專(zhuān)利名稱(chēng)：節(jié)能、長(zhǎng)壽led照明燈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到照明燈具領(lǐng)域，特別是以發(fā)光二極管為發(fā)光源的節(jié)能、長(zhǎng)壽LED照明燈及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前使用的各種電發(fā)光的照明燈，雖然技術(shù)上有了較大的進(jìn)步，但總的來(lái)說(shuō)，各項(xiàng)性能指標(biāo)都還比較差，耗電大。即使是目前廣泛使用的最好的節(jié)能燈管，也存在著耗電大、綜合效率低的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)各種照明燈的使用壽命也是目前普遍存在的一個(gè)問(wèn)題，壽命一般為3000-5000小時(shí)，有的更是在1000小時(shí)以下，這無(wú)疑是增加了使用成本及維護(hù)成本。此外，任何熱電光源均存在負(fù)阻效應(yīng)，這導(dǎo)致配電系統(tǒng)復(fù)雜(如鎮(zhèn)流、起輝、起動(dòng)等)，損耗增大，效率降低。目前廣泛采用的各種電光源還表現(xiàn)出種種其它不足，如顯色指數(shù)低，色溫、顏色不一，使產(chǎn)品制造困難；全光譜、全方位的發(fā)光方式導(dǎo)致耗能大，也會(huì)增加制造與使用成本，降低使用效率；噪聲也會(huì)帶來(lái)污染，增加電網(wǎng)的有功無(wú)功損耗?？傊?，傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品已滿(mǎn)足不了現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境和社會(huì)文明對(duì)照明的要求。Led發(fā)光二極管作為新型電光源，有很多優(yōu)點(diǎn)，在照明上的凸顯優(yōu)勢(shì)，但由于目前該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展上存在的一些技術(shù)瓶頸，還未能做為照明燈具進(jìn)入通常的照明領(lǐng)域。具體表現(xiàn)在如下方面1、單體的Led發(fā)光二極管功率太小，目前成熟的大量生產(chǎn)的一般為0.064瓦，也有0.2-1瓦的。目前世界上最大的為5W，但其價(jià)格昂貴，發(fā)光效率也偏低，一般在28流明/瓦，所以難以滿(mǎn)足大功率、高亮度、大范圍的照明要求。
2、配套的Led發(fā)光二極管燈的驅(qū)動(dòng)技術(shù)和驅(qū)動(dòng)元器件幾乎沒(méi)有，專(zhuān)用的高效率、大功率Led驅(qū)動(dòng)控制器件還有待開(kāi)發(fā)。由于移動(dòng)電話(huà)(手機(jī))的發(fā)展，雖然出現(xiàn)了一些用于背光源的Led驅(qū)動(dòng)控制器件，但其只可用在極小的功率范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是要在現(xiàn)有Led技術(shù)基礎(chǔ)上，趨利避害、揚(yáng)長(zhǎng)避短，提供一種節(jié)能、長(zhǎng)壽型LED照明燈及其制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種節(jié)能、長(zhǎng)壽LED照明燈，包括透明的燈罩、底殼、LED群、固定LED群的電路板及控制器，其特征在于所述LED群由數(shù)量眾多的單體LED構(gòu)成，單體LED按照兩兩或多個(gè)并聯(lián)、再串聯(lián)的連接方式構(gòu)成至少一個(gè)并-串聯(lián)支路，各并-串聯(lián)支路之間再并聯(lián)構(gòu)成并-串-并聯(lián)混合LED電路；電路板的形狀為規(guī)則或不規(guī)則平面或曲面，包括矩形、弧面形、球面形、扇形；所述控制器含有一橋式整流電路，與其相連有一DC/DC恒流控制電路，恒流控制電路的輸出端分別經(jīng)輸出電流反饋電路和穩(wěn)壓電源電路與負(fù)載LED群及PWM/PFM雙模脈沖控制電路相聯(lián)，脈沖控制電路通過(guò)開(kāi)關(guān)電路控制負(fù)載LED群的亮或滅。
所述DC/DC恒流控制電路是一種由LNK305 DC/DC集成塊及其外接電感器、二極管、二極管和電容構(gòu)成的恒流控制電路；所述電流反饋電路由串聯(lián)在負(fù)載LED群回路上的反饋電阻及光電耦合器構(gòu)成，光電耦合器的兩輸入端與反饋電阻并聯(lián)，光電耦合器的兩輸出端與DC/DC集成塊的反饋信號(hào)輸入端相連；所述PWM/PFM雙模脈沖控制電路是一種由HA17555集成塊及外接電阻、電容、二極管及第二三極管構(gòu)成的輸出信號(hào)占空比及頻率可調(diào)的脈沖控制器；所述定時(shí)控制電路是一種數(shù)碼式延時(shí)開(kāi)關(guān)電路，其由CD4541集成塊、外接電阻、電容及第一三極管構(gòu)成；定時(shí)控制電路與脈沖控制電路級(jí)聯(lián)組合后其輸出信號(hào)經(jīng)功率場(chǎng)效應(yīng)管以通/斷方式控制負(fù)載LED群的亮/滅。
所述底殼與散熱片集成為一體，在底殼和電路板之間夾有絕緣導(dǎo)熱硅膠。
節(jié)能、長(zhǎng)壽LED照明燈的制造方法，步驟是A、根據(jù)照明燈功率及照度的要求確定單體小功率LED的數(shù)量、形狀和發(fā)光角度①對(duì)于照明范圍較大，照射距離≥5m(米)的照明燈，選用發(fā)光角度為10-20°，直徑為10 mm的子彈頭型LED；②對(duì)于照明范圍適中，照射距離在3m-5m之間的照明燈，選用發(fā)光角度為30-60°，直徑為10 mm的圓頭型LED；③對(duì)于照明范圍較小，照射距離≤3m的照明燈選用發(fā)光角度為90-120°的食人魚(yú)型LED；④單體小功率LED的發(fā)光效率要求≥45Lms/W；B、根據(jù)對(duì)照明燈照明區(qū)域的具體要求的不同，將電路板制造成規(guī)則或不規(guī)則平面或曲面，包括矩形、弧面形、球面形、扇形，使每個(gè)固定于其上的LED的發(fā)光范圍指向各自對(duì)應(yīng)的照明區(qū)域；C、在電路板上將所有單體LED按照先兩兩或多個(gè)并聯(lián)、再串聯(lián)的方法構(gòu)成若干個(gè)并-串聯(lián)支路，各并-串聯(lián)支路之間再并聯(lián)構(gòu)成并-串-并聯(lián)混合LED電路；D、針對(duì)人類(lèi)眼睛具有視覺(jué)暫留的特點(diǎn)以及LED的高速反應(yīng)特性，采用功率DC/DC開(kāi)關(guān)元器件和PWM/PFM雙模脈沖控制電路構(gòu)成控制器對(duì)并-串-并聯(lián)混合LED電路進(jìn)行脈沖控制。
本發(fā)明充分利用了LED燈的電流、溫度及發(fā)光特性，針對(duì)LED的特性和照明的要求特殊選擇LED，進(jìn)行獨(dú)特設(shè)計(jì)，并對(duì)其采用可調(diào)壓、恒流、脈沖和定時(shí)節(jié)能控制，因而使得整個(gè)LED燈及其驅(qū)動(dòng)控制電路在具有高可靠性的同時(shí)，也兼有大功率、高效率(達(dá)80-95％，普通的LED燈及其驅(qū)動(dòng)控制器效率通常在30-50％)、節(jié)能、高亮度、長(zhǎng)壽命(壽命是一般燈具的10倍以上)且能滿(mǎn)足大范圍照明要求的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的一種外型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的分解圖；圖3是本發(fā)明LED群中LED的電路連接方式；圖4是本發(fā)明的一個(gè)具體電路原理圖；圖5-7是本發(fā)明所選用的三種發(fā)光二極管LED的外形結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖5是圓頭型LED；圖6子彈頭型LED；圖7食人魚(yú)型LED。
圖8-11是電路板(11)的各種形狀示意圖(非窮舉)。
具體實(shí)施例方式
如圖1-11所示一種節(jié)能、長(zhǎng)壽LED照明燈，由透明的燈罩9、底殼10、LED群、固定LED群的電路板11及控制器CT構(gòu)成。底殼10與散熱片集成為一體，在底殼10和電路板11之間夾有絕緣導(dǎo)熱硅膠17。
LED群3由40個(gè)(通常是幾百、上千個(gè))的單體LED構(gòu)成，各個(gè)單體LED按照兩兩并聯(lián)、再串聯(lián)的連接方式構(gòu)成四個(gè)并-串聯(lián)支路B，各并-串聯(lián)支路B之間再并聯(lián)構(gòu)成并-串-并聯(lián)混合LED電路。電路板11的形狀為矩形12、弧形13、球面形14、扇形15、S形組合而成的其它規(guī)則或不規(guī)則平面或曲面?？刂破鰿T含有一橋式整流電路1，與其相連有一DC/DC恒流控制電路2，恒流控制電路2的輸出端分別經(jīng)輸出電流反饋電路7和穩(wěn)壓電源電路4與負(fù)載LED群3及PWM/PFM雙模脈沖控制電路5相聯(lián)，脈沖控制電路5通過(guò)開(kāi)關(guān)電路6控制負(fù)載LED群3的亮或滅。與開(kāi)關(guān)電路6相連有一定時(shí)控制電路8。圖4中，Rv-是壓敏保護(hù)電容，F(xiàn)U-是自復(fù)位保險(xiǎn)，二極管D1-D4構(gòu)成全橋整流電路1。
DC/DC恒流控制電路2具體來(lái)說(shuō)是一種由LNK305 DC/DC集成塊IC1及其外接電感器L、二極管D5、二極管D6和電容C2構(gòu)成的恒流控制電路(參見(jiàn)LNK305技術(shù)說(shuō)明書(shū))。電流反饋電路7由串聯(lián)在負(fù)載LED群3回路上的反饋電阻R1及光電耦合器IC2構(gòu)成光電耦合器IC2的兩輸入端與反饋電阻R1并聯(lián)，光電耦合器IC2的兩輸出端與DC/DC集成塊IC1的反饋信號(hào)輸入端相連。PWM/PFM雙模脈沖控制電路5是一種由HA17555集成塊IC5及外接電阻R6、R7、R8、R9、R10、電容C5、二極管D8、D9及第二三極管VT3構(gòu)成的輸出信號(hào)占空比及頻率可調(diào)的脈沖控制器。定時(shí)控制電路8是一種數(shù)碼式延時(shí)開(kāi)關(guān)電路，由CD4541集成塊IC4、外接電阻R3、R4、R5、電容C4及第一三極管VT2構(gòu)成；功率場(chǎng)效應(yīng)管VT1接在全橋整流電路1的輸出地和DC/DC恒流控制電路2的接地端之間，定時(shí)控制電路8與脈沖控制電路5級(jí)聯(lián)組合后其輸出信號(hào)經(jīng)功率場(chǎng)效應(yīng)管VT1以通/斷方式控制DC/DC恒流控制電路2及負(fù)載LED群3的亮/滅。
本發(fā)明節(jié)能、長(zhǎng)壽LED照明燈的制造方法是A、根據(jù)照明燈功率及照度的要求確定單體小功率LED的數(shù)量、形狀和發(fā)光角度①對(duì)于照明范圍較大，照射距離≥5m(米)的路燈之類(lèi)的照明燈，選用發(fā)光角度為10-20°，直徑為10mm的子彈頭型LED，子彈頭型LED的發(fā)光體由底部的錐臺(tái)體和頂部的球缺體兩部分構(gòu)成；②對(duì)于照明范圍適中，照射距離在3m-5m之間的庭院之類(lèi)的照明燈，選用發(fā)光角度為30-60°，直徑為10mm的圓頭型LED，圓頭型LED的發(fā)光體由底部的圓柱體和頂部的球缺體兩部分構(gòu)成；③對(duì)于照明范圍較小，照射距離≤3m的日光燈桿、小馬燈、草坪燈之類(lèi)的照明燈選用發(fā)光角度為90-120°的食人魚(yú)型LED，食人魚(yú)型LED的發(fā)光體為球缺體；④單體小功率LED的發(fā)光效率要求≥45Lms/W；
B、根據(jù)對(duì)照明燈照明區(qū)域的具體要求的不同，將電路板11制造成規(guī)則或不規(guī)則平面或曲面，包括矩形12、弧面形13、球面形14、扇形15，使每個(gè)固定于其上的LED的發(fā)光范圍指向各自對(duì)應(yīng)的照明區(qū)域。LED的引線(xiàn)高度距固定其的電路板的距離控制為≥5mm，LED與LED之間的距離控制為≥13mm。
C、在電路板上將所有單體LED按照先兩兩或多個(gè)并聯(lián)、再串聯(lián)的方法構(gòu)成若干個(gè)并-串聯(lián)支路B，各并-串聯(lián)支路B之間再并聯(lián)構(gòu)成并-串-并聯(lián)混合LED電路3；D、針對(duì)人類(lèi)眼睛具有視覺(jué)暫留的特點(diǎn)以及LED的高速反應(yīng)特性，采用功率DC/DC開(kāi)關(guān)元器件和PWM/PFM雙模脈沖控制電路構(gòu)成控制器CT對(duì)并-串-并聯(lián)混合LED電路3進(jìn)行脈沖控制。與此同時(shí)，采用飽和壓降小、動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻≤0.05歐母的功率場(chǎng)效應(yīng)管VT1對(duì)并-串-并聯(lián)混合LED電路3進(jìn)行控制，且使效應(yīng)管VT1位于邏輯地的近地端。在控制器中CT中設(shè)有可調(diào)恒壓恒流驅(qū)動(dòng)器，結(jié)合電流檢測(cè)反饋電路和電壓比較電路對(duì)并-串-并聯(lián)混合電路3進(jìn)行脈沖控制。
在步驟B中，LED的引線(xiàn)高度距固定其的電路板的距離控制為2-5mm，LED與LED之間的距離控制為10-13mm。
如圖3所示步驟C中LED按照如下方法挑選a.兩兩LED并聯(lián)支路上的LED按照正向電流誤差在±5-10％范圍配用；b.并-串-并聯(lián)混合LED電路3中所有LED的正向電流誤差須控制在±20％范圍以?xún)?nèi)。
在步驟D中采用飽和壓降小、動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻≤0.05歐母的功率場(chǎng)效應(yīng)管VT1對(duì)所述并-串-并聯(lián)混合LED電路3進(jìn)行控制，且使效應(yīng)管VT1位于邏輯地的近地端。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)能、長(zhǎng)壽LED照明燈，包括透明的燈罩(9)、底殼(10)、LED群、固定LED群(3)的電路板(11)及控制器(CT)，其特征在于所述LED群(3)由數(shù)量眾多的單體LED構(gòu)成，單體LED按照兩兩或多個(gè)并聯(lián)、再串聯(lián)的連接方式構(gòu)成至少一個(gè)并-串聯(lián)支路(B)，各并-串聯(lián)支路(B)之間再并聯(lián)構(gòu)成并-串-并聯(lián)混合LED電路；電路板(11)的形狀為規(guī)則或不規(guī)則平面或曲面，包括矩形(12)、弧面形(13)、球面形(14)、扇形(15)；所述控制器(CT)含有一橋式整流電路(1)，與其相連有一DC/DC恒流控制電路(2)，恒流控制電路(2)的輸出端分別經(jīng)輸出電流反饋電路(7)和穩(wěn)壓電源電路(4)與負(fù)載LED群(3)及PWM/PFM雙模脈沖控制電路(5)相聯(lián)，脈沖控制電路(5)通過(guò)開(kāi)關(guān)電路(6)控制負(fù)載LED群(3)的亮或滅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明燈，其特征在于與所述開(kāi)關(guān)電路(6)相連有一定時(shí)控制電路(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明燈，其特征在于所述DC/DC恒流控制電路(2)是一種由LNK305DC/DC集成塊(IC1)及其外接電感器(L)、二極管(D5)、二極管(D6)和電容C2構(gòu)成的恒流控制電路；所述電流反饋電路(7)由串聯(lián)在負(fù)載LED群(3)回路上的反饋電阻(R1)及光電耦合器(IC2)構(gòu)成，光電耦合器(IC2)的兩輸入端與反饋電阻(R1)并聯(lián)，光電耦合器(IC2)的兩輸出端與DC/DC集成塊(IC1)的反饋信號(hào)輸入端相連；所述PWM/PFM雙模脈沖控制電路(5)是一種由HA17555集成塊(IC5)及外接電阻(R6、R7、R8、R9、R10)、電容(C7)、二極管(D8、D9)及第二三極管(VT3)構(gòu)成的輸出信號(hào)占空比及頻率可調(diào)的脈沖控制器；所述定時(shí)控制電路(8)是一種數(shù)碼式延時(shí)開(kāi)關(guān)電路，其由CD4541集成塊(IC4)、外接電阻(R3、R4、R5)、電容(C4)及第一三極管(VT2)構(gòu)成；定時(shí)控制電路(8)與脈沖控制電路(5)級(jí)聯(lián)組合后其輸出信號(hào)經(jīng)功率場(chǎng)效應(yīng)管(VT1)以通/斷方式控制負(fù)載LED群(3)的亮/滅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的任一種照明燈，其特征在于所述底殼(10)與散熱片集成為一體，在底殼(10)和電路板(11)之間夾有絕緣導(dǎo)熱硅膠(17)。
5.權(quán)利要求1所述照明燈的制造方法，步驟是A、根據(jù)照明燈功率及照度的要求確定單體小功率LED的數(shù)量、形狀和發(fā)光角度①對(duì)于照明范圍較大，照射距離≥5m(米)的照明燈，選用發(fā)光角度為10-20°，直徑為10mm的子彈頭型LED，子彈頭型LED的發(fā)光體由底部的錐臺(tái)體和頂部的球缺體兩部分構(gòu)成；②對(duì)于照明范圍適中，照射距離在3m-5m之間的照明燈，選用發(fā)光角度為30-60°，直徑為10mm的圓頭型LED，圓頭型LED的發(fā)光體由底部的圓柱體和頂部的球缺體兩部分構(gòu)成；③對(duì)于照明范圍較小，照射距離≤3m的照明燈選用發(fā)光角度為90-120°的食人魚(yú)型LED，食人魚(yú)型LED的發(fā)光體為球缺體；④單體小功率LED的發(fā)光效率要求≥45Lm/W；B、根據(jù)對(duì)照明燈照明區(qū)域的具體要求的不同，將電路板(11)制造成規(guī)則或不規(guī)則平面或曲面，包括矩形(12)、弧面形(13)、球面形(14)、扇形(15)，使每個(gè)固定于其上的LED的發(fā)光范圍指向各自對(duì)應(yīng)的照明區(qū)域；C、在電路板上將所有單體LED按照先兩兩或多個(gè)并聯(lián)、再串聯(lián)的方法構(gòu)成若干個(gè)并-串聯(lián)支路(B)，各并-串聯(lián)支路(B)之間再并聯(lián)構(gòu)成并-串-并聯(lián)混合LED電路(3)；D、針對(duì)人類(lèi)眼睛具有視覺(jué)暫留的特點(diǎn)以及LED的高速反應(yīng)特性，采用功率DC/DC開(kāi)關(guān)元器件和PWM/PFM雙模脈沖控制電路構(gòu)成控制器(CT)對(duì)并-串-并聯(lián)混合LED電路(3)進(jìn)行脈沖控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于在所述步驟B中，所述LED的引線(xiàn)高度距固定其的電路板的距離控制為≥2mm，LED與LED之間的距離控制為≥10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于在所述步驟D中采用飽和壓降小、動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻≤0.05歐母的功率場(chǎng)效應(yīng)管(VT1)對(duì)所述并-串-并聯(lián)混合LED電路(3)進(jìn)行控制，且使效應(yīng)管(VT1)位于邏輯地的近地端。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于所述步驟C中LED按照如下方法挑選a.兩兩或多個(gè)LED并聯(lián)支路上的LED按照正向電流誤差在±5-10％范圍配用；b.所述并-串-并聯(lián)混合LED電路(3)中所有LED的正向電流誤差控制在±20％范圍以?xún)?nèi)。
全文摘要
一種節(jié)能、長(zhǎng)壽LED照明燈及其制造方法。該燈由透明的燈罩、底殼、LED群、電路板及控制器構(gòu)成。根據(jù)照明燈照度的要求確定單體小功率LED的數(shù)量、形狀和發(fā)光效率。各個(gè)單體LED按照兩兩或多個(gè)并聯(lián)、再串聯(lián)的連接方式構(gòu)成至少一個(gè)并－串聯(lián)支路，各并－串聯(lián)支路之間再并聯(lián)構(gòu)成一并－串－并聯(lián)混合LED電路，從而構(gòu)成LED群。電路板的形狀為規(guī)則或不規(guī)則平面或曲面?？刂破鲀?nèi)設(shè)有恒流控制電路，其的輸出端分別經(jīng)輸出電流反饋電路和穩(wěn)壓電源電路與負(fù)載LED群及雙模脈沖控制電路相聯(lián)，脈沖控制電路通過(guò)開(kāi)關(guān)電路控制負(fù)載LED群的亮或滅。本發(fā)明很好地利用了LED燈的發(fā)光及溫度特性，使所生產(chǎn)的Led照明燈具有大功率、高亮度、可大范圍照明、節(jié)能且壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK1719958SQ20041009180
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者彭洲龍 申請(qǐng)人:彭洲龍, 廣州市萬(wàn)京光電科技有限公司