CN102338358A

CN102338358A - Ac led照明灯的电路结构

Info

Publication number: CN102338358A
Application number: CN2010102326820A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: CHONGQING MEDIA ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: CHONGQING MEDIA ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明公开了一种AC LED照明灯的电路结构，该电路不用整流驱动电源，直接采用交流电就可以使LED照明灯正常工作。所述AC LED照明灯的电路结构中最基本的电路至少需要2粒LED光源，1粒限流电阻。首先将2粒LED光源反向并联，然后将并联的其中一端与限流电阻串联，另外一端与电阻的另一个电极作为交流电源接入的端口。在最基本的电路结构中，正反向交流电模式下工作的每1粒LED光源还可理解为是多粒、甚至是几十粒，其工作原理完全一致。除了这种简单的电路结构形式以外，为了方便多粒LED光源的布局，还可以将限流电阻与多组LED光源连接成整流桥的结构形式。为了提高LED照明灯的稳定性和可靠性，本发明还设计采用了热敏电阻和压敏电阻，热敏电阻常常与限流电阻并联使用，压敏电阻则并连在AC LED电路结构的连接交流电源的电极两端。

Description

AC LED照明灯的电路结构

技术领域

本发明公开了一种不用整流驱动电源，直接采用交流电就可以工作的交流LED照明灯的电路结构(以下简称AC LED照明灯的电路结构)，属于半导体LED固态发光照明的技术领域。

背景技术

LED即半导体发光二极管的问世，开创了半导体照明材料的新纪元，进而引发了一场用半导体照明取代白炽灯、日光灯等传统照明产业的全球性革命。LED是国际公认的下一代固态照明光源，具有节能、高效、长寿命、绿色环保、无辐射的显著特点，其电力消耗仅为传统光源的十分之一，寿命长达10万小时。国内外专家预言：半导体照明产业将是21世纪最大、最活跃的高科技产业之一，在经济竞争及国家安全方面具有极其重要的意义。在全球范围内的普通照明领域，半导体照明将逐步取代现有白炽灯和荧光灯，从而引发照明工业的新飞跃，给社会带来巨大的能源和环保效应。

这里，LED光源长达10万小时的寿命给人们带来无限的遐想，但是LED照明的实际应用却让人大跌眼镜，大多数LED灯具的实际使用寿命不足一年，即使是超过一年的其光效也大打折扣。究其原因，目前充斥市场的LED灯具，除了一部分是因为采用了低质量的LED芯片和产品散热设计不合理以外，大多数LED灯具的实际寿命之所以远远低于其理论寿命值的最主要问题是直流驱动电源寿命太短。

LED是半导体固体光源，应用LED最基本的技术要素就是必须满足它的VF(正向电压)和IF(正向电流)需求，通俗的说就是要用有一定稳定精度的直流电源供电，这就是目前所有的LED灯具都必须采用驱动电源的原因。众所周知，常用的驱动电源主要由半导体集成电路、分立器件、电阻、电容、电感、小型变压器构成，在这些元器件中对驱动电源寿命影响最大的是电容，尤其是用于整流的电解电容。按照业内标准，即使是质量较好的电解电容其寿命也只有5000小时，加上其它电子元器件质量和寿命的影响，驱动电源整体寿命不可能长是完全可以预见的。随着LED芯片技术的进步和光电参数的提高，LED光源寿命趋近于10万小时的理论值已经是不争的事实，但是作为LED照明灯具要实现超过5万小时的寿命目标，其中一个很重要的现实障碍就是目前LED灯具必须采用的直流驱动电源。因此，要真正提高LED灯具的实际使用寿命，除了不断改进驱动电源、提高其质量和可靠性以外，为LED照明灯具寻找其它新的工作模式应该是不可或缺的另外一种选择。

发明内容

既然直流驱动电源是限制LED照明灯具使用寿命的主要原因之一，能否不用驱动电源而直接采用交流电，这就是本发明“AC LED照明灯的电路结构”产生的思想基础。

本发明最基本的电路结构是由LED光源和限流电阻构成，为了提高AC LED照明灯的稳定性和可靠性还设计、采用了热敏电阻和压敏电阻。

所述AC LED照明灯的电路结构最基本的电路至少需要2粒LED光源，1粒限流电阻。这里，首先将2粒LED光源反向并联，然后将并联的其中一端与限流电阻串联，另外一端与电阻的另一个电极作为交流电源接入的端口，如图1所示。根据半导体二极管的工作原理和特性，当在此电路的电源接入端口连接交流电源时，交流电的正半周会经由电阻和LED-1构成的电路流动，让LED-1发光；交流电的负半周则会经由LED-2和电阻构成的电路流动，让LED-2发光。在50赫兹的交流电下，2粒LED光源将会以每秒50次的频率轮番发光。这种非连续的轮番发光显然是闪动的，但是，人的眼睛有一种视觉惰性，即当有光脉冲刺激人眼时，视觉的建立和消失都需要一定的过程，光源消失以后，景物影像会在视觉中保留一段时间，我们称之为视觉暂留或视觉惰性。实验表明，若景物以间歇性光亮重复呈现，只要重复频率大于20赫兹，在人的眼中就始终会保留有景像存在的印象，那么50赫兹的交流电将使人们把AC LED光源非连续的轮番发光工作模式解读为是在连续发光，这样的发光模式就可以实际应用于人类的工作照明和生活照明。

在上面最基本的电路结构中，正反向交流电模式下工作的每1粒LED光源还可理解为是多粒、甚至是几十粒，其工作原理完全一致，如图2所示。除了图1这种简单的电路结构形式以外，为了方便多粒LED光源的布局，本发明的设计还将限流电阻与多组LED光源连接成整流桥的结构形式，即一串从1到N的A组LED的负端与一串从1到N的C组LED的负端连接在一起再与限流电阻R连接；一串从1到N的B组LED的正端与一串从1到N的D组LED的正端连接在一起再与限流电阻R的另一端连接；然后将A组LED的正端与D组LED的负端接在一起作为连接交流电源的一端，将B组LED的负端与C组LED的正端接在一起作为连接交流电源的另外一端，如图3所示；图2图3给出的两种AC LED电路结构都可以获得更大功率的AC LED照明灯。

热敏电阻PCT具有随着温度升高电阻值变大的特性，将它应用在AC LED照明灯中可以提高LED光源的温度特性，可以控制光源温度的上升，从而有利于延缓LED光源的衰减。在本专利的电路结构中，热敏电阻常常与限流电阻并联使用。压敏电阻VSR具有预防浪涌电流的功能，它并连在AC LED电路结构的连接交流电源的电极两端，可以有效的防止由于电压波动和雷击带来的浪涌电流对LED光源的冲击，提高光源的可靠性，电路结构如图4所示。

附图说明

图1是最简单最基本的由2粒LED光源构成的AC LED照明灯的电路结构。

图2是多粒LED光源构成的AC LED照明灯的电路结构。

图3是由多组LED光源构成的整流桥式的AC LED照明灯的电路结构。

图4是一个比较完整的由多组LED光源、限流电阻、热敏电阻和压敏电阻构成的AC LED照明灯的电路结构。

图5是一个AC LED球泡灯具体实施例的LED光源结构。

图6是具体实施例球泡灯的正面全剖视图。

图中，LED-1代表一粒LED光源，LED-2代表另一粒LED光源，R是限流电阻，AC表示交流电源，LED-1-1代表第一组的第一粒LED光源，LED-1-2代表第一组的第二粒LED光源，LED-1-N代表第一组的第N粒LED光源，LED-2-1代表第二组的第一粒LED光源，LED-2-2代表第二组的第二粒LED光源，LED-2-N代表第二组的第N粒LED光源，LED-A-1-N表示第A组的从1到N的LED光源，LED-B-1-N表示第B组的从1到N的LED光源，LED-C-1-N表示第C组的从1到N的LED光源，LED-D-1-N表示第D组的从1到N的LED光源，RT是热敏电阻，RV是压敏电阻。数字1是AC LED光源的金属支架，2是LED芯片封装所用的绑定金丝，3是正视图上看到的LED芯片，4是用来固定金属支架和保护LED芯片的透明环氧树脂，5是正视图支架背后对称安装的另一粒LED芯片，6是具有散热功能的金属基座，也是AC LED球泡灯的电极之一，7是球泡灯的玻璃灯罩或塑料灯罩，8是限流电阻，9是设置在球泡灯两个电极之间的绝缘环，10是球泡灯的另外一个电极。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本专利的具体实施方式。

图1表明，理论上AC LED照明灯的电路结构的最基本电路只需要2粒LED芯片LED-1、LED-2和1粒限流电阻R就完全足够了，然而，在具体实践中要使这个最基本的电路结构成为一个具有实用价值的AC LED照明灯，只有这3个元器件是远远不够的。本专利就以AC LED球泡灯作为本专利最基本电路结构的实施例，它至少还需要以下的材料和部件：承载LED芯片并作为芯片电、热通道的金属支架1，封装过程中绑定LED芯片的专用金丝2，用于固定金属支架、保护LED芯片的透明环氧树脂4，作为LED芯片主散热器和电极之一的金属基座6，球泡灯的主要结构件之一的玻璃灯罩或者塑料灯罩7，用来隔离球泡灯两个电极的绝缘环9，球泡灯的另外一个电极10，等等。

具体实施中，2粒LED芯片首先将被对称的、背靠背的安装在金属支架中较宽的一根金属条上，然后将一粒LED的负电极和另外一粒LED的正电极用金丝绑定在安装LED的同一根金属条上，完成2粒LED芯片一端的反向连接；与此同时，2粒LED芯片的另外一个正(负)电极分别用金丝绑定在金属支架的另外一根金属条上，完成2粒LED芯片另外一端的反向连接；最后用透明环氧树脂将安装有LED芯片的金属支架固定起来，一个2粒LED芯片反向并联的照明灯光源就完成了，如图5所示。

为了提高LED光源工作的可靠性，确保LED芯片的长寿命，处于工作状态下的LED衬底的热量必须被良好的导出。这里，将金属支架上安装有LED芯片的金属条焊接在专门设计的金属基座上，就满足了LED光源在发光时衬底热量的传导需求，另外一根金属条则串联一粒限流电阻从球泡灯底部引出，金属基座和限流电阻的引出端就构成了球泡灯的两个电极，电极之间由绝缘环隔开，如图6所示。

此球泡灯的制作过程就是AC LED照明灯的最基本电路结构图1的一个典型的实施例。本专利其它电路结构的实施例，可以通过类似的方法把1粒LED光源换成多粒甚至几十粒LED光源，再将热敏电阻、压敏电阻应用到相应电路中就可以获得。

Claims

1.一种AC LED照明灯的电路结构，其特征在于这种电路结构主要是由LED光源和限流电阻构成，为了提高AC LED照明灯的稳定性和可靠性还设计、采用了热敏电阻和压敏电阻。

2.根据权利要求1所述的AC LED照明灯的电路结构，其特征在于这种电路结构的最基本电路至少需要2粒LED光源，1粒限流电阻；这里首先将2粒LED光源反向并联，然后将并联的其中一端与限流电阻串联，另外一端与电阻的另一个电极作为交流电源接入的端口。

3.根据权利要求2所述的AC LED照明灯的电路结构的最基本电路，其特征在于在最基本的电路结构中，处于正反向交流电模式下工作的每1粒LED光源还可理解为是多粒、甚至是几十粒，其工作原理完全一致。

4.根据权利要求3所述的AC LED照明灯的电路结构所采用的多粒甚至几十粒LED光源，其特征在于为了方便多粒LED光源的布局，AC LED照明灯的电路结构还将限流电阻与多组LED光源连接成整流桥的结构形式，即一串从1到N的A组LED的负端与一串从1到N的C组LED的负端连接在一起再与限流电阻R连接；一串从1到N的B组LED的正端与一串从1到N的D组LED的正端连接在一起再与限流电阻R的另一端连接；然后将A组LED的正端与D组LED的负端接在一起作为连接交流电源的一端，将B组LED的负端与C组LED的正端接在一起作为连接交流电源的另外一端。

5.根据权利要求1所述的AC LED照明灯的电路结构，其特征在于采用的热敏电阻常常与限流电阻并联使用，压敏电阻则并连在AC LED电路结构的连接交流电源的电极两端。