CN105387380A

CN105387380A - 一种led工矿灯

Info

Publication number: CN105387380A
Application number: CN201510702265.0A
Authority: CN
Inventors: 邹亮; 刘志刚; 李双; 陆毅; 袁永刚
Original assignee: Suzhou Dongshan Precision Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Suzhou East Photoelectric Technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2016-03-09

Abstract

一种LED工矿灯，将LED灯珠及电源集成在一起，包括灯板、固定在灯板上的多组LED灯珠阵列以及设置在灯板上与多组LED灯珠阵列相连的电源电路，电源电路在一个1/4波段电压信号内分n个阶段点亮不同数量的LED灯珠，同时每一组所述LED灯珠阵列包含与阶段数量对应的n个发光单元，每一个发光单元包括至少两条并联的发光支路，每一条发光支路上的LED灯珠数量与对应阶段的电压信号所能驱动的LED灯珠数量一致，不同的LED灯珠阵列中，对应在同一阶段内发光的发光单元之间以并联的方式连接，本发明实现了生产和组装的便捷化，同时在降低成本的同时，提高了整灯的使用寿命，且即使某一颗灯珠损坏，也不影响整灯的发光效果。

Description

一种LED工矿灯

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种LED工况灯。

背景技术

在目前的照明市场上，工矿灯在工业照明领域应用非常普遍，其功率较大，大多在100～200W之间。LED工况灯不仅能够节约能源，而且，LED工况灯属于冷光源，发热量较低。现有的恒流驱动分为两种模式，一种为恒压开关电源+内部恒流，该方式的恒压开关电源一般采用传统的工业用开关电源，然后再增加一些恒流器件及电路作为恒流；另一种为恒流方式的开关电源，该方式在开关电源内部直接采用了恒流原理。

现有某些LED工况灯，其驱动电源是外置的，灯板与驱动电源分开，在制造工艺及结构上，因灯珠采用了大功率的LED(COB)，因此不能直接焊接在PCB上，而需要人工通过转接板将各LED(COB)灯焊接在一起，生产效率较低、组装成本高、工艺复杂，且在供电时，需要将交流电转为直流电供电，用于交流转直流的电源装置成本较高。如中国专利文献CN103511926，公开了一种LED射灯，包括灯座、LED灯板，在灯座内部设置电源，电源与灯板是分开的，工艺复杂，且需要交流转直流供电，成本高。另有某些LED灯，将驱动电源与灯板一体化，不需要另外安装电源，由此便于组装和自动化生产，但是，此种LED灯，其上的所有LED灯珠均同时发光，因而，LED灯的散热不佳、工作时间长、影响寿命，且灯珠上采用了大功率的LED(COB)方式，如果有一颗LED损坏，整灯会便会进入保护及缺亮状态。如中国专利文献CN104100858，公开了一种LED环形光源，光源和电源设在环形基板上，环形基板的中间设置走线孔，实现电源与光源的一体化。然而，其上的光源同时发光，易导致LED灯的散热差，影响其寿命。另外，现有技术中的LED灯，如果有一颗LED灯珠损坏，那么整个LED灯则会进入保护及缺亮状态，其他灯珠也会受到影响，因而影响照明效果。

因此，业界亟需一种既实现LED灯分段点亮，又实现单颗LED灯珠损坏仍不影响整灯发光效果的光源、电源一体化的工矿灯。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种LED工矿灯，其将光源与电源一体化，同时，在一个1/4波段电压信号内分n个阶段点亮不同数量的LED灯珠，且LED灯珠采用特殊的排布方式，由此，当任意灯珠出现损坏或缺亮时，其他灯珠正常工作，无任何影响，且LED灯珠分段点亮，提高了散热能力，延长了LED灯珠的使用寿命。

根据本发明的目的提出的一种LED工矿灯，包括灯板、固定在灯板上的多组LED灯珠阵列以及设置在灯板上与所述多组LED灯珠阵列相连的电源电路，每一组所述LED灯珠阵列包含若干个LED灯珠，所述电源电路为分段式LED驱动电路，该电源电路在一个1/4波段电压信号内分n个阶段点亮不同数量的LED灯珠，其特征在于：每一组所述LED灯珠阵列包含与阶段数量对应的n个发光单元，每一个发光单元包括至少两条并联的发光支路，每一条发光支路上的LED灯珠数量与对应阶段的电压信号所能驱动的LED灯珠数量一致，不同的LED灯珠阵列中，对应在同一阶段内发光的发光单元之间以并联的方式连接。

优选的，所述电源电路包括整流模块与驱动模块，所述整流模块将市电整流滤波，输出馒头波，所述驱动模块与整流模块连接，所述驱动模块在一个1/4波段电压信号内分n个阶段点亮不同数量的LED灯珠。

优选的，所述驱动模块包括IC、若干MOSFET、若干电阻，IC通过2脚采样到输入正弦信号，内部计算后通过各引脚分别去控制若干MOSFET的开通及关断，以使LED灯发光，所述若干电阻为电流取样，以控制整灯电流。

优选的，所述电源电路在一个1/4波段电压信号内分四个阶段点亮不同数量的LED灯珠，每一组所述LED灯珠阵列包含12个LED灯珠，该12个LED灯珠分成4个发光单元，与第一阶段电压信号对应的第一发光单元包含四个LED灯珠，所述四个LED灯珠分两个并联的发光支路，每个发光支路内的两个LED灯珠之间串联，与第二阶段电压信号对应的第二发光单元包含四个LED灯珠，所述四个LED灯珠分两个并联的发光支路，每个发光支路内的两个LED灯珠之间串联，与第三阶段电压信号对应的第三发光单元包含两个LED灯珠，所述两个LED灯珠并联，与第四阶段电压信号对应的第四发光单元包含两个LED灯珠，所述两个LED灯珠并联。

优选的，当达到所述第一阶段电压信号时，所述第一发光单元中的四个LED灯珠点亮，当达到所述第二阶段电压信号时，所述第二发光单元中的四个LED灯珠点亮，当达到所述第三阶段电压信号时，所述第三发光单元中的两个LED灯珠点亮，当达到所述第四阶段电压信号时，所述第四发光单元中的两个LED灯珠点亮。

优选的，所述LED灯珠呈环形排列于所述灯板上。

优选的，所述灯板为铝基板或PCB基板。

与现有技术相比，本发明具有如下的技术优势：

可直接替换原COB方案灯珠，且任意灯珠出现损坏或缺亮，其他灯珠正常工作，无任何影响。

可直接用220V交流将LED灯点亮，无需另装直流转换及驱动装置，成本低。

将LED灯珠及电源驱动集成在同一块，利用铝基板作为线路连接载体，工艺简化，便于生产和组装。

省去了开关电源，无开关元器件及变压器，EMC效果好，无干扰，对人体安全性高，且发热小，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明LED灯板的结构图

图2是本发明电路原理图

图2a是图2中发光模块与部分驱动模块的放大图

图3是本发明分段开通的电压的示意图

附图中涉及的附图标记和组成部分说明：1.灯板；2.LED灯珠阵列。

具体实施方式

正如背景技术中所述，现有技术中，LED灯珠同时点亮，且采用COB方案，如果有一颗LED灯珠损坏，那么整个LED灯则会进入保护及缺亮状态，其他灯珠也会受到影响，影响照明效果。

下面，将对本发明的具体技术方案做详细介绍。

请参见图1，是本发明LED灯板的结构图，LED灯包括灯体(图未示)、灯板1、固定在灯板上的多组LED灯珠阵列2及设置在灯板1上与多组LED灯珠阵列2相连的电源电路。灯板1设置在灯体内，其上固定连接有若干LED灯珠2，驱动电源设置在灯板上，驱动电源的一端与LED灯珠2电连接，另一端通过导线与外部电源相连接。LED灯珠2为若干个，呈环形排列在灯板1上，灯板1可以由铝材质做成，也可以直接为PCB板。

请参见图2及图2a，是本发明的电路原理图，电源电路包括整流模块、驱动模块与发光模块，整流模块与驱动模块连接，驱动模块与发光模块连接，整流模块可以将AC交流电通过整流桥BD1整流，BD1的两个输入端与市电相连接，市电经整流滤波后，输出馒头波，如图3所示。另外具有保险丝F1，起到安规作用，当电路出现异常，保险丝则熔断，从而保护电路。驱动模块，使交流电输入电压分多段将LED灯珠分别点亮，较传统线性方案，提高了灯珠的发光效率，且延长了灯珠的使用寿命。U1代表IC，采用ACDrv2.1，U1通过2脚采样到输入正弦信号，然后进行内部计算后通过PIN14，PIN13，PIN12，PIN11分别去控制Q1、Q2、Q3、Q4的开通及关断来使LED灯发光，其中Q1、Q2、Q3、Q4均代表MOSFET(2A/600V)，电阻R1，R2，R3，R4均为电流取样，通过此可控制整灯电流。发光模块包括多组LED灯珠阵列。电源电路可以在一个1/4波段电压信号内分n个阶段点亮不同数量的LED灯珠，每一组LED灯珠阵列包含与阶段数量对应的n个发光单元，每一个发光单元包括至少两条并联的发光支路，每一条发光支路上的LED灯珠数量与对应阶段的电压信号所能驱动的LED灯珠数量一致，不同的LED灯珠阵列中，对应在同一阶段内发光的发光单元之间以并联的方式连接。

实施例一：

以电源电路在一个1/4波段电压信号内分四个阶段点亮不同数量的LED灯珠、每一组所述LED灯珠阵列包含12个LED灯珠、且有4组LED灯珠阵列为例，12个LED灯珠分成4个发光单元，如图2、3所示，组合1中的LED灯珠标号分别为D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₂₂、D₃₁、D₃₂、D₄₁、D₄₂、D₅₁、D₅₂、D₆₁、D₆₂，组合2中的LED灯珠标号分别为D₁₃、D₁₄、D₂₃、D₂₄、D₃₃、D₃₄、D₄₃、D₄₄、D₅₃、D₅₄、D₆₃、D₆₄，组合3中的LED灯珠标号分别为D₁₅、D₁₆、D₂₅、D₂₆、D₃₅、D₃₆、D₄₅、D₄₆、D₅₅、D₅₆、D₆₅、D₆₆，组合4中的LED灯珠标号分别为D₁₇、D₁₈、D₂₇、D₂₈、D₃₇、D₃₈、D₄₇、D₄₈、D₅₇、D₅₈、D₆₇、D₆₈。把输入电压馒头波分成四个电压信号，分别控制LED灯珠点亮的颗数，与第一阶段电压信号对应的组合1中的第一发光单元包含四个LED灯珠D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₂₂，与第二阶段电压信号对应的组合1中的第二发光单元包含四个LED灯珠D₃₁、D₃₂、D₄₁、D₄₂，与第三阶段电压信号对应的组合1中的第三发光单元包含两个LED灯珠D₅₁、D₅₂，与第四阶段电压信号对应的组合1中的第四发光单元包含两个LED灯珠D₆₁、D₆₂，另外三个组合也均以此类推。当输入电压达到第一阶段电压信号D₁₁与D₁₈电压之和时，开通MOSFETQ1将每一组合中的第一发光单元D₁₁、D₁₂……D₁₈，及D₂₁、D₂₂……D₂₈点亮；当输入电压继续上升，达到第二阶段电压信号D₁₁、D₁₈、D₃₁、D₄₁电压之和时，断开MOSFETQ1，开通MOSFETQ2，将每一组合中的第二发光单元D₃₁、D₃₂……D₃₈，及D₄₁、D₄₂……D₄₈点亮发光；当输入电压上升至第三阶段电压信号D₁₁、D₁₈、D₃₁、D₄₁，D₅₁电压之和时，MOSFETQ3开通，Q1，Q2处于关闭状态，此时每一组合中的第一、二、三发光单元D₁₁、D₁₂……D₁₈，D₂₁、D₂₂……D₂₈，D₃₁、D₃₂……D₃₈，D₄₁、D₄₂……D₄₈，D₅₁、D₅₂……D₅₈被点亮；当输入电压上升至第四阶段电压信号D₁₁，D₁₈，D₃₁，D₄₁，D₅₁，D₆₁电压之和时，MOSFETQ4开通，Q1，Q2，Q3处于关闭状态，此时每一组合中的四个发光单元D₁₁、D₁₂……D₁₈，D₂₁、D₂₂……D₂₈，D₃₁、D₃₂……D₃₈，D₄₁、D₄₂……D₄₈，D₅₁、D₅₂……D₅₈，D₆₁、D₆₂……D₆₈均点亮。

同理，当电压逐渐下降时，LED灯珠2依次逐渐熄灭，当输入电压下降至第三阶段电压信号之和时，MOSFETQ4关闭，此时D₁₁、D₁₂……D₁₈，D₂₁、D₂₂……D₂₈，D₃₁、D₃₂……D₃₈，D₄₁、D₄₂……D₄₈，D₅₁、D₅₂……D₅₈被点亮，而D₆₁、D₆₂……D₆₈熄灭；当输入电压继续下降，下降至第二阶段电压信号之和时，关闭MOSFETQ3，D₃₁、D₃₂……D₃₈，及D₄₁、D₄₂……D₄₈点亮发光，D₅₁、D₅₂……D₅₈被熄灭；当输入电压继续下降，下降至第一阶段电压信号电压之和时，关闭MOSFETQ2，D₃₁、D₃₂……D₃₈，及D₄₁、D₄₂……D₄₈熄灭。

在发光模块内部，还对LED灯进行了合理的排布，以达到任何一颗LED灯珠产生失效，对整灯无任何影响的效果。第一发光单元中的四个LED灯珠分两个并联的发光支路，每个发光支路内的两个LED灯珠之间串联，第二发光单元中的四个LED灯珠分两个并联的发光支路，每个发光支路内的两个LED灯珠之间串联，第三发光单元中的两个LED灯珠并联，第四发光单元中的两个LED灯珠并联。具体地，例如，第一组LED灯珠阵列中，D₁₁与D₂₁串联，D₁₂与D₂₂串联，同时，D₁₁、D₂₁与D₁₂、D₂₂之间相互并联，D₃₁与D₄₁串联，D₃₂与D₄₂串联，同时，D₃₁、D₄₁与D₃₂、D₄₂之间相互并联，其他组合2、组合3、组合4均类推。由此，若LED灯珠D₁₁出现故障，无论其故障是开路或者短路，对整个电路影响都不大，若其开路，电流会被与其并联在一起的D₁₂与D₂₂及LED组合2、组合3、组合4同位置的LED灯珠分担，若该颗LED灯珠短路，D₁₁则相当于一导线，电流流过D₂₁，由此对整个电路无影响。

其中，组合1将12颗LED灯排在一起，该LED组合1的功率为12W，由12颗1W的LED组成(每颗LED可达2W，为留50％余量，因而用到1W)，组合2、组合3、组合4也均类似。若整个工矿灯是100W，那么需要这样的LED组合是8组，若要整个工矿灯的功率是150W，则需要这样的LED组合是12组，若要整个工矿灯的功率是200W，则需要这样的LED组合是16组，本发明中的组合可以完全替代传统COB(12～15W)方案。

作为另外的实施方式，不仅是可以分四段将LED灯珠分别点亮，可以是分n段，LED灯珠阵列也不仅是只有四组，而是有多组，每一组合包含的LED灯珠也不仅是12个，而可以为若干。例如LED灯珠有n个组合，每一组合包含的LED灯珠是m个，灯珠标号分别为D_1(2n-1)、D_1(2n)、D_2(2n-1)、D_2(2n)、D_3(2n-1)、D_3(2n)……D_(m/2-1)(2n-1)、D_(m/2-1)(2n)、D_(m/2)(2n-1)、D_(m/2)(2n)，其中，n≥2。输入电压馒头波分成n个电压值即可，分别控制LED灯珠点亮的颗数。而每一个发光单元包括至少两条并联的发光支路，每一条发光支路上的LED灯珠数量与对应阶段的电压信号所能驱动的LED灯珠数量一致，不同的LED灯珠阵列中，对应在同一阶段内发光的发光单元之间以并联的方式连接。

本发明在传统的LED工矿灯上运用了一种新型IC驱动技术，将LED灯珠及电源集成在一起，极其便于生产和组装，同时利用输入AC正弦波将LED灯珠采用了分段发光，使得在降低成本的同时，提高了整灯的使用寿命。另外，LED灯珠的排布采用两条并联的发光支路，每一条发光支路上的LED灯珠数量与对应阶段的电压信号所能驱动的LED灯珠数量一致，不同的LED灯珠阵列中，对应在同一阶段内发光的发光单元之间以并联方式连接的方式，使得即使某一颗灯珠损坏，也不影响整灯的发光效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种LED工矿灯，包括灯板、固定在灯板上的多组LED灯珠阵列以及设置在灯板上与所述多组LED灯珠阵列相连的电源电路，每一组所述LED灯珠阵列包含若干个LED灯珠，所述电源电路为分段式LED驱动电路，该电源电路在一个1/4波段电压信号内分n个阶段点亮不同数量的LED灯珠，其特征在于：每一组所述LED灯珠阵列包含与阶段数量对应的n个发光单元，每一个发光单元包括至少两条并联的发光支路，每一条发光支路上的LED灯珠数量与对应阶段的电压信号所能驱动的LED灯珠数量一致，不同的LED灯珠阵列中，对应在同一阶段内发光的发光单元之间以并联的方式连接。

2.如权利要求1所述的一种LED工矿灯，其特征在于：所述电源电路包括整流模块与驱动模块，所述整流模块将市电整流滤波，输出馒头波，所述驱动模块与整流模块连接，所述驱动模块在一个1/4波段电压信号内分n个阶段点亮不同数量的LED灯珠。

3.如权利要求2所述的一种LED工矿灯，其特征在于：所述驱动模块包括IC、若干MOSFET、若干电阻，IC通过2脚采样到输入正弦信号，内部计算后通过各引脚分别去控制若干MOSFET的开通及关断，以使LED灯发光，所述若干电阻为电流取样，以控制整灯电流。

4.如权利要求1所述的一种LED工矿灯，其特征在于：所述电源电路在一个1/4波段电压信号内分四个阶段点亮不同数量的LED灯珠，每一组所述LED灯珠阵列包含12个LED灯珠，该12个LED灯珠分成4个发光单元，与第一阶段电压信号对应的第一发光单元包含四个LED灯珠，所述四个LED灯珠分两个并联的发光支路，每个发光支路内的两个LED灯珠之间串联，与第二阶段电压信号对应的第二发光单元包含四个LED灯珠，所述四个LED灯珠分两个并联的发光支路，每个发光支路内的两个LED灯珠之间串联，与第三阶段电压信号对应的第三发光单元包含两个LED灯珠，所述两个LED灯珠并联，与第四阶段电压信号对应的第四发光单元包含两个LED灯珠，所述两个LED灯珠并联。

5.如权利要求4所述的一种LED工矿灯，其特征在于：当达到所述第一阶段电压信号时，所述第一发光单元中的四个LED灯珠点亮，当达到所述第二阶段电压信号时，所述第二发光单元中的四个LED灯珠点亮，当达到所述第三阶段电压信号时，所述第三发光单元中的两个LED灯珠点亮，当达到所述第四阶段电压信号时，所述第四发光单元中的两个LED灯珠点亮。

6.如权利要求1所述的一种LED工矿灯，其特征在于：所述LED灯珠呈环形排列于所述灯板上。

7.如权利要求1所述的一种LED工矿灯，其特征在于：所述灯板为铝基板或PCB基板。