一種交流驅(qū)動(dòng)的led照明裝置的制造方法
【專利說明】一種交流驅(qū)動(dòng)的LED照明裝置
[0001]本發(fā)明為原申請(qǐng)?zhí)枮?01110457843.0、原申請(qǐng)日為2011年12月31日、原發(fā)明名稱為交流電直接驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及LED(發(fā)光二極管)照明領(lǐng)域，尤其涉及一種交流驅(qū)動(dòng)的LED照明裝置。
【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(shì)，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，當(dāng)交流電壓意外升高時(shí)，可能直接損壞LED器件。
[0008]中國專利CN 102202441A公開了一種LED照明燈用交流電源直接供電的恒流控制器拓?fù)潆娐?，其包括EMI電路、整流電路、功率因數(shù)校正電路和恒流驅(qū)動(dòng)電路。其工作方式為:功率因數(shù)校正電路根據(jù)輸入交流電壓的大小區(qū)間來改變功率因數(shù)控制電路31和32的導(dǎo)通狀態(tài)，使得LED照明燈的點(diǎn)亮數(shù)量發(fā)生改變，從而提高功率因數(shù)。在實(shí)際工作時(shí)，功率因數(shù)控制電路31、32等效的開關(guān)只要達(dá)到1/3、2/3峰值電壓時(shí)就會(huì)立即切換，以此提高功率因數(shù)。參見圖1，功率因數(shù)控制電路31、32中K1、K2的導(dǎo)通狀態(tài)僅受對(duì)應(yīng)的偏置電阻R6、R7或者R8、R9組成的電路上的電壓的影響。進(jìn)一步地，由于采用了常用的開關(guān)切換拓?fù)潆娐?，功率因?shù)控制電路31、32等效的開關(guān)只要達(dá)到1/3、2/3峰值電壓時(shí)就會(huì)立即切換，從而導(dǎo)致切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍情況。
[0009]本發(fā)明中的每個(gè)開關(guān)單元經(jīng)對(duì)應(yīng)的LED光源模組接收開啟電壓并且經(jīng)采樣單元的分壓端接收關(guān)斷電壓，開關(guān)單元的通斷狀態(tài)受到開啟電壓和關(guān)斷電壓的共同影響。進(jìn)一步地，本發(fā)明未采用如Dl所公開的常用的開關(guān)切換拓?fù)潆娐?，而是采用開關(guān)單元從對(duì)應(yīng)的LED光源模組的負(fù)端和采樣單元分壓端接收開啟電壓和關(guān)斷電壓。開關(guān)單元接收到達(dá)到閾值的開啟電壓而導(dǎo)通，并維持導(dǎo)通狀態(tài)直到接收的關(guān)斷電壓達(dá)到設(shè)定的閾值使其關(guān)斷。每個(gè)開關(guān)單元按照需要能維持特定的導(dǎo)通時(shí)間，從而避免了多級(jí)LED模組在根據(jù)輸入電壓的大小直接切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象。
[0010]本發(fā)明的開關(guān)單元兩個(gè)輸入端的連接方式與對(duì)比文件中的恒流電路輸入端的連接方式存在明顯區(qū)別，并且開關(guān)單元與對(duì)比文件中恒流單元的具體電路結(jié)構(gòu)也存在區(qū)別:恒流源42中MOS管V2的柵極連接R3與R4的分壓端，本發(fā)明中開關(guān)單元M2的柵極連接R5。這些結(jié)構(gòu)上的區(qū)別導(dǎo)致了本發(fā)明和對(duì)比文件的工作方式存在前述的不同。
[0011]綜上所述，前述對(duì)比文件解決的技術(shù)問題為如何提高交流驅(qū)動(dòng)LED的功率因數(shù)，本發(fā)明解決的技術(shù)問題為如何克服交流電直接驅(qū)動(dòng)的多級(jí)LED模組隨電壓波動(dòng)而出現(xiàn)的閃爍情況。兩者解決的技術(shù)問題不同，并且采用的技術(shù)手段，驅(qū)動(dòng)電路的工作方式也不同。因此，前述對(duì)比文件對(duì)本發(fā)明沒有技術(shù)啟示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)交流電直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光裝置造成的發(fā)光閃爍的缺點(diǎn)，提供一種交流電直接驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，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。
[0013]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，交流電直接驅(qū)動(dòng)的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通過η個(gè)LED模組和一個(gè)開關(guān)單元連接到第二輸出端，其中n ^ 1，且為整數(shù)；當(dāng)η多2時(shí)，每兩個(gè)LED模組之間還有開關(guān)單元構(gòu)成的通道與第二輸出端連接，每一個(gè)開關(guān)單元都與采樣單元連接；
[0014]所述交流輸入端用于連接交流電，為裝置提供工作電流；
[0015]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；
[0016]所述整流單元與保護(hù)單元連接，對(duì)保護(hù)單元輸出的交流電進(jìn)行整流；
[0017]所述采樣單元用于對(duì)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)開關(guān)單元;
[0018]所述開關(guān)單元與采樣單元連接，根據(jù)采樣單元輸出的控制信號(hào)關(guān)斷或接通。
[0019]本發(fā)明的LED發(fā)光裝置電路，由η級(jí)LED模組級(jí)聯(lián)構(gòu)成，通過采樣單元適當(dāng)預(yù)置每一級(jí)LED模組對(duì)應(yīng)開關(guān)單元的關(guān)斷和接通電壓，可以避免交流電壓波動(dòng)的時(shí)候出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。增加LED模組的數(shù)量，相當(dāng)于降低了每一級(jí)LED模組的導(dǎo)通電壓，提高了電源的利用率。多級(jí)LED模組應(yīng)用時(shí)，當(dāng)交流電壓波動(dòng)時(shí)，每個(gè)LED模組受到的影響相對(duì)采用單個(gè)模組的影響更小，LED工作的穩(wěn)定性也更好，更可靠，抗交流電壓波動(dòng)的能力更強(qiáng)。
[0020]具體的，所述η個(gè)LED模組由LED陣列組成。
[0021]采用LED陣列可以組成大功率的LED模組。
[0022]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。
[0023]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最經(jīng)濟(jì)的封裝方法；或者將LED模組中所有的LED集成封裝在同一基板上，即將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；或者集成在同一半導(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)還可以將各個(gè)LED模組中的LED交錯(cuò)布置，提高照明裝置發(fā)光亮度的均勻性，并有利于克服閃爍現(xiàn)象，LED封裝布線也更方便。
[0024]具體的，所述LED并聯(lián)和/或串聯(lián)連接。
[0025]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)。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]具體的，所述整流單元由整流二極管組成的全波整流或半波整流電路構(gòu)成。
[0031]采用整流二極管作為整流元件，體積小重量輕，便于二次集成封裝。
[0032]具體的，所述采樣單元由電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。
[0033]電阻網(wǎng)絡(luò)非常適合采集直流參數(shù)，便于設(shè)定開關(guān)單元?jiǎng)幼鼽c(diǎn)。
[0034]具體的，所述開關(guān)單元由晶體管構(gòu)成，所述晶體管控制極與采樣單元連接。
[0035]晶體管作為開關(guān)元件，具有控制容易，無觸點(diǎn)，長壽命的特點(diǎn)。
[0036]更具體的，所述晶體管為場效應(yīng)晶體管或雙極型晶體管，所述控制極為場效應(yīng)晶體管的柵極或雙極型晶體管的基極。
[0037]晶體管開關(guān)元件，技術(shù)成熟，反應(yīng)靈敏，動(dòng)作可靠。
[0038]本發(fā)明的有益效果是，使用交流電力直接驅(qū)動(dòng)LED模組，電路簡單，體積小、重量輕，成本低。通過預(yù)置適當(dāng)?shù)年P(guān)斷電壓，實(shí)現(xiàn)交流電力直接驅(qū)動(dòng)LED裝置在交流電壓波動(dòng)的時(shí)候不會(huì)閃爍。并且，在交流電瞬時(shí)電壓過高時(shí)，開關(guān)單元關(guān)斷，LED模組不發(fā)光，提高了電源的利用效率，降低了電力損耗。同時(shí)，也避免LED模組因電流過大而燒毀的情況，延長了裝置的使用壽命。
【附圖說明】
[0039]圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)框圖；
[0040]圖2是實(shí)施例1的電路原理圖；
[0041]