專利名稱：Led照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)作為光源的照明裝置。
背景技術(shù)：
在LED照明裝置中，通常不僅將作為光源的LED配設(shè)于照明裝置主體中，而且因以 下理由而一同配設(shè)它的LED點(diǎn)燈裝置。即，如果與先前的白熾燈或燈泡形熒光燈相比，那么 LED利用直流來(lái)動(dòng)作，并且動(dòng)作電壓較低，此外，為了獲得所需的光束而使用多個(gè)LED模塊， 因此使用專用的LED點(diǎn)燈裝置。在LED點(diǎn)燈裝置中已知有各種電路方式，其中也存在具備降壓斬波器(chopper) 的LED點(diǎn)燈裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。此種使用降壓斬波器的LED點(diǎn)燈裝置為自激振 蕩形且電路構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，因此可實(shí)現(xiàn)電路部分的小型化，而且輸出電壓變得低于100V，所 以作為電力比較小的LED照明裝置用較適合。[先前技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本專利第4123886號(hào)公報(bào)LED會(huì)隨著驅(qū)動(dòng)而發(fā)熱。而且，如果LED的溫度因該發(fā)熱而上升，那么LED的發(fā)光 效率會(huì)下降，因此需要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行由LED所產(chǎn)生的熱的散熱。另一方面，LED點(diǎn)燈裝置也會(huì) 隨著驅(qū)動(dòng)LED而發(fā)熱，且與LED相互影響，因此如果通過(guò)以極力抑制LED點(diǎn)燈裝置的發(fā)熱的 方式而構(gòu)成，來(lái)減少作為L(zhǎng)ED照明裝置整體的發(fā)熱量，那么可以提高LED點(diǎn)燈裝置的電路效 率，甚至可以提高作為L(zhǎng)ED照明裝置的效率。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的LED照明裝置在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷， 而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之 道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒(méi)有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上 述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的LED照明裝 置，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的LED照明裝置存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu) 的LED照明裝置，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是其可以使驅(qū)動(dòng)包含多個(gè)LED芯片的LED封裝體的 LED點(diǎn)燈裝置的發(fā)熱減少，并且電路穩(wěn)定地動(dòng)作，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是 采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為達(dá)到上述目 的，依據(jù)本發(fā)明的LED照明裝置，包括照明裝置主體；LED點(diǎn)燈裝置，具備直流電源、以及轉(zhuǎn) 換器，其作為包含連接于直流電源的輸入端及輸出端的直流_直流轉(zhuǎn)換電路；以及LED光 源，具備多個(gè)LED封裝體及基板且配設(shè)于照明裝置主體上，LED封裝體的內(nèi)部包含經(jīng)串聯(lián)連 接的多個(gè)LED芯片，基板上配置多個(gè)LED封裝體，且形成并安裝著串聯(lián)電路，并且串聯(lián)電路的兩端連接在LED點(diǎn)燈裝置的轉(zhuǎn)換器的輸出端間。
在本發(fā)明中，所謂LED照明裝置是指將LED作為光源進(jìn)行照明的裝置。例如，容許 具有可以代替先前的白熾燈或燈泡形熒光燈的具備燈座的照明裝置、可以代替將先前的白 熾燈或燈泡形熒光燈作為光源的照明器具的照明器具。所謂照明裝置主體是指從照明裝置 中去除LED點(diǎn)燈裝置及LED光源后剩余的部分，LED點(diǎn)燈裝置包括設(shè)置成一體的LED點(diǎn)燈 裝置、以及設(shè)置成非一體的LED點(diǎn)燈裝置。LED點(diǎn)燈裝置具備直流電源及轉(zhuǎn)換器。直流電源如果使平滑電容器的電容比較小 且使5次諧波為60%以下，那么可以滿足25W以下的諧波規(guī)格即JIS C61000-3-2 Class C。 例如，當(dāng)交流電源電壓為100V且整流電路為全波整流電路時(shí)，通過(guò)使平滑電容器的靜電容 為20 μ F以下，可以滿足所述條件。此外，整流電路可以是全波整流電路及倍壓整流電路的
任一者。轉(zhuǎn)換器是直流-直流轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)作為利用切換方式的定電流電源來(lái)驅(qū)動(dòng)LED， 可以提供電路效率較高的驅(qū)動(dòng)電路。此外，在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)換器的具體的電路方式并無(wú)特別 限定。例如可適當(dāng)?shù)剡x擇性地采用降壓斬波器、升壓斬波器及升降壓斬波器等。但是，降壓斬波器作為輸出電壓比較低且小電力的LED照明裝置期的轉(zhuǎn)換器較適
I=I O另外，轉(zhuǎn)換器是至少包含輸入端及輸出端而構(gòu)成的。此外，輸入端連接于直流電源 并將直流電壓作為輸入電壓而施加。輸出端連接于作為負(fù)載的LED光源。此外，除上述以 夕卜，轉(zhuǎn)換器可根據(jù)期望而包含開(kāi)關(guān)元件、電感器及續(xù)流二極管等。LED光源具備多個(gè)LED封裝體及基板，且連接于轉(zhuǎn)換器的輸出端。所謂LED封裝體，是指形成如下形態(tài)的LED封裝體，即，在容許是例如盒體等已知 的各種形態(tài)的封裝體的內(nèi)部封入LED芯片并可安裝于基板上。另外，在本發(fā)明中，關(guān)于LED 封裝體，是將多個(gè)LED芯片安裝在例如盒體等封裝體的內(nèi)部，而且所述多個(gè)LED芯片在封 裝體的內(nèi)部串聯(lián)連接。進(jìn)而，LED封裝體為了安裝在后述的基板上，而具備從封裝體導(dǎo)出的 一對(duì)連接端子，并且多個(gè)LED芯片的經(jīng)串聯(lián)連接的兩端在封裝體內(nèi)部連接于一對(duì)連接端子 間。此外，所述連接端子優(yōu)選為表面安裝型。由此，可以獲得薄形且小型的LED封裝體?；灏惭b著多個(gè)LED封裝體，并且使多個(gè)LED封裝體實(shí)質(zhì)上串聯(lián)連接并連接于轉(zhuǎn) 換器的輸出端。因此，多個(gè)LED封裝體各自的多個(gè)LED芯片全部在轉(zhuǎn)換器的輸出端間串聯(lián)連 接。此外，容許基板有對(duì)應(yīng)于LED照明裝置的所期望的形狀。另外，基板可以是配線基板， 也可以是如下的形態(tài)，即，以將LED光源支撐在規(guī)定的位置為主功能，進(jìn)而根據(jù)期望而具備 散熱功能，且布線另外進(jìn)行。另外，容許基板是所述各功能的復(fù)合體。另外，LED光源的發(fā)光特性及除所述以外的封裝體形態(tài)等并無(wú)特別限定，因此可以 適當(dāng)?shù)剡x擇使用已知的各種發(fā)光特性、封裝體形態(tài)及額定值等。此外，只要是具有本發(fā)明的 效果的程度，那么也容許將多個(gè)LED封裝體串聯(lián)連接而成的圖案予以并聯(lián)連接的形態(tài)。本發(fā)明的第1形態(tài)的特征在于直流電源的整流電路及平滑電容器形成倍壓整流 電路；轉(zhuǎn)換器是如下的降壓斬波器，即，輸入端連接于直流電源的輸出端，在輸入端及輸出 端之間開(kāi)關(guān)元件及電感器串聯(lián)連接，而且輸出端串聯(lián)連接著續(xù)流二極管及電感器，輸出端 間連接有輸出電容器，且該轉(zhuǎn)換器以在交流電源的交流周期的整個(gè)期間內(nèi)，使輸出電容器 的電壓低于直流電源的平滑電容器的電壓的方式而動(dòng)作。
在第1形態(tài)中，如果輸出電容器的電壓為直流電源的輸出電壓的1/2以下，那么在 交流周期的整個(gè)期間內(nèi)平滑電容器的電壓高于輸出電容器的電壓。其結(jié)果，在交流周期的 整個(gè)期間內(nèi)降壓斬波器正常且穩(wěn)定地動(dòng)作，因此LED光源的發(fā)光不會(huì)產(chǎn)生閃爍。因此，當(dāng)交 流電源電壓例如為100V時(shí)，由于從直流電源輸出200V的直流電壓，因此如果輸出電容器的 電壓為100V以下，那么連接于降壓斬波器的輸出端的LED光源的發(fā)光不會(huì)產(chǎn)生閃爍。但是， 因?yàn)榇嬖陔娐沸蕰?huì)隨著輸出電容器的電壓降低而下降的傾向，所以輸出電容器的電壓優(yōu) 選為70V以上。即，如果輸出電容器的電壓為70 100V的范圍內(nèi)，那么可以使電路效率為 89%以上。因此，根據(jù)第1形態(tài)，適合于增加LED光源的LED封裝體的數(shù)量而獲得光束較大的 LED照明裝置的情況。本發(fā)明的第2形態(tài)的特征在于直流電源的整流電路及平滑電容器形成全波整流 電路；轉(zhuǎn)換器是如下的降壓斬波器，即，輸入端連接于直流電源的輸出端，在輸入端及輸出 端之間開(kāi)關(guān)元件及電感器串聯(lián)連接，而且輸出端串聯(lián)連接著續(xù)流二極管及電感器，輸出端 間連接有輸出電容器，且該轉(zhuǎn)換器以在交流電源的交流周期的整個(gè)期間內(nèi)，使輸出電容器 的電壓低于直流電源的平滑電容器的電壓的方式而動(dòng)作。在第2形態(tài)中，如果與第1形態(tài)相同，輸出電容器的電壓為直流電源的輸出電壓 的1/2以下，那么在交流周期的整個(gè)期間內(nèi)平滑電容器的電壓高于輸出電容器的電壓。而 且，當(dāng)交流電源電壓例如為100V時(shí)，由于從直流電源輸出100V的直流電壓，因此如果輸出 電容器的電壓為50V以下，那么連接于降壓斬波器的輸出端的LED光源的發(fā)光不會(huì)產(chǎn)生閃 爍。但是，因?yàn)榇嬖陔娐沸蕰?huì)隨著輸出電容器的電壓降低而下降的傾向，所以輸出電容器 的電壓優(yōu)選為35V以上。即，如果輸出電容器的電壓為35 50V的范圍內(nèi)，那么可以使電 路效率為89%以上。因此，根據(jù)第2形態(tài)，適合于減少LED光源的LED封裝體的數(shù)量而獲得光束比較小 的LED照明裝置的情況。第3形態(tài)的特征在于在第1或第2形態(tài)中，直流電源構(gòu)成為可進(jìn)行倍壓整流電路 及全波整流電路的切換。在第3形態(tài)中，由于可以通過(guò)切換而選擇倍壓整流電路及全波整流電路的任一 者，因此在第1及第2形態(tài)中，通過(guò)使直流電源或/及降壓斬波器共通化，只要切換直流電 源的電路連接的一部分，便可對(duì)應(yīng)于第1及第2形態(tài)的任一者。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明 LED照明裝置至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明通過(guò)將如下的LED光源連接于轉(zhuǎn)換器的輸出端，而利用LED點(diǎn)燈裝置的動(dòng) 作使LED點(diǎn)燈裝置內(nèi)所產(chǎn)生的熱量減少，且相應(yīng)地使電路效率提高，所述LED光源是指將多 個(gè)盒體內(nèi)部包含經(jīng)串聯(lián)連接的多個(gè)LED芯片的LED封裝體配置在基板上，且形成并安裝著 串聯(lián)電路，并且串聯(lián)電路的兩端連接在LED點(diǎn)燈裝置的轉(zhuǎn)換器的輸出端間的LED光源。綜上所述，一種LED照明裝置，其使驅(qū)動(dòng)包含多個(gè)LED芯片的LED封裝體的LED點(diǎn) 燈裝置的發(fā)熱減少，且電路穩(wěn)定地動(dòng)作而不產(chǎn)生明亮度的閃爍。LED照明裝置包括照明 裝置主體；LED點(diǎn)燈裝置，具備包含對(duì)交流電源電壓進(jìn)行整流的整流電路BR及平滑電容器 ClaXlb的直流電源DC以及包含連接于直流電源的輸入端、開(kāi)關(guān)元件、電感器、續(xù)流二極管及輸出端的轉(zhuǎn)換器，且配設(shè)于照明裝置主體上；以及LED光源22，具備多個(gè)LED封裝體LeP 及基板22a且配設(shè)于照明裝置主體上，LeP的盒體11內(nèi)部包含經(jīng)串聯(lián)的多個(gè)LED芯片，基 板上分散地配置多個(gè)LeP，且形成并安裝著串聯(lián)電路，串聯(lián)電路的兩端連接在LED點(diǎn)燈裝置 的轉(zhuǎn)換器的輸出端間。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是表示作為用于實(shí)施本發(fā)明的LED照明裝置的第1形態(tài)的LED燈泡的截面圖。圖2是第1形態(tài)的LED燈泡的安裝基板的平面圖。圖3是第1形態(tài)的LED燈泡的LED封裝體的示意性的平面圖。圖4是第1形態(tài)的LED燈泡的LED點(diǎn)燈裝置的電路圖。圖5是第1形態(tài)的LED燈泡的直流電源的直流輸出電 壓及交流電源電壓的波形 圖。圖6是作為本發(fā)明的LED照明裝置的第2實(shí)施形態(tài)的LED燈泡的LED安裝基板的 平面圖。圖7是第2實(shí)施形態(tài)的LED燈泡的LED點(diǎn)燈裝置的電路圖。圖8是第2實(shí)施形態(tài)的LED燈泡的直流電源的直流輸出電壓及交流電源電壓的波 形圖。11、24:盒體21 散熱體21a:嵌合凹部21b:插通孔部22 =LED 光源22a 基板22al 配線孔23 燈罩24a 連通孔24b 法蘭部25:LED點(diǎn)燈電路基板26 燈座26a 外殼26b 絕緣部26c 眼孔27 環(huán)A 第1電路AC 交流電源B:第2電路BR:全波整流電路C 3 輸出電容器C4、C5、C6 電容器Cla、Clb 平滑電容器Ch =LED芯片CPl:比較器D1、D2、D3:二極管DC:直流電源DSG:自激形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路ESl:第1控制電路電源ES2:第2控制電路電源Jff 跨接線Ll 第1電感器L2 第2電感器L3 第3電感器LeP:LED 封裝體PI、P2、P3、P4、P5 端子Ql 開(kāi)關(guān)元件Q2 開(kāi)關(guān)元件
Rl、R2、R3、RlO 電阻器SDC 降壓斬波器ST:啟動(dòng)電路tl、t2、t3、t4 輸入端T0F:斷開(kāi)電路Zl 阻抗機(jī)構(gòu)ZDl 齊納二極管
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的LED照明裝置其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功 效，詳細(xì)說(shuō)明如后。如圖1所示，用于實(shí)施本實(shí)施形態(tài)的LED照明裝置的第1形態(tài)是LED燈泡。LED燈泡包括散熱體21、安裝在此散熱體21的一端側(cè)的盒體24、安裝在盒體24 的一端側(cè)的燈座26、安裝在散熱體21的另一端側(cè)的LED光源即發(fā)光二極管模塊基板22、覆 蓋發(fā)光二極管模塊基板22的燈罩(globe)23、以及LED點(diǎn)燈電路基板25。散熱體21包括從一端側(cè)的燈座26向另一端側(cè)的發(fā)光二極管模塊基板22緩緩地 擴(kuò)徑的大致圓柱狀的散熱體主體、以及形成于此散熱體主體的外周面的多個(gè)散熱片，所述 散熱體主體及各散熱片是通過(guò)例如導(dǎo)熱性良好的鋁等金屬材料、或者樹(shù)脂材料等而一體地 成形。在散熱體主體中，于另一端側(cè)形成有用于安裝發(fā)光二極管模塊基板22的安裝凹 部，并且于一端側(cè)形成有插入盒體24的嵌合凹部21a。另外，在散熱體主體中，連通所述安 裝凹部與嵌合凹部21a的插通孔部21b貫穿該散熱體主體而形成。進(jìn)而，在散熱體主體的 另一端側(cè)的外周部，與燈罩23的一端側(cè)相對(duì)的槽部橫跨整個(gè)外周而形成。散熱片是以朝直徑方向的突出量從散熱體主體的一端側(cè)向另一端側(cè)緩緩地變大 的方式傾斜地形成。另外，所述散熱片是在散熱體主體的圓周方向上彼此大致等間隔地形 成。插通孔部21b是以從盒體24側(cè)向發(fā)光二極管模塊基板22側(cè)緩緩地?cái)U(kuò)徑的方式形 成。在槽部安裝有反射從燈罩23向下方擴(kuò)散的光的環(huán)27。另外，盒體24是利用例如PBT樹(shù)脂等具有絕緣性的材料，沿著嵌合凹部21a內(nèi)的 形狀而形成為大致圓筒狀。另外，此盒體24的一端側(cè)是由作為盒體阻塞部的阻塞板阻塞， 且具有與插通孔部2lb大致相等的直徑尺寸并連通于此插通孔部21b的連通孔24a開(kāi)口形 成于此阻塞板上。進(jìn)而，在此盒體24的一端側(cè)與另一端側(cè)的中間部的外周面，用于將散熱 體21的散熱體主體與燈座26之間絕緣的絕緣部即法蘭部24b朝直徑方向突出并連續(xù)地形 成于整個(gè)圓周方向上。另外，燈座26為E26型，其包括具備旋入未圖示的照明器具的燈座的螺釘頭的 筒狀的外殼(shell) 26a、以及經(jīng)由絕緣部26b而設(shè)置于此外殼26a的一端側(cè)的頂部的眼孔 26c。外殼26a與電源側(cè)電性連接，在此外殼26a的內(nèi)部，用于向LED點(diǎn)燈電路基板25供電的未圖示的電源線被夾入到外殼26a與盒體24之間且相對(duì)于外殼26a導(dǎo)通。眼孔26C經(jīng)由導(dǎo)線而分別與未圖示的接地電位及LED點(diǎn)燈電路基板25的接地電位電性連接。
另外，發(fā)光二極管模塊基板22是在俯視下為圓形的基板22a的一面分別安裝多個(gè) 發(fā)光二極管LeP而構(gòu)成。此基板22a是由例如散熱性良好的鋁等金屬材料、或者絕緣材料 等所形成的金屬基板，且以使與安裝有發(fā)光二極管LeP的一面相反的另一面密接于散熱體 21的方式，利用未圖示的螺釘?shù)葘⒋嘶?2a固定在散熱體21上。另外，在此基板22a上， 與散熱體21的插通孔部21b連通的圓孔狀的配線孔22al開(kāi)口形成于相對(duì)于中心位置略微 朝直徑方向偏離的位置。此外，此基板22a也可以通過(guò)例如散熱性優(yōu)異的硅系粘接劑等而 粘接于散熱體21。另外，在本形態(tài)中，將7個(gè)LED封裝體LeP如圖2所示般串聯(lián)連接，且將LED封裝 體LeP的兩端連接于后述的LED點(diǎn)燈電路基板25的輸出電容器C3的兩端所形成的輸出端。 另外，如圖3所示，LED封裝體LeP是將多個(gè)，本形態(tài)中為3個(gè)的LED芯片Ch安裝并封入在 盒體11的內(nèi)部，且使它們串聯(lián)連接，將LED芯片Ch的兩端連接于未圖示的一對(duì)連接端子。配線孔22al使電性連接LED點(diǎn)燈電路基板25的點(diǎn)燈電路側(cè)與發(fā)光二極管模塊基 板22側(cè)的未圖示的配線插通，在此配線孔22al的附近，將用于連接設(shè)置在配線的前端部的 連接器的未圖示的連接器座安裝在基板22a上。發(fā)光二極管LeP是在發(fā)光二極管模塊基板22的外緣部，以彼此大致等間隔地分離 的狀態(tài)配置在以發(fā)光二極管模塊基板22的中心位置為中心的同一圓周上。LED點(diǎn)燈電路基板25安裝著從后述的LED點(diǎn)燈裝置去除LED光源22后殘余的電 路部分，且被收納在盒體24內(nèi)。標(biāo)有與圖中的圖4相同符號(hào)的電路零件是比較大的零件， 且是與圖4中的電路零件相同的電路零件。關(guān)于其他電路零件，由于是比較小型的零件，因 此省略圖示，但在LED點(diǎn)燈電路基板25的圖中主要安裝在背面?zhèn)?。于是，以上所說(shuō)明的LED燈泡形作為整體而被一體化，只要將它以與白熾燈相同 的感覺(jué)旋入到未圖示的E26型插座中，便可供作為光源的用途。其次，參照?qǐng)D4來(lái)說(shuō)明LED點(diǎn)燈裝置。LED點(diǎn)燈裝置的大部分是安裝在圖1的LED 點(diǎn)燈電路基板25上。而且，它是由直流電源DC及降壓斬波器SDC構(gòu)成。另外，降壓斬波器 SDC是具備自激形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路DSG、斷開(kāi)電路TOF及啟動(dòng)電路ST的自激形驅(qū)動(dòng)方式， 它點(diǎn)亮連接于輸出端的LED光源22。在本形態(tài)中，直流電源DC包含輸入端連接于例如額定電壓100V的商用交流電源 等交流電源AC的全波倍壓整流電路。此全波倍壓整流電路是由橋式整流電路BR中的兩邊 的二極管、以及串聯(lián)連接于橋式整流電路BR的直流輸出端的一對(duì)平滑電容器Cla、Clb構(gòu) 成。而且，經(jīng)由跨接線JW或0 Ω的跨接電阻器將橋式整流電路BR與一對(duì)平滑電容器Cl之 間加以連接。因此，在本形態(tài)中，如圖5所示，直流電源DC的輸出電壓為交流電源電壓的有 效值的2倍左右的200V。降壓斬波器SDC具備主電路及控制電路。主電路為電源電路，其串聯(lián)地包含連接 于直流電源DC的輸入端tl、t2，連接負(fù)載的輸出端t3、t4，開(kāi)關(guān)元件Q1，阻抗機(jī)構(gòu)Zl及第 1電感器Li，且具備連接于輸入端tl及輸出端t3之間的第1電路A，以及串聯(lián)地包含第1 電感器Ll及二極管Dl并連接于輸出端t3、t4間的第2電路B。另外，在輸出端t3、t4間 并聯(lián)連接輸出電容器C3而構(gòu)成。在本形態(tài)中，降壓斬波器SDC的開(kāi)關(guān)元件Ql包含F(xiàn)ET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，它的漏極、源極連接于第1電路Α。而且，第1電路A經(jīng)由輸出電容器C3及/或后述的負(fù)載電路LC而 形成第1電感器Ll的充電電路，第2電路B的第1電感器Ll及二極管Dl經(jīng)由輸出電容器 C3及/或后述的負(fù)載電路LC而形成第1電感器Ll的放電電路。此外，在本形態(tài)中，阻抗機(jī) 構(gòu)Zl包含電阻器，但可以根據(jù)期望而使用具有適度的電阻成分的電感器或電容器等。 LED光源22的多個(gè)LED封裝體LeP串聯(lián)連接，且其在降壓斬波器SDC的輸出端t3、 t4間與輸出電容器C3并聯(lián)連接，由此被通電而點(diǎn)亮。自激形驅(qū)動(dòng)電路之中，自激形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路DSG具備磁性耦合于降壓斬波器 SDC的第1電感器Ll的第2電感器L2。而且，將第2電感器L2中所誘發(fā)的電壓作為驅(qū)動(dòng) 信號(hào)以施加于開(kāi)關(guān)元件Ql的控制端子(柵極)與漏極之間，而將此開(kāi)關(guān)元件Ql維持在開(kāi) 啟(on)狀態(tài)。此外，第2電感器L2的另一端經(jīng)由阻抗機(jī)構(gòu)Zl而連接于開(kāi)關(guān)元件Ql的源 極。在本形態(tài)中，于自激形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路DSG中，除所述構(gòu)成以外，電容器C4與電 阻器Rl的串聯(lián)電路串聯(lián)地存在于第2電感器L2的一端與開(kāi)關(guān)元件Ql的控制端子(柵極) 之間。另外，自激形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路DSG的輸出端間連接著齊納二極管ZD1，且以不將過(guò) 電壓施加于開(kāi)關(guān)元件Ql的控制端子(柵極)與漏極之間而破壞開(kāi)關(guān)元件Ql的方式形成過(guò) 電壓保護(hù)電路。斷開(kāi)電路TOF包括比較器CP1，開(kāi)關(guān)元件Q2，第1及第2控制電路電源ES1、ES2。 而且，比較器CPl的端子Pl被從它的內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓電路的基底電位側(cè)導(dǎo)出而連接于阻抗 機(jī)構(gòu)Zl與第1電感器Ll的連接點(diǎn)。另外，所述基準(zhǔn)電壓電路被附設(shè)在比較器CPl內(nèi)，其于 端子P4接收從后述的第2控制電路電源ES2所供給的電源而生成基準(zhǔn)電壓，且將基準(zhǔn)電壓 施加于比較器CPl內(nèi)部的運(yùn)算放大器的非反相輸入端子。同樣地，端子P2為比較器CPl的 輸入端子，其連接于第1開(kāi)關(guān)元件Ql與阻抗機(jī)構(gòu)Zl的連接點(diǎn)且將輸入電壓施加于運(yùn)算放 大器的反相輸入端子。另外，端子P3為比較器CPl的輸出端子，其連接于后述的第2開(kāi)關(guān) 元件Q2的基極且將輸出電壓施加于第2開(kāi)關(guān)元件Q2。進(jìn)而，端子P5連接于后述的第1控 制電路電源ES1，且將控制電源供給至比較器CP1。開(kāi)關(guān)元件Q2包含晶體管，它的集極連接于第1開(kāi)關(guān)元件Ql的控制端子，射極連接 于阻抗元件Zl及第1電感器Ll的連接點(diǎn)。因此，通過(guò)使開(kāi)關(guān)元件Q2開(kāi)啟，以使自激形驅(qū)動(dòng) 信號(hào)產(chǎn)生電路DSG的輸出端短路。于是，開(kāi)關(guān)元件Ql斷開(kāi)。此外，開(kāi)關(guān)元件Q2的基極 射 極間連接著電阻器R2。第1控制電路電源ESl是將二極管D2及電容器C5的串聯(lián)電路連接于第2電感器 L2的兩端而構(gòu)成，且它是以如下方式構(gòu)成，即，對(duì)第1電感器Ll充電時(shí)利用第2電感器L2 中所產(chǎn)生的誘發(fā)電壓并經(jīng)由二極管D2對(duì)電容器C5進(jìn)行充電，從二極管D2及電容器C5的 連接點(diǎn)輸出正的電位而將控制電壓施加于比較器CPl。 第2控制電路電源ES2是將二極管D3及電容器C6的串聯(lián)電路連接在磁性耦合于 第1電感器Ll的第3電感器L3的兩端而構(gòu)成，且它是以如下方式構(gòu)成，即，當(dāng)?shù)?電感器 Ll放電時(shí)利用第3電感器L3中所產(chǎn)生的誘發(fā)電壓并經(jīng)由二極管D3對(duì)電容器C6進(jìn)行充電， 從二極管D3及電容器C6的連接點(diǎn)輸出正的電壓而將控制電壓施加于基準(zhǔn)電壓電路，從而 生成基準(zhǔn)電壓。 啟動(dòng)電路ST是由如下的串聯(lián)電路構(gòu)成與所述自激形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路DSG的電阻器Rl及電容器C4并聯(lián)連接的電阻器R10、與連接于第1開(kāi)關(guān)元件Ql的漏極·柵極間 的電阻器R3所形成的串聯(lián)電路；包含第2電感器L2、以及所述降壓斬波器SDC的第2電路 B的輸出電容器C3及/或負(fù)載電路LC的發(fā)光二極管LeP的串聯(lián)電路；當(dāng)投入直流電源DC 時(shí)，將主要由電阻器R3與RlO的電阻值比所決定的正的啟動(dòng)電壓施加于第1開(kāi)關(guān)元件Ql 的柵極而使降壓斬波器SDC啟動(dòng)。 其次，對(duì)電路動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。由于將直流電源DC的平滑電容器Cla、Clb的合成電容設(shè)定為比較低的值，因此輸 入電流波形的5次諧波比率變成60%以下，結(jié)果，輸入電流波形的諧波滿足日本的負(fù)載為 25W 以下的諧波規(guī)格(JIS C61000-Class C)。如果投入直流電源DC，并通過(guò)啟動(dòng)電路ST而使降壓斬波器SDC啟動(dòng)，那么開(kāi)關(guān)元 件Ql開(kāi)啟，經(jīng)由輸出電容器C3或/及負(fù)載電路LC的發(fā)光二極管LeP而線性地增加的增加 電流從直流電源DC流出至第1電路A內(nèi)。通過(guò)此增加電流，在自激形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路 DSG的第2電感器L2中誘發(fā)電容器C4側(cè)成為正的電壓，此誘發(fā)電壓經(jīng)由電容器C4及電阻 器Rl而將正的電壓施加于開(kāi)關(guān)元件Ql的控制端子(柵極)，因此開(kāi)關(guān)元件Ql得以維持在 開(kāi)啟狀態(tài)且該增加電流持續(xù)流動(dòng)。與此同時(shí)，通過(guò)該增加電流而在阻抗機(jī)構(gòu)Zl中產(chǎn)生電壓 下降，此下降電壓作為輸入電壓被施加到斷開(kāi)電路TOF的比較器CPl的端子P2。如果隨著所述增加電流的增大，比較器CPl的輸入電壓增加而超過(guò)基準(zhǔn)電壓，那 么比較器CPl動(dòng)作，在端子P3產(chǎn)生正的輸出電壓。其結(jié)果，斷開(kāi)電路TOF的開(kāi)關(guān)元件Q2關(guān) 閉且使自激形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路DSG的輸出端短路，因此降壓斬波器SDC的開(kāi)關(guān)元件Ql關(guān) 閉，所述增加電流被阻斷。如果開(kāi)關(guān)元件Ql關(guān)閉，那么由于所述增加電流流入第1電感器Ll而使其中所儲(chǔ) 存的電磁能量釋放，且減少電流經(jīng)由輸出電容器C3或/及負(fù)載電路LC的發(fā)光二極管LeP 而流出至包含第1電感器Ll及二極管Dl的第2電路B的內(nèi)部。通過(guò)此減少電流，在自激 形驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路DSG的第2電感器L2中誘發(fā)電容器C4側(cè)成為負(fù)的電壓，此誘發(fā)電壓 經(jīng)由齊納二極管ZDl而將負(fù)的電位施加于電容器C4，并且將零電位施加于開(kāi)關(guān)元件Ql的控 制端子(柵極)，因此開(kāi)關(guān)元件Ql得以維持在關(guān)閉狀態(tài)且該減少電流持續(xù)流動(dòng)。如果第1電感器Ll內(nèi)所儲(chǔ)存的電磁能量的釋放結(jié)束且該減少電流變成0，那么在 第1電感器Ll中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，第2電感器L2中所誘發(fā)的電壓反轉(zhuǎn)，電容器C4側(cè)再次轉(zhuǎn) 為正，因此如果該誘發(fā)電壓經(jīng)由電容器C4及電阻器Rl而將正的電壓施加于開(kāi)關(guān)元件Ql的 柵極，那么開(kāi)關(guān)元件Ql再次反轉(zhuǎn)為開(kāi)啟狀態(tài)，該增加電流再次流出。此后，重復(fù)與以上相同的電路動(dòng)作，并將該增加電流及該減少電流合成而使三角 波形的負(fù)載電流流動(dòng)，由此使LED光源22的LED封裝體LeP的LED芯片Ch發(fā)光。此外，在 本形態(tài)中，點(diǎn)燈時(shí)的LED芯片Ch的電壓下降為3V。因此，1個(gè)的LED封裝體LeP的電壓下 降變成9V，因此以使LED光源22的電壓下降變成63V的方式而控制輸出電容器C3的端子 電壓。于是，在本形態(tài)中，相對(duì)于直流電源DC的輸出電壓200V，輸出電容器C3的電壓為 其1/2以下的63V，可以獲得相當(dāng)于60W型白熾燈的光束。另外，在以上的電路動(dòng)作中，由 于平滑電容器Cla、Clb的串聯(lián)電壓在交流電壓周期的整個(gè)期間內(nèi)高于輸出電容器C3的電 壓，因此降壓斬波器SDC連續(xù)地穩(wěn)定動(dòng)作，所以發(fā)光二極管LeP中不會(huì)產(chǎn)生明亮度的閃爍。另外，當(dāng)交流電源電壓例如為IOOV時(shí)，由于從直流電源輸出200V的直流電壓，因此如果輸 出電容器的電壓為100V以下，那么連接于降壓斬波器的輸出端的LED光源22的發(fā)光不會(huì) 產(chǎn)生閃爍。此外，因?yàn)榇嬖陔娐沸蕰?huì)隨著輸出電容器C3的電壓降低而下降的傾向，所以 輸出電容器C3的電壓優(yōu)選為70V以上。S卩，如果輸出電容器C3的電壓為70 100V的范 圍內(nèi)，那么可以使電路效率為89%以上。
因此，根據(jù)第1形態(tài)，適合于增加LED光源的LED封裝體的數(shù)量而獲得光束較大的 LED照明裝置的情況。此外，斷開(kāi)電路TOF的動(dòng)作通過(guò)比較器CPl及開(kāi)關(guān)元件Q2的2階段動(dòng)作而進(jìn)行， 即使輸入電壓為0. 3V以下，比較器CPl也穩(wěn)定且準(zhǔn)確地動(dòng)作。因此，可以減小阻抗機(jī)構(gòu)Zl 的電阻值，所以即使先前技術(shù)中的輸入電壓為0. 5V，根據(jù)本發(fā)明，也可以較先前技術(shù)而將阻 抗機(jī)構(gòu)Zl的電力損耗減少40%以上。另外，斷開(kāi)電路TOF的溫度特性是由比較器CPl側(cè)決定的，由于可以對(duì)比較器CPl 賦予所期望的良好的溫度特性，因此不存在如先前般由開(kāi)關(guān)元件Q2的溫度特性所引起的 問(wèn)題。此外，關(guān)于比較器CPl的溫度特性，例如作為基準(zhǔn)電壓電路中所使用的齊納二極管， 容易選擇其溫度特性具有略微負(fù)的特性或平淡的特性者，因此可以將此種特性作為比較器 CPl的溫度特性來(lái)發(fā)揮作用。由此，可以獲得溫度特性良好的LED點(diǎn)燈裝置。進(jìn)而，通過(guò)將比較器CPl配設(shè)于斷開(kāi)電路電路TOF中，可以使開(kāi)關(guān)元件Q2穩(wěn)定且 準(zhǔn)確地動(dòng)作，因此LED點(diǎn)燈裝置的輸出的不均減少。其次，參照?qǐng)D6至圖8說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的第2形態(tài)。此外，對(duì)與圖2及圖4相 同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略說(shuō)明。本形態(tài)在直流電源DC使用全波整流電路BR方面不 同。即，由于去除了圖4中的跨接線JW，因此橋式整流電路BR與一對(duì)平滑電容器Cla、Clb 的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。因此，如圖8所示，直流輸出電壓與交流電源電壓相同為100V。另外，LED光源22包含4個(gè)串聯(lián)連接的LED封裝體LeP。此外，在本形態(tài)中，點(diǎn)燈 時(shí)的LED芯片Ch的電壓下降與第1形態(tài)相同為3V。因此，1個(gè)LED封裝體LeP的電壓下降 變成9V，因此以使LED光源22的電壓下降變成36V的方式而控制輸出電容器C3的端子電 壓。于是，在本形態(tài)中，相對(duì)于直流電源DC的輸出電壓100V，輸出電容器C3的電壓為 其1/2以下的36V，可以獲得相當(dāng)于40W型白熾燈的光束。另外，在以上的電路動(dòng)作中，由 于平滑電容器Cla、Clb的串聯(lián)電壓在交流電壓周期的整個(gè)期間內(nèi)高于輸出電容器C3的電 壓，因此降壓斬波器SDC連續(xù)地穩(wěn)定動(dòng)作，所以發(fā)光二極管LeP中不會(huì)產(chǎn)生明亮度的閃爍。在以上所說(shuō)明的各形態(tài)中，也會(huì)產(chǎn)生如下的作用效果。即，通過(guò)LED封裝體內(nèi)的多 個(gè)LED芯片串聯(lián)連接，即使多個(gè)LED芯片間存在Vf特性的不均，其影響也減少，因此容易管 理LED芯片的Vf特性的不均。另外，通過(guò)將多個(gè)LED芯片在LED封裝體內(nèi)串聯(lián)連接，相對(duì) 于所需量的光束的LED封裝體的數(shù)量可以減少，因此安裝效率得以提高。另外，各實(shí)施形態(tài)中共同的作用如下所示。(1)由于LED封裝體的多個(gè)LSD芯片及多個(gè)LED封裝體形成1個(gè)串聯(lián)電路，因此 與LED封裝體內(nèi)的多個(gè)LED芯片并聯(lián)的情況相比，驅(qū)動(dòng)電流變成1/(LED芯片的數(shù)量)。因 為L(zhǎng)ED點(diǎn)燈裝置內(nèi)所產(chǎn)生的熱與驅(qū)動(dòng)電流的二乘方成比例，所以因LED點(diǎn)燈裝置的動(dòng)作而 在LED點(diǎn)燈裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱量顯著減少，相應(yīng)地電路效率得到提高。此外，伴隨點(diǎn)燈而在LED封裝體內(nèi)產(chǎn)生的熱量雖然與LED芯片的數(shù)量成比例，但因?yàn)椴淮嬖谟蛇B接的形態(tài)如何 所引起的變化，所以該熱移動(dòng)到LED點(diǎn)燈裝置的部分無(wú)變化。但是，即使加上由伴隨點(diǎn)燈而 在LED封裝體內(nèi)產(chǎn)生的熱所產(chǎn)生的影響，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，LED點(diǎn)燈裝置內(nèi)的動(dòng)作過(guò)程中的 溫度上升與LED封裝體內(nèi)的多個(gè)LED芯片并聯(lián)的情況相比，也變成約一半左右。其結(jié)果，不 僅LED光源及LED點(diǎn)燈裝置的壽命延長(zhǎng)，而且LED照明裝置的可靠性得到提高。
(2)伴隨LED點(diǎn)燈裝置內(nèi)的動(dòng)作過(guò)程中的溫度上升減少，可以使LED點(diǎn)燈裝置部分 的散熱對(duì)策級(jí)別(level)下降，因此可以減少散熱部件。其結(jié)果，由于零件數(shù)減少且構(gòu)造的 簡(jiǎn)單化及組裝工時(shí)減少，因此可以謀求成本下降與小型化及輕量化。(3)當(dāng)LED光源中的任一個(gè)LED芯片在開(kāi)放模式下毀壞時(shí)，由于LED光源整體熄 燈，因此安全。相對(duì)于此，在LED封裝體內(nèi)的多個(gè)LED芯片并聯(lián)的情況下，由于驅(qū)動(dòng)電流集 中于殘余的LED芯片中，因此LED封裝體易于異常發(fā)熱。(4)在第1及第2形態(tài)中，只要切換直流電源的電路連接中的跨接(jump)線JW， 便可使直流電源或/及降壓斬波器共通化。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾 為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì) 對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種LED照明裝置，其特征在于包括照明裝置主體；LED點(diǎn)燈裝置，具備直流電源、以及轉(zhuǎn)換器，其作為包含連接于直流電源的輸入端及輸出端的直流 直流轉(zhuǎn)換電路；以及LED光源，具備多個(gè)LED封裝體及基板且配設(shè)于照明裝置主體上，LED封裝體的內(nèi)部包含經(jīng)串聯(lián)連接的多個(gè)LED芯片，基板上配置多個(gè)LED封裝體，且形成并安裝著串聯(lián)電路，并且串聯(lián)電路的兩端連接在LED點(diǎn)燈裝置的轉(zhuǎn)換器的輸出端間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于直流電源的整流電路及平滑電容器形成倍壓整流電路；該轉(zhuǎn)換器是如下的降壓斬波器，即，輸入端連接于直流電源的輸出端，在輸入端及輸出 端之間開(kāi)關(guān)元件及電感器串聯(lián)連接，而且輸出端串聯(lián)連接著續(xù)流二極管及電感器，輸出端 間連接有輸出電容器，且該轉(zhuǎn)換器以在交流電源的交流周期的整個(gè)期間內(nèi)，使輸出電容器 的電壓低于直流電源的平滑電容器的電壓的方式而動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于直流電源的整流電路及平滑電容器形成全波整流電路；該轉(zhuǎn)換器是如下的降壓斬波器，即，輸入端連接于直流電源的輸出端，在輸入端及輸出 端之間開(kāi)關(guān)元件及電感器串聯(lián)連接，而且輸出端串聯(lián)連接著續(xù)流二極管及電感器，輸出端 間連接有輸出電容器，且該轉(zhuǎn)換器以在交流電源的交流周期的整個(gè)期間內(nèi)，使輸出電容器 的電壓低于直流電源的平滑電容器的電壓的方式而動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的LED照明裝置，其特征在于直流電源構(gòu)成為可進(jìn)行倍 壓整流電路及全波整流電路的切換。
全文摘要
一種LED照明裝置，其使驅(qū)動(dòng)包含多個(gè)LED芯片的LED封裝體的LED點(diǎn)燈裝置的發(fā)熱減少，且電路穩(wěn)定地動(dòng)作而不產(chǎn)生明亮度的閃爍。LED照明裝置包括照明裝置主體；LED點(diǎn)燈裝置，具備包含對(duì)交流電源電壓進(jìn)行整流的整流電路BR及平滑電容器C1a、C1b的直流電源DC以及包含連接于直流電源的輸入端、開(kāi)關(guān)元件、電感器、續(xù)流二極管及輸出端的轉(zhuǎn)換器，且配設(shè)于照明裝置主體上；以及LED光源22，具備多個(gè)LED封裝體LeP及基板22a且配設(shè)于照明裝置主體上，LeP的盒體11內(nèi)部包含經(jīng)串聯(lián)的多個(gè)LED芯片，基板上分散地配置多個(gè)LeP，且形成并安裝著串聯(lián)電路，串聯(lián)電路的兩端連接在LED點(diǎn)燈裝置的轉(zhuǎn)換器的輸出端間。
文檔編號(hào)F21V19/00GK101988649SQ20101024316
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者久保田洋, 寺坂博志, 平岡敏行, 平松拓朗, 鎌田征彥 申請(qǐng)人:東芝照明技術(shù)株式會(huì)社