專利名稱：Ac led照明燈的電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種不用整流驅(qū)動(dòng)電源，直接采用交流電就可以工作的交流LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)(以下簡稱AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu))，屬于半導(dǎo)體LED固態(tài)發(fā)光照明的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED即半導(dǎo)體發(fā)光二極管的問世，開創(chuàng)了半導(dǎo)體照明材料的新紀(jì)元，進(jìn)而引發(fā)了一場用半導(dǎo)體照明取代白熾燈、日光燈等傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)的全球性革命。LED是國際公認(rèn)的下一代固態(tài)照明光源，具有節(jié)能、高效、長壽命、綠色環(huán)保、無輻射的顯著特點(diǎn)，其電力消耗僅為傳統(tǒng)光源的十分之一，壽命長達(dá)10萬小時(shí)。國內(nèi)外專家預(yù)言半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)將是21世紀(jì)最大、最活躍的高科技產(chǎn)業(yè)之一，在經(jīng)濟(jì)競爭及國家安全方面具有極其重要的意義。在全球范圍內(nèi)的普通照明領(lǐng)域，半導(dǎo)體照明將逐步取代現(xiàn)有白熾燈和熒光燈，從而引發(fā)照明工業(yè)的新飛躍，給社會(huì)帶來巨大的能源和環(huán)保效應(yīng)。這里，LED光源長達(dá)10萬小時(shí)的壽命給人們帶來無限的遐想，但是LED照明的實(shí)際應(yīng)用卻讓人大跌眼鏡，大多數(shù)LED燈具的實(shí)際使用壽命不足一年，即使是超過一年的其光效也大打折扣。究其原因，目前充斥市場的LED燈具，除了一部分是因?yàn)椴捎昧说唾|(zhì)量的 LED芯片和產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)不合理以外，大多數(shù)LED燈具的實(shí)際壽命之所以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論壽命值的最主要問題是直流驅(qū)動(dòng)電源壽命太短。LED是半導(dǎo)體固體光源，應(yīng)用LED最基本的技術(shù)要素就是必須滿足它的VF (正向電壓)和IF(正向電流)需求，通俗的說就是要用有一定穩(wěn)定精度的直流電源供電，這就是目前所有的LED燈具都必須采用驅(qū)動(dòng)電源的原因。眾所周知，常用的驅(qū)動(dòng)電源主要由半導(dǎo)體集成電路、分立器件、電阻、電容、電感、小型變壓器構(gòu)成，在這些元器件中對驅(qū)動(dòng)電源壽命影響最大的是電容，尤其是用于整流的電解電容。按照業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，即使是質(zhì)量較好的電解電容其壽命也只有5000小時(shí)，加上其它電子元器件質(zhì)量和壽命的影響，驅(qū)動(dòng)電源整體壽命不可能長是完全可以預(yù)見的。隨著LED芯片技術(shù)的進(jìn)步和光電參數(shù)的提高，LED光源壽命趨近于10萬小時(shí)的理論值已經(jīng)是不爭的事實(shí)，但是作為LED照明燈具要實(shí)現(xiàn)超過5萬小時(shí)的壽命目標(biāo)，其中一個(gè)很重要的現(xiàn)實(shí)障礙就是目前LED燈具必須采用的直流驅(qū)動(dòng)電源。因此， 要真正提高LED燈具的實(shí)際使用壽命，除了不斷改進(jìn)驅(qū)動(dòng)電源、提高其質(zhì)量和可靠性以外， 為LED照明燈具尋找其它新的工作模式應(yīng)該是不可或缺的另外一種選擇。

發(fā)明內(nèi)容
既然直流驅(qū)動(dòng)電源是限制LED照明燈具使用壽命的主要原因之一，能否不用驅(qū)動(dòng)電源而直接采用交流電，這就是本發(fā)明“AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)”產(chǎn)生的思想基礎(chǔ)。本發(fā)明最基本的電路結(jié)構(gòu)是由LED光源和限流電阻構(gòu)成，為了提高AC LED照明燈的穩(wěn)定性和可靠性還設(shè)計(jì)、采用了熱敏電阻和壓敏電阻。所述AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)最基本的電路至少需要2粒LED光源，1粒限流電阻。這里，首先將2粒LED光源反向并聯(lián)，然后將并聯(lián)的其中一端與限流電阻串聯(lián)，另外一端與電阻的另一個(gè)電極作為交流電源接入的端口，如圖1所示。根據(jù)半導(dǎo)體二極管的工作原理和特性，當(dāng)在此電路的電源接入端口連接交流電源時(shí)，交流電的正半周會(huì)經(jīng)由電阻和 LED-I構(gòu)成的電路流動(dòng)，讓LED-I發(fā)光；交流電的負(fù)半周則會(huì)經(jīng)由LED-2和電阻構(gòu)成的電路流動(dòng)，讓LED-2發(fā)光。在50赫茲的交流電下，2粒LED光源將會(huì)以每秒50次的頻率輪番發(fā)光。這種非連續(xù)的輪番發(fā)光顯然是閃動(dòng)的，但是，人的眼睛有一種視覺惰性，即當(dāng)有光脈沖刺激人眼時(shí)，視覺的建立和消失都需要一定的過程，光源消失以后，景物影像會(huì)在視覺中保留一段時(shí)間，我們稱之為視覺暫留或視覺惰性。實(shí)驗(yàn)表明，若景物以間歇性光亮重復(fù)呈現(xiàn)， 只要重復(fù)頻率大于20赫茲，在人的眼中就始終會(huì)保留有景像存在的印象，那么50赫茲的交流電將使人們把AC LED光源非連續(xù)的輪番發(fā)光工作模式解讀為是在連續(xù)發(fā)光，這樣的發(fā)光模式就可以實(shí)際應(yīng)用于人類的工作照明和生活照明。在上面最基本的電路結(jié)構(gòu)中，正反向交流電模式下工作的每1粒LED光源還可理解為是多粒、甚至是幾十粒，其工作原理完全一致，如圖2所示。除了圖1這種簡單的電路結(jié)構(gòu)形式以外，為了方便多粒LED光源的布局，本發(fā)明的設(shè)計(jì)還將限流電阻與多組LED光源連接成整流橋的結(jié)構(gòu)形式，即一串從1到N的A組LED的負(fù)端與一串從1到N的C組LED 的負(fù)端連接在一起再與限流電阻R連接；一串從1到N的B組LED的正端與一串從1到N 的D組LED的正端連接在一起再與限流電阻R的另一端連接；然后將A組LED的正端與D 組LED的負(fù)端接在一起作為連接交流電源的一端，將B組LED的負(fù)端與C組LED的正端接在一起作為連接交流電源的另外一端，如圖3所示；圖2圖3給出的兩種AC LED電路結(jié)構(gòu)都可以獲得更大功率的AC LED照明燈。熱敏電阻PCT具有隨著溫度升高電阻值變大的特性，將它應(yīng)用在AC LED照明燈中可以提高LED光源的溫度特性，可以控制光源溫度的上升，從而有利于延緩LED光源的衰減。在本專利的電路結(jié)構(gòu)中，熱敏電阻常常與限流電阻并聯(lián)使用。壓敏電阻VSR具有預(yù)防浪涌電流的功能，它并連在AC LED電路結(jié)構(gòu)的連接交流電源的電極兩端，可以有效的防止由于電壓波動(dòng)和雷擊帶來的浪涌電流對LED光源的沖擊，提高光源的可靠性，電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。


圖1是最簡單最基本的由2粒LED光源構(gòu)成的AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)。圖2是多粒LED光源構(gòu)成的AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)。圖3是由多組LED光源構(gòu)成的整流橋式的AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)。圖4是一個(gè)比較完整的由多組LED光源、限流電阻、熱敏電阻和壓敏電阻構(gòu)成的AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)。圖5是一個(gè)AC LED球泡燈具體實(shí)施例的LED光源結(jié)構(gòu)。圖6是具體實(shí)施例球泡燈的正面全剖視圖。圖中，LED-I代表一粒LED光源，LED-2代表另一粒LED光源，R是限流電阻，AC表示交流電源，LED-1-1代表第一組的第一粒LED光源，LED-1-2代表第一組的第二粒LED光源，LED-I-N代表第一組的第N粒LED光源，LED-2-1代表第二組的第一粒LED光源，LED-2-2 代表第二組的第二粒LED光源，LED-2-N代表第二組的第N粒LED光源，LED-A-I-N表示第A組的從1到N的LED光源，LED-B-I-N表示第B組的從1到N的LED光源，LED-C-l-N表示第C組的從1到N的LED光源，LED-D-I-N表示第D組的從1到N的LED光源，RT是熱敏電阻，RV是壓敏電阻。數(shù)字1是AC LED光源的金屬支架，2是LED芯片封裝所用的綁定金絲，3是正視圖上看到的LED芯片，4是用來固定金屬支架和保護(hù)LED芯片的透明環(huán)氧樹脂，5是正視圖支架背后對稱安裝的另一粒LED芯片，6是具有散熱功能的金屬基座，也是AC LED球泡燈的電極之一，7是球泡燈的玻璃燈罩或塑料燈罩，8是限流電阻，9是設(shè)置在球泡燈兩個(gè)電極之間的絕緣環(huán)，10是球泡燈的另外一個(gè)電極。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本專利的具體實(shí)施方式
。圖1表明，理論上AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)的最基本電路只需要2粒LED芯片 LED-ULED-2和1粒限流電阻R就完全足夠了，然而，在具體實(shí)踐中要使這個(gè)最基本的電路結(jié)構(gòu)成為一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的AC LED照明燈，只有這3個(gè)元器件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。本專利就以AC LED球泡燈作為本專利最基本電路結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，它至少還需要以下的材料和部件 承載LED芯片并作為芯片電、熱通道的金屬支架1，封裝過程中綁定LED芯片的專用金絲2， 用于固定金屬支架、保護(hù)LED芯片的透明環(huán)氧樹脂4，作為LED芯片主散熱器和電極之一的金屬基座6，球泡燈的主要結(jié)構(gòu)件之一的玻璃燈罩或者塑料燈罩7，用來隔離球泡燈兩個(gè)電極的絕緣環(huán)9，球泡燈的另外一個(gè)電極10，等等。具體實(shí)施中，2粒LED芯片首先將被對稱的、背靠背的安裝在金屬支架中較寬的一根金屬條上，然后將一粒LED的負(fù)電極和另外一粒LED的正電極用金絲綁定在安裝LED的同一根金屬條上，完成2粒LED芯片一端的反向連接；與此同時(shí)，2粒LED芯片的另外一個(gè)正(負(fù))電極分別用金絲綁定在金屬支架的另外一根金屬條上，完成2粒LED芯片另外一端的反向連接；最后用透明環(huán)氧樹脂將安裝有LED芯片的金屬支架固定起來，一個(gè)2粒LED 芯片反向并聯(lián)的照明燈光源就完成了，如圖5所示。為了提高LED光源工作的可靠性，確保LED芯片的長壽命，處于工作狀態(tài)下的LED 襯底的熱量必須被良好的導(dǎo)出。這里，將金屬支架上安裝有LED芯片的金屬條焊接在專門設(shè)計(jì)的金屬基座上，就滿足了 LED光源在發(fā)光時(shí)襯底熱量的傳導(dǎo)需求，另外一根金屬條則串聯(lián)一粒限流電阻從球泡燈底部引出，金屬基座和限流電阻的引出端就構(gòu)成了球泡燈的兩個(gè)電極，電極之間由絕緣環(huán)隔開，如圖6所示。此球泡燈的制作過程就是AC LED照明燈的最基本電路結(jié)構(gòu)圖1的一個(gè)典型的實(shí)施例。本專利其它電路結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，可以通過類似的方法把1粒LED光源換成多粒甚至幾十粒LED光源，再將熱敏電阻、壓敏電阻應(yīng)用到相應(yīng)電路中就可以獲得。
權(quán)利要求
1.一種AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于這種電路結(jié)構(gòu)主要是由LED光源和限流電阻構(gòu)成，為了提高AC LED照明燈的穩(wěn)定性和可靠性還設(shè)計(jì)、采用了熱敏電阻和壓敏電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ACLED照明燈的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于這種電路結(jié)構(gòu)的最基本電路至少需要2粒LED光源，1粒限流電阻；這里首先將2粒LED光源反向并聯(lián)，然后將并聯(lián)的其中一端與限流電阻串聯(lián)，另外一端與電阻的另一個(gè)電極作為交流電源接入的端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ACLED照明燈的電路結(jié)構(gòu)的最基本電路，其特征在于在最基本的電路結(jié)構(gòu)中，處于正反向交流電模式下工作的每1粒LED光源還可理解為是多粒、甚至是幾十粒，其工作原理完全一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ACLED照明燈的電路結(jié)構(gòu)所采用的多粒甚至幾十粒LED光源，其特征在于為了方便多粒LED光源的布局，AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)還將限流電阻與多組LED光源連接成整流橋的結(jié)構(gòu)形式，即一串從1到N的A組LED的負(fù)端與一串從1到N 的C組LED的負(fù)端連接在一起再與限流電阻R連接；一串從1到N的B組LED的正端與一串從1到N的D組LED的正端連接在一起再與限流電阻R的另一端連接；然后將A組LED 的正端與D組LED的負(fù)端接在一起作為連接交流電源的一端，將B組LED的負(fù)端與C組LED 的正端接在一起作為連接交流電源的另外一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ACLED照明燈的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于采用的熱敏電阻常常與限流電阻并聯(lián)使用，壓敏電阻則并連在AC LED電路結(jié)構(gòu)的連接交流電源的電極兩端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)，該電路不用整流驅(qū)動(dòng)電源，直接采用交流電就可以使LED照明燈正常工作。所述AC LED照明燈的電路結(jié)構(gòu)中最基本的電路至少需要2粒LED光源，1粒限流電阻。首先將2粒LED光源反向并聯(lián)，然后將并聯(lián)的其中一端與限流電阻串聯(lián)，另外一端與電阻的另一個(gè)電極作為交流電源接入的端口。在最基本的電路結(jié)構(gòu)中，正反向交流電模式下工作的每1粒LED光源還可理解為是多粒、甚至是幾十粒，其工作原理完全一致。除了這種簡單的電路結(jié)構(gòu)形式以外，為了方便多粒LED光源的布局，還可以將限流電阻與多組LED光源連接成整流橋的結(jié)構(gòu)形式。為了提高LED照明燈的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明還設(shè)計(jì)采用了熱敏電阻和壓敏電阻，熱敏電阻常常與限流電阻并聯(lián)使用，壓敏電阻則并連在AC LED電路結(jié)構(gòu)的連接交流電源的電極兩端。
文檔編號F21Y101/02GK102338358SQ20101023268
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:重慶介質(zhì)電子技術(shù)有限公司