CN201797619U - 半导体灯模块化通用驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种半导体灯(LED、OLED)模块化驱动通用技术方案，其特征是把各种发光二极管照明灯具与背光或显示设备内的照明总体电路科学地划分为发光二极管模块(以下称模块1)、恒流驱动模块(以下称模块2)两类标准模块，由这两类模块中的有限个标准型号灵活自如的组合成多种多样的单元电路，每一组单元电路由一个标准型号的模块1和一个与之匹配的标准型号的模块2直接连接组成；同一个发光二极管灯具、背光或显示设备内采用多组上述单元电路自由组合来满足多种多样的创意设计需要。模块1上串联安装正温度系数热敏电阻；采用成熟可靠的现有开关电源电路或DC-DC电路加恒流功能作成模块2，或用线性低压降恒流电路与普通开关稳压或DC-DC电路搭配，作成模块2。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种半导体灯驱动电路，尤其是模块化的、可通用于各种发光二极管照明灯具或显示与背光设备的、可以提高***可靠性和寿命的、可以很大程度减少各种灯具与采用发光二极管的显示、背光设备的开发设计与生产时间和成本、且能大副度减少维修与维护时间与成本的驱动电路。
背景技术
目前公知的发光二极管驱动电路均是每一种型号的设备或灯具都重新设计调试一种驱动电路，采用一个电源电路，且内部发光二极管电路也是每一种型号设备或灯具都重新设计安排。这样一来，生产成本很高，开发新产品的时间太长成本太高；同时，每种型号灯具内的发光二极管排列、驱动电路也各不相同，甚至同一厂生产的不同型号产品都不相同，无法找到可以直接替代的配件；一旦任何一个发光二极管或驱动电路零件出故障，均须把整个灯具报废或整体更换维修，导致维护维修时间耽误很久、维护维修成本高昂；尤其是用于大型发光二极管显示屏、背光和大功率路灯等场合时，不但有以上缺点，还由于内部驱动电路和发光二极管都是同一设备或灯具分别用一个整体电电路，其功率太大，其散热问题难于很好解决、大功率应用时可靠性难于得到很大提高，导致出现发光二极管寿命长但是整体灯具、设备寿命总是不长的尴尬现状。这种现状既不利于建设节约型环保型社会，又使发光二极管照明与显示、背光产业的用户满意度大大下降，影响产业发展。
发明内容
为克服现有发光二极管驱动技术以上缺点，本实用新型提供一种模块化、可通用于各种发光二极管照明灯具与背光或显示设备的、可以很大程度减少各种发光二极管灯具与显示设备开发设计与生产的时间和成本、且能大副减少维修维护时间与成本、极大延长设备整体寿命的的驱动技术方案，灯具整体寿命可以达到35000小时。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该技术依据发光二极管照明灯具与显示设备的特点，把各种不同的发光二极管照明灯具与背光或显示设备内的照明总体电路科学地划分为发光二极管模块(以下称为模块1)、恒流驱动模块(以下称为模块2)两类标准模块，由这两类模块中的有限个标准型号灵活自如的组合成能满足多种多样设施或灯具设计需要的单元电路，每一组单元电路由一个发光二极管模块1和一个与之匹配的标准型号的恒流驱动模块2连接组成；同一个发光二极管照明灯具、大型背光或显示设备内采用多组上述单元电路自由组合来满足各种设计的需要。
模块1：发光二极管串联电路模块。在小块电路板上由一个或多个发光二极管串联组成，可加串合适的正温度系数热敏电阻与该串发光二极管安装在同一模块内；同一个模块上串联的每一个发光二极管工作电流是基本相同的，且其串联后总工作电压最好略低于安全电压，且每个模块1的最大总功率限定为一个较小值(比如限定为小于5或10W)。
设计、生产者依据模块一的工作电流和总工作电压来作为模块型号分类区分的基础(可再依据发光参数和模块尺寸与形状进一步细分型号)；在模块型号的分类区分上，设定为品种数量尽量少的有限个型号，每个型号通过电子厂自动流水线生产组装或在发光二极管厂家封装为系列标准安装尺寸和形状的模块1，并在每个模块外壳或印制板等处设置必要的散热措施，轻易实现发光二极管模块逐个分散散热；其具体尺寸可分为大中小几个型号，形状可分为圆形、正方形和正多边形等型号。
在进行各种各样的灯具、背光、显示设备设计与生产时，只需依据所需要的灯具的总体形状颜色体积和功率等要求，从现有标准模块1的系列中选择合适的模块1来组合拼装成所需灯具并配合设计适当的外壳来总装即可，然后每个模块1配合选用一个模块2来供电就行了，灯具、背光显示厂的新品开发工作无须复杂漫长的计算和反复实验，对灯具、背光、显示设备设计与生产家的技术人员和操作技工的技术要求也可大幅度降低，从而大幅度降低成本，并可加速新创意新产品的开发速度。
模块2恒流驱动电源模块，其特点是输出电压电流完全按照对模块一所划分的型号系列中所需电压和电流来设计，一一对应，相应的区分型号，可再依据外形尺寸的不同来细分型号。单个模块批量生产为系列标准模块，在电路板或外壳上等处做好散热处理。由于模块一按照电压和电流来区分的品种非常少，且最大功率限制为上述很小值，故可以采用非常成熟可靠的市面上很普及的现有开关电源电路，做成体积和成本都很小而可靠性极高的模块2，无论多大功率的设备和灯具，其散热问题通过多个模块2来分散解决，开发生产成本降低、更换方便、维护成本低、技术成熟、可靠性高、寿命长。
模块2具体可优先采用如下两种组成方案：
一、按模块1所划分的型号系列中的不同电压与电流，一一对应的设定型号，采用成熟可靠的市面上很普及的现有开关电源电路或DC-DC电路，适当加入恒流限流功能开发作成标准型号系列的恒流供电模块2。
二、按照模块1所划分的型号系列中的不同电压与电流，一一对应的设定型号生产无恒流功能的普通开关稳压电源或DC-DC模块2A；并按照模块1所划分型号系列中的不同电流，来一一对应的区分型号生产简易可靠的低压降线性恒流电路标准模块2B；二者灵活多样的搭配组合给相应的模块1恒流供电。
对有的大功率灯具或发光二极管显示屏、背光等设备，对本实用新型的应用，也可以是同一个设备内的全部发光二极管在一张电路板或多张电路板上，但是其电路板布线设计为多个这样的独立电气单元，从电路上相当于模块1，再配合多个相对应的模块2来恒流供电即可，模块2也可以是虽没做成模块，但是在电路设计和印制板设计时划分做成单元电路使用。
本实用新型同样实用于对OLED产品开发设计和生产。
本实用新型的有益效果是：通过用很少种类的模块的灵活搭配组合来快速满足多种多样的设施、灯具的LED恒流驱动，巧妙的利用现有成熟技术解决了多种多样的发光二极管灯具、背光、显示设施等的恒流驱动问题，且极大的降低了新产品开发设计难度、节约了设计时间与成本，且确保了质量和效率，减少了运行成本；同时由于每个模块的功率都限定为较小功率，开关电源电路和低压降线性恒流电路都成熟稳定、效率高、且散热问题易于逐个分散解决，解决了现有发光二极管及其驱动电路在大功率应用时散热难的问题；整体寿命和可靠性得到保障，使得LED节能灯具、显示与背光设备的整体寿命得到极大提升；且由于模块系列型号设定为很少品种，批量标准化生产成标准模块，通用性强，单个成本不高，维修维护时可以很方便、快速、低成本的只对损坏模块更换，无须整个灯具或设施进行更换或维修，即使暂时来不及维修也不至于整个灯具\设备不能工作，且对新产品的创意设计开发和生产的技术要求和技术成本都大幅度降低，适宜大规模工业化生产推广应用，适宜做为企业内、行业内统一的标准技术方案，有利于半导体灯具行业的工业化发展。
附图说明：
下面结合附图和一个实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的***原理图。
图2是本实用新型中的模块2的一个可选方案。
图3是本实用新型的模块2的另一个可选方案。
图4是本实用新型中的模块1的一个实施例的内部电路，串联发光二极管个数可以调整。
图5是本实用新型中模块2B的一个实施例的内部电路。其中V1、V2均采用硅管，D1、D2均采用压降约0.7V的硅管，R3＝0.7/I，I为所需要恒流的电流值；R2取值很小，和V2一起在电流太大的特殊情况下起保护作用。
图6是本实用新型中的模块1的型号划分的一个实施例。
图7是本实用新型中的模块2的型号划分的一个实施例。
图8是本实用新型中一个发光二极管路灯实施例的整体结构示意图，
具体实施方式：
如图8是一个发光二极管路灯实施例的整体结构示意图所示，其中采用四个模块1(具体选用附图6中型号2)，组合拼装成发光二极管发光面板，灯内部对应每个模块1选用一个模块2A(附图7中的型号四)和一个模块2B(附图7中的型号六)串联组合来给模块1恒流供电。全灯供用了四个模块1做发光模组、四个模块2A四个模块2B串联组合来分别对四个发光模组恒流供电，整体组装在一个路灯金属外壳内，各个模块的散热外壳和底板均与外壳做好热连接和绝缘。
我们需要开发各种新创意新用途的灯具和显示或背光电器时，实施例中的模块分类可以适当合理分类和增加，且自由灵活多样进行无穷多种组合，满足多种多样的产品设计、开发、生产、维护需要，实施例中的分类和组合例仅是举例说明实用新型发明创造的思想和方法。
Claims (7)
1.一种半导体灯模块化通用驱动电路，其特征是依据发光二极管照明灯具与显示、背光设备的特点，把各种不同的发光二极管照明灯具与背光或显示设备内的照明总体电路科学地划分为发光二极管模块(模块1)、恒流驱动模块(模块2)两类标准模块，由这两类模块中的有限个标准型号灵活自如的组合成多种多样的单元电路，每一组单元电路由一个标准型号的发光二极管模块1和一个与之匹配的标准型号的恒流驱动模块2直接连接组成；同一个发光二极管照明灯具、大型背光或显示设备内采用多组上述单元电路自由组合来满足多种多样的创意和设计需要。
2.根据权利要求1所述的半导体灯模块化通用驱动电路，其特征是模块1是发光二极管串联电路模块：在电路板上由一个或多个发光二极管串联组成，同一个模块上串联的每一个发光二极管工作电流是基本相同的，且其串联后总工作电压最好略低于安全电压，且每个模块1的最大总功率限定为一个较小值比如限定为小于5-10W或50W；设计、生产者依据模块一的工作电流和总工作电压来作为模块型号分类区分的基础，可再依据发光参数和模块尺寸与形状进一步细分型号；在模块型号的分类区分上，设定为品种数量尽量少的有限个型号，每个型号通过电子厂自动流水线生产组装或在发光二极管厂家封装为系列标准安装尺寸和形状的模块1，并在每个模块外壳或印制板等处设置必要的散热措施，轻易实现发光二极管模块逐个分散散热；依其具体尺寸的不同可再细分为大中小几个型号，形状可分为圆形、正方形和正多边形等型号。
3.根据权利要求1所述的半导体灯模块化通用驱动电路，其特征是恒流驱动模块(模块2)的输出电压、电流完全按照对模块一所划分的型号系列中所需电压和电流来设计，一一对应，相应的区分型号，可再依据外形尺寸的不同细分型号；单个模块批量生产为系列成本、体积都很 小的高可靠性的标准模块，在电路板或外壳上等处做好散热处理。
4.根据权利要求1所述的半导体灯模块化通用驱动电路，其特征是恒流驱动模块2具体可优先采用如下两种方案：一是采用非常成熟可靠的市面上很普及的现有开关电源电路或DC-DC电路，适当加入恒流限流功能开发作成标准型号系列的恒流供电模块2；二是按照模块1所划分的型号系列中的不同电压与电流，一一对应的设定型号批量生产无恒流功能的普通开关稳压电源或DC-DC模块2A；并按照模块1所划分的型号系列中的不同电流，来一一对应的区分型号批量生产简易可靠的低压降线性恒流电路标准模块2B；二者灵活多样的搭配组合给相应的模块1恒流供电。
5.根据权利要求1所述的半导体灯模块化通用驱动电路，其特征是采用线性低压降恒流电路与开关稳压或DC-DC电路搭配，来做为恒流驱动电路，并可把线性低压降恒流电路批量生产做成模块2B。
6.根据权利要求1所述的半导体灯模块化通用驱动电路，其特征是采用线性低压降恒流电路，其V1、R1、R3、D1、D2等组成电压降很低的线性恒流电路，V2、R2等组成过流保护电路，图中晶体管均采用硅管，D1、D2压降约为0.7V，其恒定工作电流为I＝0.7/R3；该电路可做成包含散热功能的独立的模块2B，与模块2A搭配使用，实现高效运行和大规模工厂化高效生产。
7.根据权利要求1所述的半导体灯模块化通用驱动电路，其特征是在发光二极管电路板上或者每个模块1上与发光二极管串联安装正温度系数的热敏电阻，在发光二极管温度升高时自动增大电阻值降低发光二极管工作电流，保护发光二极管安全和大幅度减小其光衰延长其寿命。
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