CN202889695U - 用于照明的高频交流led灯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高频交流LED灯。采用一个至多个单芯片交流LED串联的电路拓扑或采用一个至多个直流LED串联为一串，两串反向并联为一组，一组至多组串联的电路拓扑。采用电感限流或接入自耦合变压器后可直接接入高频交流电压，由于工作频率远高于工频交流，串联小电感即可得到大阻抗，无需串联大电阻进行限流，解决了普通交流LED限流困难的问题，提高了能效。由于工作频率高，减缓了LED灯的明暗交替。不仅可与传统荧光灯电子镇流电路兼容，还可采用调频、双极性脉宽调制等控制技术，容易实现可调光和智能化的照明***。
Description
技术领域
本发明属于LED光源领域，尤其涉及一种用于照明的交流LED灯。
背景技术
直流LED为封装产业的研究主流，研究方向以改善芯片与基板(SLUG)之间的热阻为方向，如覆晶与基板封装等，芯片部分则是提升内外部量子效率或光萃取，一般以LED材料的角度作为研究方向，但直流LED具有以下缺点：
1.而目前的直流LED仅能承受低压直流，高压或交流都可能使得发光二极管损坏，故使用上都必须配合直流转换电路才能用于市电***。
2.低压直流发光二级管正向导通发光，反向低压有漏电流但不发光。必须将发光二级管元件串并联使用提高反向击穿电压，以防止反向电压过高损坏发光二级管。该结构单个LED损坏将严重影响回路，造成同一串联组的发光二级管不亮。为减少该情况，需要减少串联二极管数目，但是相对的会使得电路变长，损耗变大，往往造成末端电压不足，亮度不均匀。
3.大功率低压直流的LED芯片易因为静电(ESD)使得瞬间逆向电压升高造成损坏，例如AlInGaN。美国专利第6547249B2号专利，利用外加一个反向并联的二级管来产生保护电路的作用。
4.将多个直流LED串联可直接接到220V交流，但仅具有单边伏安特性曲线；且由于2、3所述缺点，串入交流中，易被反向击穿。
交流LED具有双边的伏案特性曲线，能接入交流电压，不易被反向击穿。 但是，目前的交流LED具有如下缺点：
1.将直流LED按图1所述串并联的交流LED，由于LED正向等效电阻Rs较小，不能直接接入交流电压，需要串联电抗。若采用电感，由于工作频率为50Hz很低，需要高电感值。若采用电阻，电压越高串联电阻越大，电阻会消耗大量电能，同时电阻不能续流，造成闪烁和较大谐波。
2.采用将一个晶圆分割为多个微晶粒，各晶粒间绝缘，利用导电材料串并联的单芯片交流LED。一个晶圆分割为微晶粒后，正向等效电阻Rs提高约h倍(h为晶圆面积比上微晶粒面积)，再通过串联，大大提高了正向区工作电阻(提高h2倍)。利用该特殊结构，直接接于高压交流。但该芯片具有成本过高、晶粒间绝缘困难、过于集中的封装方式导致散热困难等缺点。
发明内容
本发明提供一种用于照明的高频交流LED灯。将该高频LED灯串联限流电感或接入自耦变压器后直接接入高频交流电压，由于工作频率远高于工频交流，串联小电感即可得到大阻抗，可直接接入高压高频交流，无需串联大电阻，解决了普通交流LED限流困难的问题，提高了能效；工作频率高，LED灯的明暗交替特别快，且由于电感的续流作用及荧光粉的余辉效应，减缓了LED灯的明暗交替。是一种节能产品。
一种高频交流LED灯。其特征是所述高频交流LED具有如下特征：
特征1：采用一个至多个单芯片交流LED串联的电路拓扑或一个至多个直流LED串联为一串，两串反向并联为一组，一组至多组串联的电路拓扑。
特征2：工作频率高于工频交流。
所谓特征1单芯片交流LED是将一个晶圆分割为多个微晶粒，各晶粒间绝缘，利用导电材料串并联的单芯片交流LED。
所谓特征1交流LED是图1中mn个直流LED串联为一串，两串反向并联为一组，N组串联的交流LED。
本发明有益效果是：解决了普通交流LED限流困难的问题。多芯片串联的策略，解决了单芯片高压交流LED过于集中的封装导致散热困难、晶粒间绝缘困难的问题。改变了LED驱动电路设计为恒流恒功率电路的直流驱动模式，不仅可与传统荧光灯电子镇流电路兼容，在无需更改任何电路的情况下，直接替换普通荧光灯管，还可采用调频、双极性脉宽调制等控制技术，容易实现可调光和智能化的照明***。
附图说明
图1是本发明提供的直流LED组成的高频交流LED电路拓扑。
图2是本发明提供的新型LED灯用于荧光灯电子镇流器电路原理图。
具体实施方式
图2是本发明提供的新型LED灯用于荧光灯电子镇流器电路原理图。
本发明提供一种高频交流LED灯，下面结合附图，对该灯的工作过程做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1是直流LED组成的高频交流LED电路拓扑。图1中，所述高频交流LED工作过程和步骤为：
步骤1：当输入端电压为正向时，发光二级管D1、D2、...Dmn，n＝0、1、...N，导通发光；
步骤2：当输入端电压反向时，发光二级管D1′、D2′、...Dmn′，n＝0、 1、...N，导通发光；
可见无论输入电压在正半周还是负半周，该灯始终导通发光，所以该结构具有双边的伏安特性曲线。瞬时发光面积为导通发光二级管与总发光二级管数目之比1/2。
图2是用于荧光灯电子镇流器的高频交流LED电路拓扑图。图2中，电子镇流器逆变电路输出等效电压源es，逆变电路输出等效电抗Zs、等效电容Cs。es是频率为fHz的矩形波，一般地f在20KHz以上。限流电感L的电抗为j2πfL，通过变压器降压或选择合适的电感值，利用LED自身的阀值电压降压和分布式电阻限流将电流限制在高频交流LED的额定工作电流范围内。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种用于照明的高频交流LED灯，基于单芯片交流LED的高频交流LED或基于直流LED的高频交流LED，其特征是所述高频交流LED具有如下特征：
特征1：采用一个至多个单芯片交流LED串联的电路拓扑或一个至多个直流LED串联为一串，两串反向并联为一组，一组至多组串联的电路拓扑，各组LED数目相等或不相等；
特征2：工作频率远高于工频交流；
所谓单芯片交流LED是将一个晶圆分割为多个微晶粒，各晶粒间绝缘，利用导电材料串并联的单芯片交流LED；所谓直流LED是一个或多个晶粒或微晶粒串联，反向恢复时间极短的直流LED。
2.权利要求1所述用于照明的高频交流LED灯用于荧光灯电子镇流器电路是将高频交流LED灯串联限流电感或变压器后，直接接入其电子镇流器电路，且不更改其电子镇流器的任何电路。
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| CN 201220158653 CN202889695U (zh) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | 用于照明的高频交流led灯 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105870114A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-08-17 | 中国科学院半导体研究所 | 柔性发光器件及其制备方法、发光装置 |
| CN114269039A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-04-01 | 南昌硅基半导体科技有限公司 | 一种高电光调制带宽的led器件 |
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