專利名稱：一種基于全橋拓?fù)浞庋b結(jié)構(gòu)的高壓交流led燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED光源領(lǐng)域，特別涉及一種基于全橋拓?fù)浞庋b結(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈，具體說(shuō)是用于照明的高壓交流LED燈。
背景技術(shù)：
直流LED為封裝產(chǎn)業(yè)的研究主流，研究方向以改善芯片與SLUG之間的熱阻為方向，如覆晶與基板封裝等，芯片部分則是提升內(nèi)外部量子效率或光萃取，一般以LED材料的 角度作為研究方向，直流LED具有以下缺點(diǎn)
I.目前的直流LED僅能承受低壓直流，高壓或交流都可能使得發(fā)光二極管損壞，故使用上都必須配合直流轉(zhuǎn)換電路才能用于市電系統(tǒng)。2.低壓直流發(fā)光二級(jí)管正向?qū)òl(fā)光，反向低壓有漏電流但不發(fā)光，必須將發(fā)光二級(jí)管元件串并聯(lián)使用提高反向擊穿電壓，以防止反向電壓過(guò)高損壞發(fā)光二級(jí)管。該結(jié)構(gòu)單個(gè)LED損壞將嚴(yán)重影響回路，造成同一串聯(lián)組的發(fā)光二級(jí)管不亮。為減少該情況，需要減少串聯(lián)二極管數(shù)目，但是相對(duì)的會(huì)使得電路變長(zhǎng)，損耗變大，往往造成末端電壓不足，亮度不均勻。3.大功率低壓直流的LED芯片易因?yàn)殪o電(ESD)使得瞬間逆向電壓升高造成損壞，例如0美國(guó)第6547249B2號(hào)專利，利用外加一個(gè)反向并聯(lián)的二級(jí)管來(lái)產(chǎn)生保護(hù)電路的作用。4.將多個(gè)直流LED串聯(lián)可直接接到220V交流，但僅具有單邊伏安特性曲線；且由于上述2、3所述缺點(diǎn)，串入交流中，易被反向擊穿。高功率LED分為兩種封裝方式方式一為晶粒使用矩陣方式排列于金屬板基或陶瓷板基上固晶打線，但這種方式需要貴金屬材料作為連接線，及強(qiáng)大的主動(dòng)散熱系統(tǒng)。方式二為采用將一個(gè)晶圓分割為多個(gè)微晶粒，各晶粒間絕緣，利用導(dǎo)電材料串并聯(lián)。一個(gè)晶圓分害I]為微晶粒后，正向等效電阻提高約h倍(h為晶圓面積比上微晶粒面積)，再通過(guò)串聯(lián)，大大提高了正向區(qū)工作電阻(提高h(yuǎn)2倍)。利用該特殊結(jié)構(gòu)，直接接于高壓交流。但該芯片具有成本過(guò)高、晶粒間絕緣困難、過(guò)于集中的封裝方式導(dǎo)致散熱困難等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于全橋拓?fù)浞庋b結(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈，其特征在于，所述高壓交流LED燈為一個(gè)或多個(gè)交流LED芯片串聯(lián)，所述交流LED芯片是按照全橋割集封裝結(jié)構(gòu)或全橋封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝的LED芯片。該高壓交流LED燈可串聯(lián)鎮(zhèn)流電路接入高壓交流電源。所述全橋封裝結(jié)構(gòu)為將單個(gè)全橋拓?fù)涞陌l(fā)光二極管封裝在一塊芯片內(nèi)，該芯片內(nèi)發(fā)光二極管用電路按全橋拓?fù)溥B接，其單個(gè)全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是在全橋的兩個(gè)橋臂頂點(diǎn)上跨接一個(gè)發(fā)光二極管。所述全橋割集是單個(gè)橋式或多個(gè)橋式級(jí)聯(lián)拓?fù)涞母罴?，即至少包含I個(gè)發(fā)光二級(jí)管的最小割集；滿足串聯(lián)工作時(shí)，在高壓交流電壓正半周和負(fù)半周，割集內(nèi)都有一半及以上的發(fā)光二極管工作的優(yōu)化割集，所述割集封裝結(jié)構(gòu)是將一個(gè)割集內(nèi)的發(fā)光二級(jí)管封裝在I塊芯片內(nèi)，芯片內(nèi)發(fā)光二極管分別用電路按該割集拓?fù)溥B接，封裝方式包括晶粒按拓?fù)渑帕杏诮饘侔寤蛱沾砂寤瞎叹Т蚓€；單體封裝方式，將晶片分割為多個(gè)晶?；蛭⒕Я?，各晶粒按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，將輸入端作為引腳，晶片以電性引腳引出，將多塊芯片按照橋式或其級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接完整做為一個(gè)模塊，可將該模塊灌裝為一個(gè)模塊組。本發(fā)明有益效果是解決了普通低壓直流LED燈由于串聯(lián)數(shù)目不足容易被反向擊穿和僅具有單邊伏安特性的缺陷，全橋與全橋割集封裝結(jié)構(gòu)的LED模塊具有雙邊伏安特性曲線，反向偏壓維持為約2倍的正向PN結(jié)壓，不易被反向擊穿；割集封裝的多芯片連接以及多芯片多模塊串聯(lián)，解決了傳統(tǒng)單芯片高壓交流LED過(guò)于集中的封裝導(dǎo)致散熱困難、晶粒間絕緣困難的問(wèn)題。改變了 LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)為恒流恒功率電路的直流驅(qū)動(dòng)模式，不僅可與傳統(tǒng)熒光燈鎮(zhèn)流電路兼容，還可采用調(diào)頻、雙極性脈寬調(diào)制等控制技術(shù)，容易實(shí)現(xiàn)可調(diào)光和智能化的照明系統(tǒng)。


圖I是全橋封裝的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈原理電路示意圖。圖2是兩種全橋割集封裝的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理電路示意圖。圖3是全橋割集封裝的拓?fù)浣Y(jié)的高壓交流LED燈原理電路示意圖。圖4是單串高壓交流LED正向工作等效電路。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種基于全橋拓?fù)浞庋b結(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈，是一種用于照明的高壓交流LED燈；該交流LED燈采用橋式封裝結(jié)構(gòu)或割集封裝結(jié)構(gòu)。下面結(jié)合附圖對(duì)該結(jié)構(gòu)的工作過(guò)程做詳細(xì)說(shuō)明。下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。實(shí)施例I全橋封裝拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的220V市電壓LED燈
圖I為全橋封裝的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈原理電路示意圖。圖I中，由m個(gè)交流LED芯片串聯(lián)，采用電阻和電感限流的采用橋式封裝結(jié)構(gòu)的交流LED燈，其中，m為交流LED芯片串聯(lián)的級(jí)數(shù)，m值應(yīng)該與輸入的交流電壓匹配；其工作過(guò)程為當(dāng)輸入端電壓為正向時(shí)，發(fā)光二級(jí)管D1、D4和D5導(dǎo)通發(fā)光；當(dāng)輸入端電壓反向時(shí)，發(fā)光二級(jí)管D2、D3和D5導(dǎo)通發(fā)光；可見(jiàn)無(wú)論輸入電壓在正半周還是負(fù)半周，D5始終正向?qū)òl(fā)光，所以該結(jié)構(gòu)具有雙邊的伏安特性曲線。瞬時(shí)發(fā)光面積為導(dǎo)通發(fā)光二級(jí)管與總發(fā)光二級(jí)管數(shù)目之比3/5。DUD2、D3、D4與串聯(lián)的兩發(fā)光二級(jí)管反向并聯(lián)(例如D1與串聯(lián)的D5和D3反向并聯(lián)。D2與串聯(lián)的D5和D4反向并聯(lián))，反向電壓約為兩倍正向PN結(jié)壓，則不易被反向擊穿，且D5始終置于正向，可見(jiàn)交流LED芯片不易被反向擊穿。實(shí)施例2
圖2是兩種全橋割集封裝的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理電路示意圖。圖2(a)中，采用橋式割集封裝結(jié)構(gòu)的模塊化交流LED芯片，包括優(yōu)化割集割集I、割集2和割集3，割集I和割集2各有三個(gè)引出端，割集I由發(fā)光二級(jí)管Dl和D2割集封裝而成，割集2由發(fā)光二級(jí)管D3和D4割集封裝而成，割集3由發(fā)光二級(jí)管D5割集封裝而成；D1和D3的連接點(diǎn)為輸入正端，D2和D4的連接點(diǎn)為輸入負(fù)端；割集I、割集2和割集3連接為完整的全橋拓?fù)潆娐?，組成為一個(gè)模塊化的交流LED芯片，該模塊工作過(guò)程為當(dāng)輸入端電壓為正向時(shí)，交流LED芯片中的Dl、D4和D5導(dǎo)通發(fā)光；當(dāng)輸入端電壓反向時(shí)，交流LED芯片中的D2、D3和D5導(dǎo)通發(fā)光；可見(jiàn)無(wú)論輸入電壓在正半周還是負(fù)半周，D5始終正向?qū)òl(fā)光，該模塊具有雙邊的伏安特性曲線。割集I和割集2的瞬時(shí)發(fā)光面積為1/2，割集3瞬時(shí)發(fā)光面積為I。DU D2、D3、D4反向時(shí)與串聯(lián)的兩LED并聯(lián)(例如D1與串聯(lián)的D5和D3反向并聯(lián)。D2與串聯(lián)的D5和D4反向并聯(lián))，反向電壓約為兩倍正向PN結(jié)壓，則不易被反向擊穿；且D5始終正向?qū)?；可?jiàn)交流LED芯片不易被反向擊穿。圖2(b)中，采用橋式割集封裝結(jié)構(gòu)的模塊化交流LED芯片，包括優(yōu)化割集割集 I、割集2和割集3，割集I和割集2各有三個(gè)引出端，割集I由發(fā)光二級(jí)管Dl和D3割集封裝而成，割集2由發(fā)光二級(jí)管D2和D4割集封裝而成，割集3由發(fā)光二級(jí)管D5割集封裝而成；D1和D3的連接點(diǎn)為輸入正端，D2和D4的連接點(diǎn)為輸入負(fù)端；割集I、割集2和割集3連接為完整的全橋拓?fù)潆娐罚M成為一個(gè)模塊化的交流LED芯片，該模塊工作過(guò)程為當(dāng)輸入端電壓為正向時(shí)，交流LED芯片中的Dl、D4和D5導(dǎo)通發(fā)光；當(dāng)輸入端電壓反向時(shí)，交流LED芯片中的D2、D3和D5導(dǎo)通發(fā)光；可見(jiàn)無(wú)論輸入電壓在正半周還是負(fù)半周，D5始終正向?qū)òl(fā)光，該模塊具有雙邊的伏安特性曲線。割集I和割集2的瞬時(shí)發(fā)光面積為1/2，割集3瞬時(shí)發(fā)光面積為I。D1、D2、D3、D4反向時(shí)與串聯(lián)的兩正向LED并聯(lián)(例如D1與串聯(lián)的D5和D3反向并聯(lián)。D2與串聯(lián)的D5和D4反向并聯(lián))，反向電壓約為兩倍正向PN結(jié)壓，則不易被反向擊穿；且05始終正向?qū)ǎ豢梢?jiàn)交流LED芯片不易被反向擊穿。實(shí)施例3全橋割集封裝的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的市電LED燈，
圖3是全橋割集封裝的拓?fù)浣Y(jié)的高壓交流LED燈原理電路示意圖。圖中，由I-N級(jí)Vi串聯(lián)組成全橋割集封裝的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的市電LED燈，其中Vi代表圖2(a)或圖2(b)所示的全橋割集封裝的LED芯片連接成完整的全橋電路的交流LED模塊，其中，N為交流LED模塊串聯(lián)的級(jí)數(shù)，應(yīng)該與輸入的交流電壓匹配；工作電流If、等效串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻;該模塊包含5個(gè)發(fā)光二極管，其參數(shù)為I =30mA、V*=8.0V >Rjf=90Q、1%-lOOmA、B^02W。采用14個(gè)模塊與2. 3K電阻串聯(lián)為一組，四組并聯(lián)，直接接到220V工頻電壓上。該燈管額定功率17W，加濾光罩后約45流明每瓦。實(shí)施例4
圖4為電感限流的高壓交流LED燈。圖4中，設(shè)普通日光燈管的電子整流器的逆變器輸出等效為額定頻率為/HZ有效值為&的交流電壓，橋臂阻抗為Zl并聯(lián)電容阻抗為Zc。模塊和芯片脈沖電流最大值為。由于在工頻電壓下電感感抗較小，利用普通日光燈管電子整流器工作頻車/力
20KHz-50KHz的特點(diǎn)，將LED燈和電感串接入電子整流器，以提高電感感抗，減小電感體積。采用實(shí)施例3所述交流LED模塊；用5個(gè)模塊串聯(lián)O. 5K電阻為一組，6組并聯(lián)后串接2. ImH電感，直接接入電子起輝器日光燈座，替換21W高頻熒光燈；該燈管額定功率8W，加濾光罩后約60流明每瓦；以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)
權(quán)利要求
1.一種基于全橋拓?fù)浞庋b結(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈，其特征在于，所述高壓交流LED燈為一個(gè)或多個(gè)交流LED芯片串聯(lián)，所述交流LED芯片是按照全橋割集封裝結(jié)構(gòu)或全橋封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝的LED芯片；所述高壓交流LED燈串聯(lián)鎮(zhèn)流電路后接入高壓交流電源； 所述全橋割集是將單個(gè)橋式拓?fù)浠蚨鄠€(gè)橋式級(jí)聯(lián)拓?fù)浞指顬槎鄠€(gè)割集，即包含I個(gè)及.1個(gè)以上發(fā)光二級(jí)管的最小割集；多個(gè)割集串聯(lián)工作時(shí)，在高壓交流電壓正半周和負(fù)半周，割集內(nèi)都有一半及以上的發(fā)光二極管工作的優(yōu)化割集。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于全橋拓?fù)浞庋b結(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈，其特征在于，所述全橋封裝結(jié)構(gòu)為將單個(gè)全橋拓?fù)涞陌l(fā)光二極管封裝在一塊芯片內(nèi)，該芯片內(nèi)發(fā)光二極管用電路按全橋拓?fù)溥B接，其單個(gè)全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是在全橋的兩個(gè)橋臂頂點(diǎn)上跨接一個(gè)發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于全橋拓?fù)浞庋b結(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈，其特征在于，所述割集封裝結(jié)構(gòu)是將一個(gè)割集內(nèi)的發(fā)光二級(jí)管封裝在I塊芯片內(nèi)，芯片內(nèi)發(fā)光二極管分別用電路按該割集拓?fù)溥B接，封裝方式包括晶粒排列于金屬板基或陶瓷板基上固晶以后，一個(gè)或多個(gè)晶粒串聯(lián)作為一個(gè)發(fā)光二極管，各發(fā)光二極管按該割集拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)打線連接；單體封裝方式，將晶片分割為多個(gè)晶?；蛭⒕Я?，一個(gè)或多個(gè)晶粒串聯(lián)作為一個(gè)發(fā)光二極管，各發(fā)光二極管按該割集拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，將輸入端作為引腳，晶片以電性引腳引出，將多塊芯片按照橋式或其級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接完整做為一個(gè)模塊，將該模塊灌裝為一個(gè)模組。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了屬于LED光源領(lǐng)域的一種基于全橋拓?fù)浞庋b結(jié)構(gòu)的高壓交流LED燈，將多個(gè)具有全橋結(jié)構(gòu)的交流LED芯片或模塊串聯(lián)，通過(guò)串聯(lián)一個(gè)限流電抗或傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流電路，能同時(shí)工作于交流電壓的正半周和負(fù)半周，直接使用高壓交流供電。本發(fā)明具有全橋結(jié)構(gòu)的交流LED芯片或模塊具有雙邊的伏安特性曲線和反向過(guò)壓保護(hù)，解決了普通LED容易被反向擊穿和僅具有單邊伏安特性的缺陷，不僅可與傳統(tǒng)熒光燈鎮(zhèn)流電路兼容，還可采用調(diào)頻、雙極性脈寬調(diào)制等控制技術(shù)，容易實(shí)現(xiàn)可調(diào)光和智能化的照明系統(tǒng)。是用于照明的節(jié)能產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102638926SQ20121012364
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者劉曉博, 王建平, 陳銘華 申請(qǐng)人:劉曉博