專利名稱：高效led照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種照明燈，特別是涉及一種高效LED照明燈，屬于電子應(yīng)用技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED作為一種新型固態(tài)光源，具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、可靠性高等特 點(diǎn)，目前已被世界公認(rèn)為是一種最有發(fā)展前景的節(jié)能環(huán)保照明光源，成為各國(guó)節(jié)能新技術(shù) 領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，我國(guó)已將半導(dǎo)體LED照明列入中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃，在今后的城市燈光 照明和民用領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛的應(yīng)用。由于受到單只LED功率水平的限制，通常需要多個(gè)LED 串聯(lián)、并聯(lián)才能滿足照明亮度需求。當(dāng)前的驅(qū)動(dòng)方式主要有二種第一種是恒壓電源供電， 在電源和LED組件電路中串聯(lián)有限流電阻，如圖1所示。由于LED的伏安特性的溫度特性 不同于一般二極管，其伏安特性的溫度系數(shù)是負(fù)的。LED輸入電功率的大部分都要轉(zhuǎn)化為 熱能，若結(jié)溫升高50°C，那么伏安特性就會(huì)左移200mV。所以，采用恒壓電源供電會(huì)使LED 正向電流隨溫升的增加而增加，導(dǎo)致結(jié)溫進(jìn)一步升高，光衰加大，壽命縮短。同時(shí)，電路中串 聯(lián)的限流電阻會(huì)消耗較大的功率，有時(shí)比LED都大。第二種是恒流電源供電，可以避免LED 正向電壓的改變而引起電流變動(dòng)，是目前眾多廠家選用的LED驅(qū)動(dòng)方式，可以采用開關(guān)電 源模式或線性穩(wěn)壓器件恒流驅(qū)動(dòng)方式，但恒流電源都有一個(gè)取樣電阻，這個(gè)取樣電阻是串 聯(lián)在LED供電回路上的，它把LED工作電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，控制器根據(jù)這個(gè)電壓的變化， 反饋控制開關(guān)電源的占空比或反饋控制線性調(diào)整管上的電壓降，實(shí)現(xiàn)恒定電流輸出，如圖2 所示。因而，線性穩(wěn)壓器存在取樣電阻和線性調(diào)整管功耗大的問(wèn)題，開關(guān)電源模式還存在噪 聲輻射干擾的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效LED照明燈，該照明燈可降低LED供電電路 的消耗，最大限度地提高LED照明燈的亮度和照明時(shí)間。本實(shí)用新型的技術(shù)方案高效LED照明燈包括蓄電池、LED燈板；一監(jiān)控切換電路單元由時(shí)基電路1(^、三 端穩(wěn)壓器ic2、電阻R、電阻R1、電阻&、精密可調(diào)電阻W、二極管D、穩(wěn)壓二極管DW、繼電器J、 繼電器的常開觸點(diǎn)JK、濾波抗干擾電容C1、濾波抗干擾電容C2、濾波抗干擾電容C3組成；其 中，蓄電池E正極分別與電阻R —端、繼電器的常開觸點(diǎn)JK 一端、濾波抗干擾電容C3 —端、 電阻R1 —端、三端穩(wěn)壓器IC2輸入端1腳相接，蓄電池E負(fù)極分別與LED燈板負(fù)極、濾波抗 干擾電容C3另一端、電阻& 一端、濾波抗干擾電容C1 一端、濾波抗干擾電容C2 —端、穩(wěn)壓二 極管DW正極、時(shí)基電路IC1的1腳、繼電器J 一端、二極管D正極相接；時(shí)基電路IC1的2腳 分別與濾波抗干擾電容C2另一端、精密可調(diào)電阻W的滑動(dòng)觸頭相接，時(shí)基電路IC1的3腳分 別與繼電器J另一端、二極管D負(fù)極相接，時(shí)基電路IC1的5腳分別與濾波抗干擾電容C1另 一端、穩(wěn)壓二極管DW負(fù)極相接，時(shí)基電路IC1的4、6、8腳均與三端穩(wěn)壓器IC2輸出端2腳相接；精密可調(diào)電阻W的普通兩端分別與電阻R1另一端、電阻&另一端相接；LED燈板正極分 別與電阻R另一端、繼電器的常開觸點(diǎn)JK另一端相接。所述的LED燈板是由LED組進(jìn)行并聯(lián)組成，每一 LED組是由8只LED兩兩并聯(lián)后 再串聯(lián)組成。所述的蓄電池為鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池或鋰電池。工作時(shí)，時(shí)基電路IC1接成單穩(wěn)態(tài)工作模式，三端穩(wěn)壓器IC2保證時(shí)基電路IC1工 作電壓穩(wěn)定，電阻R1、電阻&、精密可調(diào)電阻W是電壓監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，組成蓄電池電壓取樣電路。 取樣電壓加至?xí)r基電路IC1的2腳，調(diào)節(jié)精密可調(diào)電阻W設(shè)定監(jiān)控電壓。當(dāng)蓄電池電壓降 低為選定電壓(如12. 5V)，時(shí)基電路IC1的2腳電位則低于設(shè)定的閥值電平，此時(shí)時(shí)基電路 IC1的3腳輸出高電平使繼電器J吸合，繼電器的常開觸點(diǎn)JK接通，電阻R被短路，蓄電池 E直接向LED燈板供電。當(dāng)蓄電池E電壓升高到大于選定電壓(12. 5V)時(shí)，時(shí)基電路IC1的 2腳電位則高于設(shè)定的閥值電平，此時(shí)時(shí)基電路IC1的3腳輸出低電平使繼電器J釋放，繼 電器的常開觸點(diǎn)JK斷開，電阻R被接入。本實(shí)用新型的積極效果是1、本實(shí)用新型按照LED的電壓、電流變化特性，根據(jù)蓄電池輸出電壓變化范圍， 既不采用恒壓，也不用恒流，而是有效地引入繼電器的常開觸點(diǎn)K和電阻R構(gòu)成的切換電 路，依據(jù)蓄電池電壓監(jiān)控電路，在選定電壓出現(xiàn)的條件下，通過(guò)電阻R短路或者接入來(lái)切換 供電電路，降低LED供電電路的消耗，實(shí)現(xiàn)高效率地利用蓄電池電力，從而最大限度地提高 LED照明燈的亮度和照明時(shí)間。2、本實(shí)用新型可以使LED燈板在一個(gè)照明周期內(nèi)不至于將蓄電池放電至終止電 壓。蓄電池從選定電壓放電至放電終止電壓，無(wú)額外功率消耗地全部用于LED照明，在蓄電 池整個(gè)允許工作電壓范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了高效利用電源電力的LED照明。

圖1是已有技術(shù)恒壓電源供電電路圖；圖2是已有技術(shù)恒流電源供電電路圖；圖3是本實(shí)用新型LED組的電路圖；圖4是本實(shí)用新型電原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖4所示，高效LED照明燈由蓄電池E、監(jiān)控切換電路單元和LED燈板1組成。 所述的蓄電池可以為鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池或鋰電池。所述的監(jiān)控切換電路單元由555 時(shí)基電路Ι(^、78 08三端穩(wěn)壓器IC2、電阻R、20KQ電阻R1UOKQ電阻&、10ΚΩ精密可調(diào) 電阻W、二極管D、5. IV穩(wěn)壓二極管DW、繼電器J、繼電器的常開觸點(diǎn)JK、濾波抗干擾電容Cp 濾波抗干擾電容C2、濾波抗干擾電容C3組成。其中，蓄電池E正極分別與電阻R—端、繼電器的常開觸點(diǎn)JK 一端、濾波抗干擾電 容(3—端、20ΚΩ電阻R1—端、78L08三端穩(wěn)壓器IC2輸入端1腳相接；蓄電池E負(fù)極分別與 LED燈板負(fù)極、濾波抗干擾電容C3另一端、10ΚΩ電阻& 一端、濾波抗干擾電容C1 一端、濾 波抗干擾電容C2 —端、5. IV穩(wěn)壓二極管DW正極、555時(shí)基電路IC1的1腳、繼電器J 一端、二極管D正極相接；555時(shí)基電路IC1的2腳分別與濾波抗干擾電容C2另一端、10ΚΩ精密 可調(diào)電阻W的滑動(dòng)觸頭相接；555時(shí)基電路IC1的3腳分別與繼電器J另一端、二極管D負(fù) 極相接；555時(shí)基電路IC1的5腳分別與濾波抗干擾電容C1另一端、5. IV穩(wěn)壓二極管DW負(fù) 極相接，555時(shí)基電路IC1的4、6、8腳均與78L08三端穩(wěn)壓器IC2輸出端2腳相接；IOK Ω精 密可調(diào)電阻W的普通兩端分別與20Κ Ω電阻隊(duì)另一端、IOK Ω電阻&另一端相接，LED燈板 正極分別與電阻R另一端、繼電器的常開觸點(diǎn)JK另一端相接。所述的LED燈板是100組由 8支LED兩兩并聯(lián)后再串聯(lián)的LED組進(jìn)行并聯(lián)組成。工作時(shí)，555時(shí)基電路IC1接成單穩(wěn)態(tài)工作模式，78L08三端穩(wěn)壓器IC2保證555時(shí) 基電路IC1工作電壓穩(wěn)定，20KΩ電阻R1UOKQ電阻&、IOKΩ精密可調(diào)電阻W是電壓監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)，組成蓄電池電壓取樣電路。取樣電壓加至555時(shí)基電路IC1的2腳，調(diào)節(jié)10ΚΩ精密 可調(diào)電阻W設(shè)定監(jiān)控電壓。當(dāng)蓄電池電壓降低為選定電壓(如12. 5V)，555時(shí)基電路IC1的 2腳電位則低于設(shè)定的閥值電平，此時(shí)555時(shí)基電路IC1的3腳輸出高電平使繼電器J吸 合，繼電器的常開觸點(diǎn)JK接通，電阻R被短路，蓄電池E直接向LED燈板供電。當(dāng)蓄電池E 被充電使電壓升高到大于選定電壓(12. 5V)時(shí)，555時(shí)基電路IC1的2腳電位則高于設(shè)定的 閥值電平，此時(shí)555時(shí)基電路IC1的3腳輸出低電平使繼電器J釋放，繼電器的常開觸點(diǎn)JK 斷開，電阻R被接入。高效LED照明燈按照LED的電壓、電流變化特性，根據(jù)蓄電池輸出電壓變化范圍， 既不采用恒壓，也不用恒流，而是有效地引入繼電器的常開觸點(diǎn)K和電阻R構(gòu)成切換電路， 依據(jù)蓄電池電壓監(jiān)控電路，在選定電壓出現(xiàn)的條件下，通過(guò)電阻R短路或者接入來(lái)切換供 電電路，降低LED供電電路的消耗，實(shí)現(xiàn)高效率地利用蓄電池電力，從而最大限度地提高 LED照明燈的亮度和照明時(shí)間。下面以“50W太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能DC12V路燈”做為具體實(shí)施例"50W太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能DC12V路燈”的LED燈板，是由100組如圖3所示的8只 LED兩兩并聯(lián)后再串聯(lián)的LED組進(jìn)行并聯(lián)組成，單只LED為5mm白光草帽頭封裝，正向電壓 3. OV-3. 6V，典型值電壓3. 3V，電流20mA。由于當(dāng)加于LED兩端的正向電壓超過(guò)3. 6V后，正 向電壓很小的增加，LED的正向電流都會(huì)成倍急劇增長(zhǎng)，使LED管芯溫升過(guò)快，加速LED光 衰減，使LED的壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)甚至燒壞LED。因此，將每只LED的工作電壓設(shè)定為3. 3V、 工作電流不大于20mA。電源由標(biāo)準(zhǔn)電壓12V的免維護(hù)鉛蓄電池提供，其整個(gè)允許工作電壓 范圍為10. 8V-14. 5V，10. 8V為放電終止電壓，14. 5V為充足電時(shí)最高電壓。在蓄電池充足電達(dá)到最高電壓14. 5V的情況下，每只LED的工作電流不超過(guò)20mA。 根據(jù)歐姆定律，I = V-R, R的取值=(蓄電池充足電時(shí)最高電壓-4只LED串聯(lián)后的工作 電壓)+100 組 LED 并聯(lián)后的電流=[14.5V-(3.3VX4R)] + (0.02AX2X10(Ui)。R = 1. 3 + 4 = 0. 325 Ω。監(jiān)控切換電路單元對(duì)設(shè)定的電壓進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)蓄電池電壓逐漸降低時(shí)，LED的工作電流必然也會(huì)逐漸降低。實(shí)際測(cè)試，當(dāng)環(huán)境 溫度為30°C，電壓降低為12. 5V時(shí)，每只LED的工作電流為15mA，整體亮度下降不明顯，完 全能夠滿足設(shè)計(jì)照明要求。因此，當(dāng)蓄電池電壓降低為12. 5V時(shí)，555時(shí)基電路IC1的2腳 電位則低于設(shè)定的閥值電平，監(jiān)控切換電路單元將電阻R短路，LED燈板直接接入蓄電池， 每只LED的工作電流增加為20mA，蓄電池電壓直接供給LED燈板。當(dāng)蓄電池電壓降低為放 電終止電壓(10. 8V)時(shí)，每只LED的工作電壓為10. 8V + 4 = 2. 7V，基本是LED的截止電壓，電流趨近為0，不會(huì)造成蓄電池過(guò)放電。每一 LED組的組成不限于8只，可以根據(jù)需要確定為2、4、6、8、10或12只等。選擇合適容量蓄電池，可以使LED燈板在一個(gè)照明周期內(nèi)不至于將蓄電池放電至 10. 8V的終止電壓。蓄電池從12.5V放電至10. 8V，幾乎占全部蓄電能量的80%，無(wú)額外功 率消耗地全部用于LED照明，在蓄電池整個(gè)允許工作電壓范圍10. 8V-14. 5V內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了高效 利用電源電力的LED照明。
權(quán)利要求1.一種高效LED照明燈，包括蓄電池和LED燈板，其特征是監(jiān)控切換電路單元對(duì)蓄電 池設(shè)定的電壓進(jìn)行監(jiān)控；所述的監(jiān)控切換電路單元包括時(shí)基電路IC1、三端穩(wěn)壓器IC2、電阻 R、電阻禮、電阻&、精密可調(diào)電阻W、二極管D、穩(wěn)壓二極管DW、繼電器J、繼電器的常開觸點(diǎn) JK、濾波抗干擾電容C1、濾波抗干擾電容C2和濾波抗干擾電容C3 ；其中，蓄電池E正極分別 與電阻R —端、繼電器的常開觸點(diǎn)JK 一端、濾波抗干擾電容C3 —端、電阻R1 —端、三端穩(wěn)壓 器IC2輸入端1腳相接，蓄電池E負(fù)極分別與LED燈板負(fù)極、濾波抗干擾電容C3另一端、電 阻&一端、濾波抗干擾電容C1 一端、濾波抗干擾電容C2—端、穩(wěn)壓二極管DW正極、時(shí)基電路 IC1的1腳、繼電器J 一端、二極管D正極相接；時(shí)基電路IC1的2腳分別與濾波抗干擾電容 C2另一端、精密可調(diào)電阻W的滑動(dòng)觸頭相接，時(shí)基電路IC1的3腳分別與繼電器J另一端、二 極管D負(fù)極相接，時(shí)基電路IC1的5腳分別與濾波抗干擾電容C1另一端、穩(wěn)壓二極管DW負(fù) 極相接，時(shí)基電路IC1的4、6、8腳均與三端穩(wěn)壓器IC2輸出端2腳相接；精密可調(diào)電阻W的 普通兩端分別與電阻R1另一端、電阻&另一端相接；LED燈板正極分別與電阻R另一端、繼 電器的常開觸點(diǎn)JK另一端相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效LED照明燈，其特征是所述的LED燈板是由LED組進(jìn) 行并聯(lián)組成，每一 LED組是由8只LED兩兩并聯(lián)后再串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效LED照明燈，其特征是所述的蓄電池為鉛酸蓄電 池、鎳氫蓄電池或鋰電池。
專利摘要一種高效LED照明燈，屬于電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，它包括蓄電池和LED燈板，其特征是一監(jiān)控切換電路單元對(duì)蓄電池設(shè)定的電壓進(jìn)行監(jiān)控；所述的LED燈板是由LED組進(jìn)行并聯(lián)組成，每一LED組是由8只LED兩兩并聯(lián)后再串聯(lián)組成。依據(jù)蓄電池電壓監(jiān)控電路情況切換供電電路，降低LED供電電路的消耗，實(shí)現(xiàn)高效率地利用蓄電池電力，從而最大限度地提高LED照明燈的亮度和照明時(shí)間。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201852018SQ20102060961
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
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