專(zhuān)利名稱(chēng)：交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的led發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED (發(fā)光二極管)發(fā)光裝置，特別涉及LED發(fā)光裝置的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
背景技術(shù)：
LED作為一種新型固態(tài)光源，以其節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)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(lái)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)前的研究熱點(diǎn)。在已有的交流LED公開(kāi)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(kāi)啟電壓的存在，在瞬時(shí)電壓超過(guò)開(kāi)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。國(guó)際專(zhuān)利 WO 2004/023568A1 “LIGHT-EMITTING DEVICE HAVINGLIGHT-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(méi)有解決LED的發(fā)光閃爍問(wèn)題。美國(guó)專(zhuān)利US7, 489, 086 B2“AC LIGHT EITTING DIODE AND AC LED DRIVE METHODSANDAPPARATUS”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(jué)暫留效應(yīng)來(lái)彌補(bǔ)交流電引起的LED發(fā)光閃爍現(xiàn)象。該專(zhuān)利沒(méi)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?？梢?jiàn)，在已公開(kāi)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(kāi)啟電壓后，流過(guò)PN結(jié)的電流呈指數(shù)增長(zhǎng)?，F(xiàn)有技術(shù)的交流驅(qū)動(dòng)方法，由于沒(méi)有使用恒流電路，在LED結(jié)溫升高時(shí)，其開(kāi)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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)交流電直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光裝置的問(wèn)題，提供一種交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，交流電直接恒流驅(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彡I,且為整數(shù)；所述交流輸入端用于連接交流電，為裝置提供工作電流；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；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；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)恒流單元；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。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(guò)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(guò)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。具體的，所述LED模組由LED陣列組成。采用LED陣列可以組成大功率的LED模組。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(mǎi)個(gè)LED構(gòu)成，或者集成封裝在同一基板上的至少I(mǎi)個(gè)LED構(gòu)成，或者集成在同一半導(dǎo)體襯底上的至少I(mǎi)個(gè)LED構(gòu)成。 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(jiǎn)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)。具體的，各個(gè)LED模組中LED并聯(lián)和/或串聯(lián)連接。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)。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、......η2,相應(yīng)的恒流單元電流分別為1、21、......nl ；1為第一;!'亙流單元電流。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。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。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。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。
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。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。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。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。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。具體的，所述采樣單元由電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。電阻 網(wǎng)絡(luò)非常適合采集直流參數(shù)，便于設(shè)定恒流單元斷開(kāi)和接通的動(dòng)作點(diǎn)。本發(fā)明的有益效果是，使用交流電力直接恒流驅(qū)動(dòng)LED模組，電路簡(jiǎn)單，體積小、重量輕，成本低。通過(guò)適當(dāng)預(yù)置各支路電流和開(kāi)關(guān)電壓，可以減輕交流電波動(dòng)時(shí)LED發(fā)光裝置周期性閃爍，并且在交流電瞬時(shí)電壓過(guò)高時(shí)，恒流單元關(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)，由于采用恒流控制，避免了 LED模組因結(jié)溫變化，電流過(guò)大而燒毀的情況，延長(zhǎng)了裝置的使用壽命。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是實(shí)施例1的電路原理圖；圖3是實(shí)施例2的示意圖；圖4是實(shí)施例3的示意圖；圖5為電壓和電流波形。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，包括交流輸入端1、保護(hù)單元2、整流單元3，以及整流單元3的第一輸出端31 (通常為正極)和第二輸出端32(通常為負(fù)極)之間并聯(lián)的第一支路、第二支路、……第η支路。第一支路由第一LED模組51和第一恒流單元61串聯(lián)構(gòu)成，所述第二支路由第二 LED模組52和第二恒流單元62串聯(lián)構(gòu)成，……所述第η支路由第n LED模組5η和第η恒流單元6η串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)恒流單元都與采樣單元連接，其中η > 1，且為整數(shù)。交流輸入端I用于連接交流，為裝置提供工作電流；保護(hù)單元2與交流輸入端連接，為裝置提供保護(hù)功能；整流單元3與保護(hù)單元2連接，對(duì)保護(hù)單元2輸出的交流電進(jìn)行整流，輸出正弦波脈沖電流(如圖5a所示)；采樣單元4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)恒流單元；各個(gè)恒流單元與采樣單元4連接，恒定相應(yīng)支路的電流并根據(jù)采樣單元4輸出的控制信號(hào)接通或關(guān)斷相應(yīng)支路。下面簡(jiǎn)單描述本發(fā)明的工作原理:交流市電(通常為正弦波交流電)通過(guò)交流輸入接口 I進(jìn)入保護(hù)單元2，經(jīng)整流單元3進(jìn)行整流，成為正弦波脈沖電壓，其電壓波形如圖5a所示。在一個(gè)交流電周期T內(nèi)，隨輸入電壓升高，達(dá)到第一 LED模組51開(kāi)啟電壓，第一 LED模組51進(jìn)入工作狀態(tài)，電流逐漸增大，達(dá)到第一恒流單元61預(yù)設(shè)電流之后以該預(yù)設(shè)電流工作在恒流狀態(tài)。隨電壓繼續(xù)升高，電壓到達(dá)到第一恒流單元61預(yù)設(shè)關(guān)斷電壓，第一恒流單元61關(guān)斷，第一 LED模組51不發(fā)光。此時(shí)第二恒流單元62接通，第二 LED模組52開(kāi)始工作，第二 LED模組52進(jìn)入恒流狀態(tài)后以第二恒流單元62設(shè)定的電流維持恒流工作狀態(tài)，隨著電壓繼續(xù)上升，第二恒流單元62關(guān)斷，以此類(lèi)推，直到第nLED模組5n開(kāi)始工作，前面的恒流單元全部關(guān)斷。如果設(shè)定第一恒流單元61恒流電流為I，第二恒流單元62恒流電流為21，……第η恒流單元恒流電流為nl,理論上,分組越多，電流波形越接近正弦波,如圖5b所示,功率因數(shù)也越高,效率也越高，但是電路也越復(fù)雜，布局布線也越困難。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，選取有限個(gè)恒流單元與對(duì)應(yīng)數(shù)量的LED模組構(gòu)成有限條支路。實(shí)施例1如圖2所示，本例保護(hù)單元2由保險(xiǎn)絲F和壓敏電阻VR構(gòu)成，保險(xiǎn)絲F串聯(lián)在交流輸入端I的相線L上，壓敏電阻VR并聯(lián)在交流輸入端I的相線L和零線N之間。保護(hù)單元2與全波整流電路Dl構(gòu)成的整流單元3連接，整流單元3輸出端并聯(lián)4條支路。第一支路由第一 LED模組和第一恒流單元串聯(lián)構(gòu)成，第一 LED模組由一只LEDll構(gòu)成，其正端連接整流電路Dl正極,負(fù)端通過(guò)第一;〖亙流單元連接到整流電路Dl負(fù)極。本例采樣由電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，包括電阻Rl R8。電阻Rl與電阻R2串聯(lián)后并聯(lián)在整流電路Dl正極和負(fù)極之間，電阻Rl和電阻R2的連接點(diǎn)為第一恒流單元的采樣點(diǎn)，并與第一恒流單元控制端連接。本例第二支路中，第二 LED模組由4只LED構(gòu)成的2X2的陣列組成，包括LED21、LED22、LED31和LED32，他們以兩只LED同向串聯(lián)后兩組同極并聯(lián)的方式連接，如圖
2所示。第二 LED模組正端連接整流電路Dl正極，負(fù)端通過(guò)第二恒流單元連接到整流電路Dl負(fù)極。電阻R3與電阻R4串聯(lián)后并聯(lián)在整流電路Dl正極和負(fù)極之間，電阻R3和電阻R4的連接點(diǎn)為第二恒流單元的采樣點(diǎn)，并與第二恒流單元控制端連接。本例第三支路中的第三LED模組由9只LED構(gòu)成的3X3的陣列組成，包括LED41、LED42、LED43 ;LED51、LED52、LED53 ;LED61、LED62、LED63。這些LED以三只同向串聯(lián)后三組同極并聯(lián)的方式連接，參見(jiàn)圖
2。第三LED模組正端連接整流電路Dl正極，負(fù)端通過(guò)第三恒流單元連接到整流電路Dl負(fù)極。電阻R5與電阻R6串聯(lián)后并聯(lián)在整流電路Dl正極和負(fù)極之間，電阻R5和電阻R6的連接點(diǎn)為第三恒流單元的采樣點(diǎn)，并與第三恒流單元控制端連接。本例第四支路中，第四LED模組由 16 只 LED 構(gòu)成的 4X4 的陣列組成，包括 LED71、LED72、LED73、LED74 ;LED81、LED82、LED83、LED84 ;整流電路 Dl 負(fù)極 LED91、LED92、LED93、LED94 ;LED01、LED02、LED03、LED04。這些LED以四只同向串聯(lián)后四組同極并聯(lián)的方式連接，參見(jiàn)圖2。第四LED模組正端連接整流電路Dl正極，負(fù)端通過(guò)第四恒流單元連接到。電阻R7與電阻R8串聯(lián)后并聯(lián)在整流電路Dl正極和負(fù)極之間，電阻R7和電阻R8的連接點(diǎn)為第四恒流單元的采樣點(diǎn)，并與第四恒流單元控制端連接。本例整流電路Dl負(fù)極為公共地端。通過(guò)插頭與電網(wǎng)連接，本例發(fā)光裝置獲得交流電力，交流電經(jīng)過(guò)保護(hù)單元，并由整流單元，整流成直流電(嚴(yán)格的說(shuō)是正弦波脈沖直流電，波形如圖5a所示)提供給電壓采樣單元、恒流單元和LED模 組。在每個(gè)交流周期T中，整流電路Dl輸出電壓從零開(kāi)始上升，當(dāng)電壓升高達(dá)到第一 LED模組的開(kāi)啟電壓時(shí)，第一恒流單元接通，第一 LED模組開(kāi)始發(fā)光，進(jìn)入工作狀態(tài)。電壓繼續(xù)升高，恒流單元I以設(shè)定的恒定電流20mA工作，使第一 LED模組電流達(dá)到20mA額定電流。當(dāng)電壓升高達(dá)到預(yù)設(shè)關(guān)斷電壓時(shí)，第一恒流單元關(guān)斷，第一 LED模組停止工作，第一 LED模組熄滅，第二 LED模組開(kāi)始發(fā)光，進(jìn)入工作狀態(tài)。電壓進(jìn)行升高，第二恒流單元以設(shè)定的恒定電流40mA工作，使第二 LED模組電流達(dá)到40mA額定電流。當(dāng)電壓升高到第二恒流單元達(dá)預(yù)設(shè)的關(guān)斷電壓時(shí)，第二恒流單元關(guān)斷，第二 LED模組停止工作，第三LED模組開(kāi)始工作，隨著電壓進(jìn)行升高，第三恒流單元以設(shè)定的恒定電流60mA工作，使第三LED模組電流達(dá)到60mA額定電流。當(dāng)電壓升高達(dá)到預(yù)設(shè)關(guān)斷電壓時(shí)，第三恒流單元關(guān)斷，第四恒流單元接通，第四LED模組開(kāi)始工作，當(dāng)電壓繼續(xù)升高，第四恒流單元以恒定電流80mA工作，使第四LED模組電流達(dá)到80mA額定電流。如圖5b所示為本例的電流波形示意圖，由圖可見(jiàn)電流在不同的階段成倍增加，其波形趨近正弦。使本例發(fā)光裝置具有很高的效率和功率因數(shù)。第四恒流單元也有保護(hù)功能，當(dāng)電壓超過(guò)預(yù)設(shè)關(guān)斷電壓時(shí)，第四恒流單元關(guān)斷。整個(gè)發(fā)光裝置中的LED模組全部關(guān)斷，保護(hù)發(fā)光裝置不至于損壞。本例中各個(gè)LED模組中的LED陣列(本例第一支路的LED模組也可以看成是I X I的LED陣列)，可以是布置在同一印制電路板上的LED構(gòu)成，或者采用集成封裝技術(shù)，將他們集成封裝在同一散熱基板上構(gòu)成，也可以利用集成電路工藝，將他們集成在同一半導(dǎo)體襯底上構(gòu)成。實(shí)施例2圖3所示為本例電路示意圖，可以看出，本例除了 LED模組結(jié)構(gòu)及其連接方式與實(shí)施例I不同外，其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。下面僅就四條支路的LED模組結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，其他結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程請(qǐng)參見(jiàn)實(shí)施例1的描述，此處恕不贅述。本例第一支路中的第一 LED模組由一只LED31組成，第一 LED模組正端與整流電路Dl正極連接，第一 LED模組負(fù)端通過(guò)第一恒流單元連接到整流電路Dl負(fù)極。本例第二支路中的第二 LED模組包括LED31、LED32，LED21、LED22共4只LED。當(dāng)?shù)谝缓懔鲉卧P(guān)斷時(shí)，這4只LED構(gòu)成2X2的陣列，其中LED31與LED32同向串聯(lián)為一組，LED21與LED22同向串聯(lián)為一組，這兩組同極并聯(lián)構(gòu)成第二 LED模組，該第二 LED模組正端與整流電路Dl正極連接，負(fù)端通過(guò)第二恒流單元連接到整流電路Dl負(fù)極。本例第三LED模組包括LED31、LED32、LED33, LED21、LED22、LED23,LEDl1、LED12、LED13共9只LED。當(dāng)?shù)谝缓懔鲉卧偷诙懔鲉卧缄P(guān)斷時(shí)，這9只LED構(gòu)成3X3的陣列，其中LED31、LED32、LED33同向串聯(lián)為一組，LED21、LED22、LED23同向串聯(lián)一組，LEDlU LED12、LED13同向串聯(lián)為一組，這三組同極本例構(gòu)成第三LED模組。該第三LED模組正端與整流電路Dl正極連接，負(fù)端通過(guò)第三恒流單元連接到整流電路Dl負(fù)極。同樣的，當(dāng)圖3中第一恒流單元、第二恒流單元和第三恒流單元都關(guān)斷時(shí)，四組同向串聯(lián)的 LED31、LED32、LED33、LED34，LED21、LED2 2、LED23、LED24，LED 11、LED 12、LED 13、LED14，LED01、LED02、LED03、LED04構(gòu)成的4X4的LED陣列組成本例的第四LED模組，該第四LED模組正端與整流電路Dl正極連接，負(fù)端通過(guò)第四恒流單元連接到整流電路Dl負(fù)極。本例中，各支路電路與實(shí)施例1 一樣，也是成倍數(shù)關(guān)系，如果第一支路電流為I，其他支路依次為
21,31和 41。本例各個(gè)LED模組中的LED采用了串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合的方式，并且部分LED同時(shí)屬于多個(gè)LED模組。如圖3中，LED31同時(shí)屬于所有LED模組，LED22和LED32同時(shí)屬于第二、第三和第四LED模組，LED33、LED23和LED13同時(shí)第三和第四LED模組。采用這種復(fù)用結(jié)構(gòu)，大大的減少了發(fā)光單元的數(shù)量，降低了發(fā)光裝置成本，并且有利于克服閃爍現(xiàn)象。
實(shí)施例3如圖4所示,本例電路示意圖與實(shí)施例2相比,各個(gè)LED模組連接方式做了進(jìn)一步的優(yōu)化，四條支路中的四個(gè)LED模組由16只LED組成，采用4X4的矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本例第一 LED模組由LED01、LED11、LED21和LED31共4只并聯(lián)的LED構(gòu)成的1X4陣列組成。本例第二 LED 模組由 LEDOl、LEDl1、LED21、LED31, LED02、LED12、LED22、LED32 共 8 只串聯(lián)并聯(lián)結(jié)合的LED構(gòu)成的2X4陣列組成。本例第三LED模組由LEDOU LEDlU LED21、LED31，LED02、LED12、LED22、LED32, LED03、LED13、LED23、LED33 共 12 只 LED 串聯(lián)并聯(lián)結(jié)合構(gòu)成的 3X4 陣列組成，本例第四 LED 模組由 LEDOl、LEDl1、LED21、LED31, LED02、LED12、LED22、LED32，LED03、LED13、LED23、LED33，LED04、LED14、LED24、LED34 共 16 只 LED 串聯(lián)并聯(lián)結(jié)合構(gòu)成的4X4陣列組成，其他部分的連接關(guān)系以及工作原理請(qǐng)參見(jiàn)上述實(shí)施例的描述。本例電路最大特點(diǎn)是各支路電流相同，即所有恒流單元設(shè)定的電流相同，均為一只LED恒流驅(qū)動(dòng)電流的4倍。經(jīng)上述詳細(xì)的闡釋?zhuān)梢钥闯?，本發(fā)明的電壓采樣單元監(jiān)測(cè)輸入電壓，同時(shí)還具有對(duì)LED模組的保護(hù)功能。當(dāng)交流電壓出現(xiàn)大的波動(dòng)的時(shí)候，恒流單元也能及時(shí)斷開(kāi)，保護(hù)LED模組不因電流過(guò)大而損壞。本發(fā)明的恒流單元可以采用分離元件和/或集成電路構(gòu)成，要求具有開(kāi)關(guān)控制功能(能進(jìn)行關(guān)斷和接通控制)，由于具體電路屬于本領(lǐng)域成熟技術(shù)，本發(fā)明不作詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，雖然上述實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員從上述實(shí)施例中不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以想到的替換結(jié)構(gòu)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.交流電直接恒流驅(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n ^ 1，且為整數(shù)； 所述交流輸入端用于連接交流電，為裝置提供工作電流； 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； 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； 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)恒流單元; 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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，各個(gè)LED模組由LED陣列組 成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述LED陣列由布置在同一印制電路板上的至少I(mǎi)個(gè)LED構(gòu)成，或者集成封裝在同一基板上的至少I(mǎi)個(gè)LED構(gòu)成，或者集成在同一半導(dǎo)體襯底上的至少I(mǎi)個(gè)LED構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，各個(gè)LED模組中LED并聯(lián)和/或串聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，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 ；1為第一恒流單元電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，當(dāng)η> 2時(shí)，同一 LED同時(shí)屬于不同的LED模組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，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。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，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。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，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。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置，其特征在于，所述采樣單元由電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED發(fā)光裝置的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)交流電直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光裝置的問(wèn)題，公開(kāi)了一種交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置。本發(fā)明的交流電直接恒流驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光裝置技術(shù)方案中，n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(guò)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，提高了可靠性。通過(guò)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。
文檔編號(hào)H05B37/02GK103200729SQ201210005718
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者李東明, 楊冕, 封正勇, 龍文濤, 趙昆, 張明 申請(qǐng)人:四川新力光源股份有限公司