一種led光源模組的制作方法
【專利說明】一種LED光源模組
[0001]本發(fā)明為原申請?zhí)枮?01210005714.2、原申請日為2012年01月10日、原發(fā)明名稱為交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的白光LED發(fā)光裝置的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及LED照明領(lǐng)域，特別涉及一種LED光源模組。
【背景技術(shù)】
[0003]LED作為一種新型固態(tài)光源，以其節(jié)能、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點(diǎn)有望成為新一代照明光源。眾所周知，現(xiàn)有LED幾乎都是用直流電驅(qū)動(dòng)的，而我們的生產(chǎn)生活用電卻是交流電。因此，在目前使用的LED產(chǎn)品中，需要一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。電源轉(zhuǎn)換器的引入，帶來很多負(fù)面效應(yīng)。其一，電源轉(zhuǎn)換器的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LED自身的壽命，使得照明裝置的使用壽命變短；其二，電源轉(zhuǎn)換器會(huì)降低發(fā)光裝置的效率；其三，在小功率應(yīng)用中，電源轉(zhuǎn)換器會(huì)引起功率因數(shù)的下降和電流總諧波失真的增加。為了充分發(fā)揮半導(dǎo)體照明的優(yōu)勢，可以用交流電直接驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置成為當(dāng)前的研宄熱點(diǎn)。
[0004]在已有的交流LED公開技術(shù)中，大多是使用多顆LED組件按照反向并聯(lián)或者橋式整流的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接而成，以滿足交流電力的驅(qū)動(dòng)要求。但是，交流電是按照一定的頻率周期性波動(dòng)的，由于LED自身開啟電壓的存在，在瞬時(shí)電壓超過開啟電壓時(shí)，LED才會(huì)導(dǎo)通并發(fā)光。反之，LED是截止不發(fā)光的。這種電路使得LED的發(fā)光效率很低，并且隨著交流電壓波動(dòng)出現(xiàn)發(fā)光閃爍現(xiàn)象。
[0005]國際專利 WO 2004/023568A1 “LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTINGELEMENTS”中，提出了在藍(lán)寶石襯底上集成LED芯片陣列，從而提供一種交流電力驅(qū)動(dòng)的發(fā)光裝置，但沒有解決LED的發(fā)光閃爍問題。
[0006]美國專利US7，489，086B2“AC LIGHT EITTING D1DE AND AC LED DRIVE METHODSAND APPARATUS”提供了一種交流LED器件，該發(fā)明是一種將多個(gè)LED集成封裝的器件，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)來彌補(bǔ)交流電引起的LED發(fā)光閃爍現(xiàn)象。該專利沒有從根本上解決交流電壓周期性波動(dòng)造成的發(fā)光閃爍現(xiàn)象。
[0007]可見，在已公開LED交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，都存在一個(gè)缺點(diǎn):LED的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)隨著交流電壓的波動(dòng)而波動(dòng)，導(dǎo)致LED發(fā)光時(shí)出現(xiàn)亮度變化，產(chǎn)生發(fā)光閃爍的現(xiàn)象。同時(shí)，LED器件的核心是一個(gè)PN結(jié)二極管，其1-V特性為近似的指數(shù)函數(shù)，當(dāng)LED兩端的電壓大于開啟電壓后，流過PN結(jié)的電流呈指數(shù)增長?，F(xiàn)有技術(shù)的交流驅(qū)動(dòng)方法，由于沒有使用恒流電路，在LED結(jié)溫升高時(shí)，其開啟電壓會(huì)下降，由于輸入電壓不變，使得LED的正向電流急劇增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使LED的PN結(jié)造成熱擊穿，永久損壞。
[0008]公開號(hào)為CN102209415A的中國專利公開了一種LED交流直接供電電路，包括整流電路，η段LED燈串以及與η段LED燈串對應(yīng)的η路過壓保護(hù)恒流源，按照電流流動(dòng)方向，LED燈串的一端與整流電路的一個(gè)輸出端連接，每路過壓保護(hù)恒流源的一端分別連接到相對應(yīng)的LED燈串段，另一端共同連接至整流電路的另一個(gè)輸出端。對比文件的工作原理是過壓保護(hù)恒流源通過恒流源兩端的過電壓值來控制恒流源的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而控制每段LED的亮滅。
[0009]對比文件的不足之處在于不能解決由于交流電周期供電帶來的LED閃爍現(xiàn)象，使得LED燈串的發(fā)光效率較低。
[0010]雖然對比文件公開了通過過壓保護(hù)恒流源分別控制每段LED燈串的亮滅，但對比文件沒有公開本發(fā)明的LED陣列的排列方式，也沒有公開使用發(fā)光壽命可控LED的技術(shù)特征，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)對比文件公開的技術(shù)特征不容易想到本發(fā)明的“將發(fā)光壽命可控的LED與LED排布方式相結(jié)合，達(dá)到降低LED發(fā)光閃爍現(xiàn)象”，上述對比文件對本發(fā)明不存在技術(shù)性啟示，本發(fā)明與對比文件相比是非顯而易見的。本發(fā)明通過LED的不同排布方式與發(fā)光壽命可控的LED的結(jié)合，并通過恒流單元恒定相應(yīng)支路的電路，降低LED的結(jié)溫，提高LED模組的可靠性，實(shí)際應(yīng)用中可配合一般的交流電驅(qū)動(dòng)電路，即可更好的解決LED周期性閃爍的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)交流電直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光裝置的問題，提供一種交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的白光LED發(fā)光裝置。
[0012]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的白光LED發(fā)光裝置，包括交流輸入端、保護(hù)單元和整流單元，其特征在于，所述整流單元的第一輸出端和第二輸出端之間并聯(lián)有第一支路、第二支路、……第η支路，所述第一支路由第一LED模組和第一恒流單元串聯(lián)構(gòu)成，所述第二支路由第二 LED模組和第二恒流單元串聯(lián)構(gòu)成，……所述第η支路由第n LED模組和第η恒流單元串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)恒流單元都與采樣單元連接，其中η多1，且為整數(shù)；
[0013]所述交流輸入端用于連接交流電，為裝置提供工作電流；
[0014]所述保護(hù)單元與交流輸入端連接，為裝置提供保護(hù)功能；
[0015]所述整流單元與保護(hù)單元連接，對保護(hù)單元輸出的交流電進(jìn)行整流；
[0016]所述采樣單元用于對整流單元的輸出電壓進(jìn)行采樣，并輸出控制信號(hào)到各個(gè)恒流單元;
[0017]各個(gè)恒流單元與采樣單元連接，恒定相應(yīng)支路的電流并根據(jù)采樣單元輸出的控制信號(hào)接通或關(guān)斷相應(yīng)支路；
[0018]所述LED模組由LED陣列組成，所述LED陣列中的LED為發(fā)光壽命可控的LED。
[0019]本發(fā)明的發(fā)光裝置技術(shù)方案中，η條LED模組及其串聯(lián)的恒流單元構(gòu)成的并聯(lián)支路連接在整流電路輸出端，通過設(shè)定個(gè)支路恒流單元的電流值及其關(guān)斷、接通電壓，可以避免交流電壓變化產(chǎn)生的周期性閃爍現(xiàn)象。由于每條支路的電流時(shí)是恒定的，LED模組中的LED不會(huì)因?yàn)榻Y(jié)溫的變化而引起電流的變化，提高了 LED的可靠性。通過理論分析可以知道，支路數(shù)量的增加可以使驅(qū)動(dòng)電流波形接近正弦波，提高發(fā)光裝置的功率因數(shù)和效率。特別是采用發(fā)光壽命可控LED構(gòu)成LED模組，能夠利用LED發(fā)光余輝進(jìn)一步克服交流電引起的LED閃爍現(xiàn)象，并提高LED發(fā)光裝置的效率，延長LED的使用壽命。
[0020]具體的，所述發(fā)光壽命可控的LED發(fā)光壽命為I?100ms。
[0021]LED發(fā)光壽命的延長，有利于克服閃爍現(xiàn)象。
[0022]更進(jìn)一步的，所述發(fā)光壽命為10?30ms。
[0023]該范圍的發(fā)光壽命時(shí)間與交流電周期(l/50s或l/60s)匹配，可以恰到好處地發(fā)揮其余輝優(yōu)勢，并且技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，成本也更低。
[0024]進(jìn)一步的，所述LED陣列由布置在同一印制電路板上的至少I個(gè)LED構(gòu)成，或者集成封裝在同一基板上的至少I個(gè)LED構(gòu)成，或者集成在同一半導(dǎo)體襯底上的至少I個(gè)LED構(gòu)成。
[0025]將LED模組中所有的LED布置在同一印制電路板上，是目前工藝條件下最簡單、經(jīng)濟(jì)的封裝方法；將LED模組中所有的LED集成封裝在同一基板上，是指將LED模組中所有的LED進(jìn)行二次封裝，集成在同一散熱基板上；將LED模組中所有的LED集成在同一半導(dǎo)體襯底上，這是采用半導(dǎo)體集成電路工藝，在同一半導(dǎo)體基片上實(shí)現(xiàn)LED的集成。這些技術(shù)都是當(dāng)前比較成熟的LED集成封裝技術(shù)。
[0026]具體的，各個(gè)LED模組中LED并聯(lián)和/或串聯(lián)連接。
[0027]LED模組中LED適當(dāng)?shù)倪B接組合，如并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)等，更能夠適應(yīng)交流電直接驅(qū)動(dòng)的使用環(huán)境，方便地調(diào)整各個(gè)LED模組的電流、電壓參數(shù)。
[0028]進(jìn)一步的，第一 LED模組、第二 LED模組、……第n LED模組中包含的LED數(shù)量分別為12、22、......n2，相應(yīng)的恒流單元電流分別為1、21、......nl;l為第一;!'亙流單元電流。
[0029]LED模組中LED數(shù)量的這種分布規(guī)律，可以實(shí)現(xiàn)個(gè)支路電流的倍數(shù)關(guān)系，使總電流波形接近正弦波，有利于提高發(fā)光裝置的功率因數(shù)和效率。
[0030]更進(jìn)一步的，當(dāng)η彡2時(shí)，同一 LED同時(shí)屬于不同的LED模組。
[0031]該方案可以將各個(gè)LED模組中的LED交錯(cuò)布置，使同一只或幾只LED同時(shí)屬于不同的LED模組，實(shí)現(xiàn)LED的復(fù)用，可以減少發(fā)光裝置的LED數(shù)量，提高發(fā)光裝置發(fā)光亮度的均勻性，有利于克服閃爍現(xiàn)象。
[0032]具體的，所述保護(hù)單元包括保險(xiǎn)絲和/或壓敏電阻，所述保險(xiǎn)絲串聯(lián)在交流輸入端，所述壓敏電阻并聯(lián)在交流輸入端。
[0033]保險(xiǎn)絲是常用的限流保護(hù)元件，壓敏電阻則是常用的限壓保護(hù)元件，他們的組合可以完成最基本的限流和限壓保護(hù)，并且成本低，安裝方便，便于進(jìn)行二次集成。
[0034]進(jìn)一步的，所述保護(hù)單元還包括共模扼流圈和/或氣體放電管，所述共模扼流圈串聯(lián)在交流輸入端，所述氣體放電管并聯(lián)在交流輸入端。
[0035]增加共模扼流圈和氣體放電管，共模扼流圈可以抑制共模干擾，氣體放電管可以保護(hù)照明裝置不被雷電等傷害。
[0036]具體的，所述整流單元由整流二極管組成的全波整流電路或半波整流電路構(gòu)成。
[0037]采用整流二極管作為整流元件，體積小重量輕，便于進(jìn)行二次集成封裝。
[0038]具體的，所述采樣單元由電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。
[0039]電阻網(wǎng)絡(luò)非常適合采集直流參數(shù)，便于