LED燈具，其包括驅(qū)動(dòng)電源、散熱外殼及LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其特征在于:所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負(fù)極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S 3 4 π Kd*CYl/ ε，其中，S為正極銅箔和負(fù)極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數(shù)，d為絕緣層的厚度，CYl為驅(qū)動(dòng)電源的電容，ε為絕緣層的介質(zhì)常數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的耐高壓LED燈具，其特征在于:所述正極銅箔的面積大于或等于負(fù)極銅箔的面積。
6.如權(quán)利要求4或5所述的耐高壓LED燈具，其特征在于:所述LED基板的耐壓值為.2.0KV且其爬電距離大于或等于2.0mm。
【文檔編號(hào)】F21V23/02GK203586129SQ201320689530
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】王興華, 汪華 申請(qǐng)人:深圳市九洲光電科技有限公司