CN101201157B - 一种单端led节能灯及其驱动电路 - Google Patents

一种单端led节能灯及其驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单端替换型LED节能灯,其包括若干LED光源,整体为一柱形,其还包括由后向前依次连接的一金属接头、一灯座、一驱动电路、一风扇、一散热座、一LED光板、一透镜;所述的灯座及散热座均为筒状构件,所述金属接头设置在该灯座尾部,所述驱动电路板设置在该灯座内,所述风扇及LED光板设置在该散热座内,所述透镜设置在所述散热座前部;所述的金属接头的电极、驱动电路板、风扇与LED光板电性连接。本发明还公开了一种用于前述灯的驱动电路,其包括一AC/DC电源模块,该模块包括依次串接的整流电路、隔离变压电路、恒流电路;市电交流电源连接该整流电路的输入端,该恒流电路的输出端连接LED光板。

Description

一种单端LED节能灯及其驱动电路
技术领域
[0001] 本发明涉及LED灯具,具体的涉及一种采用设有恒流驱动电路、可以直接替代现 有白炽灯泡或荧光灯的单端LED节能灯及其驱动电路。 [0002] 背景技术
[0003] 现有技术中灯具,白炽灯为第一代照明灯具,采用金属丝通电发光原理,其功耗较 大、使用寿命较短,且其光效率低,但是其安装使用简便、价格低廉,使用范围广泛;现有技 术中的荧光灯属于气体放电灯,又称热阴极低气压水银荧光灯,它逐步代替了白炽灯而成 为第二代主流照明光源,其光效、寿命较白炽灯有了较大进步,但是其功耗仍然较大;其小 部分沿用了原有白炽灯的灯座等灯具,大部分另外开发了专用灯架。随着固体照明技术的 发展,集多种优点于一身的LED照明正逐步向第三代主流光源迈进。LED光源改变了白炽 灯钨丝发光与荧光灯三基色粉发光的原理,是利用电场发光,具有光效高、无辐射、寿命长、 低功耗和环保的优点。LED光源的光谱几乎全部集中在可见光频段,发光效率高达90%以 上,接近电光转换的极限;且其光线质量高,基本上无辐射,不含汞等有害物质,寿命终结后 也容易处理,属于典型的绿色环保照明光源;而寿命更是达到了 IO万小时以上,可靠耐用, 维护成本低。虽然LED光源具有了如此多的优点,但由于单位制造成本比较高、散热不良等 问题没有较好的解决等因素的影响,目前在普通照明中还没有得到大量的普及使用,尤其 是没有解决如何充分利用现有的白炽灯、荧光灯灯座资源的问题,如果用户要采用新的LED 光源,往往就必须拆除荧光灯灯座,而重新安装新的LED灯座,导致更换时成本较高。 [0004] LED光源通常需要专门的驱动电路来保障其正常工作。由于大功率LED的每瓦制 造成本很高(目前一般在十到二十元/瓦),所以驱动一个3瓦以上大功率LED时,光源的 成本相对驱动的成本要高的多,因此做好驱动电路显得相当重要。现有技术中的大功率LED 驱动电路,都是采用恒电压的驱动方式,这种方式的缺点就是随着电路的电流变化,LED的 亮度会不一致,同时也会因为LED组里面某个LED的损坏使得整体的电流变大,容易导致整 个LED组损坏和寿命縮短,因而这种驱动电路急需改良。
发明内容
[0005] 为了解决现有技术中LED灯具所存在的上述不足,本发明目的之一在于,提供一 种采用LED光源作为光源、并可直接替换现有白炽灯泡或荧光灯、可达到节能、环保和提高 照明质量的单端替换型LED节能灯;
[0006] 本发明目的之二在于,提供一种用于上述单端替换型LED节能灯的驱动电路。 [0007] 本发明为实现上述目的,所提供的技术方案是:
[0008] —种单端替换型LED节能灯,其包括若干LED光源,整体为一柱形,其特征在于,其 还包括由后向前依次连接的一金属接头、一灯座、一驱动电路板、一风扇、一散热座、一 LED 光板、一透镜;所述的灯座及散热座均为筒状构件,所述金属接头设置在该灯座尾部,所述 驱动电路板设置在该灯座内,所述风扇及LED光板设置在该散热座内,所述透镜设置在所 述散热座前部;所述的金属接头的电极、驱动电路板、风扇与LED光板电性连接。[0009] 所述的单端替换型LED节能灯,其特征在于:所述的LED光板,是一设置有依次串 接的若干LED的PCB板,且其复合有一散热金属板层,该板与各LED散热片接触,且同时也 与所述散热座接触。通常,LED是通过焊接的方式与散热金属板紧密结合,散热金属板再固 定在散热座上。
[0010] 所述的单端替换型LED节能灯,其特征在于:所述的散热座为一空心齿轮状金属 构件,其座壁后端面上设有若干向前延伸至其中部的通风孔;
[0011] 所述的风扇也设有一散热底座,该散热底座的底面与所述PCB板的散热金属板层 接触;该座的底而与灯座采用螺丝连接。
[0012] 所述的单端替换型LED节能灯,其特征在于:其还包括一反光灯杯,其为一开口向 前、内侧壁为一反光面的喇叭状构件,其设置在所述散热座前部内侧壁与所述LED光板之 间。
[0013] 所述的单端替换型LED节能灯,其特征在于:所述的透镜,是凸透镜、凹透镜或平
镜之一。
[0014] 所述的单端替换型LED节能灯,其特征在于:所述的金属接头,是与PLC管G24接 口或与E27 、 E14、 E40接口或其他接口之一配套使用的接头,并可直接连接在该接口上。 [0015] —种用于前述单端替换型LED节能灯的驱动电路,其特征在于:其包括一AC/DC电 源模块,该模块包括依次串接的整流电路、隔离变压电路、恒流电路;市电交流电源连接该 整流电路的输入端,该恒流电路的输出端连接所述的LED光板。
[0016] 所述的单端替换型LED节能灯驱动电路,其特征在于:所述的恒流输出电路,由一 比较器TL431及一电流放大电路连接而成。
[0017] 所述的单端替换型LED节能灯驱动电路,其特征在于:所述整流电路与隔离变压 电路之间还设有功率因数校正电路;所述交流电源输入端与整流电路之间,还串接有一共 模方式的电磁兼容电路。
[0018] 所述的单端替换型LED节能灯驱动电路,其特征在于:所述整流电路与隔离变压 电路之间还串接有一功率因数校正电路;所述隔离变压电路与恒流输出电路之间还设有一 滤波电路。
[0019] 本发明提供的单端替换型LED节能灯由于采用了 LED光板作为光源,该LED光板 带设有散热金属板,再配合齿轮形散热座结构,使散热面积大大增加,且散热座的外壁及内 壁大部都直接暴露于空气中,再加上其内置风扇,可以更为及时、有效地散去LED光源工作 时所产生的热量,较好的解决了大功率LED光源散热的难题,因此,本发明提供的灯所采用 的LED光源,可以是1〜16W甚至更大的大功率LED,其数量可以为1〜30,并根据实际要 求可再增加或减少。
[0020] 本发明提供的单端替换型LED节能灯的LED光板上所承载的LED是采用侧面发光 的方式,其光线经散热座内侧壁或灯杯反光后再射出灯外;具体的,其再配配合散热座内侧 壁或灯杯反光的聚光结构,可将整个LED光板发出的光线汇集后全部照射在前部透镜上: 若其前部安装的是凸透镜,则将光线汇聚后射向较小的被照区域,可以充分发挥LED灯光 效高的优点,提高被照区域的光照度;若其前部安装的是凹透镜,则将光线发散后再射向较 大的被照区域,可以解决点光源的照射区域偏小的问题。
[0021] 同时,本发明提供的单端替换型LED节能灯的后部设有与现有PLC管G24接口或与E27接口之一配套使用的金属接头,并且内置了驱动电路,使用时无需对原有线路及灯
座做任何改变,即可将其整体安装到该灯座上,达到轻松实现替换现有的白炽灯及荧光灯
的目的,并没有增加刚换成本及造成资源浪费。其也可作为独立光源使用。
[0022] 本发明提供的驱动电路,由于其采用了恒流电路和恒流驱动的工作方式,能有效
解决LED的亮度均匀性和LED寿命的问题;工作时可以避免因为LED组里面某个LED的损
坏使得整组的电流变大,进而导致整个LED组损坏和寿命縮短;并且由于其采用了输入输
出隔离方式,输出端安全可靠凍用了 EMC电路,能有效抑制电磁干扰;采用本发明的灯具,
其功耗低,亮度强, 一只功率为16瓦的LED灯管,其照明亮度可以相当于80瓦的日光灯;同
时本发明提供的大功率LED驱动器的电路设计合理、制造成本低廉;在本发明的制造过程、
使用过程,避免了日光灯的汞污染问题,符合环保标准;其光线亮度可以自动调节,使照明
亮度符合照明要求,同时节约能源;更不会出现玻璃日光灯的玻璃破裂等安全问题。
[0023] 本发明的优点在于:本发明提供的单端替换型LED节能灯,其结构合理,散热性能
好,具有节能、环保、安全、使用寿命长、消除频闪、免维修等优点,且在现有所有使用白炽灯
或荧光灯的地方,在不改变其灯座的条件下,直接用其替换下现有灯即可,节省了大量的财
力和物力。本发明可广泛应用于写字楼、仓库、食堂、礼堂、住宅、宾馆、走道以及楼梯、墙壁
等地方。
[0024] 下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。 附图说明
[0025] 图1是本发明实施例1灯的立体结构示意图;
[0026] 图2是图1的立体装配结构示意图;
[0027] 图3是本发明实施例1的驱动电路结构框图;
[0028] 图4是本图3的电路原理示意图;
[0029] 图5是实施例2中灯立体结构示意图;
[0030] 图6是实施例2的立体装配结构示意图。
具体实施方式
[0031] 实施例1 :参见图1〜图2,本发明提供的一种单端替换型LED节能灯l,其包括若 干LED光源,其整体为一柱形,其还包括由后向前依次连接的一金属接头2、一灯座3、一驱 动电路板4、一风扇5、一散热座6、一 LED光板7、一透镜8 ;所述的灯座3及散热座6均为 筒状金属构件,所述金属接头2设置在该灯座3的尾部,所述驱动电路板4上设有一驱动电 路,其被设置在该灯座3内,所述风扇5及LED光板7设置在该散热座6内,所述透镜8设 置在所述散热座6前部;金属接头2的电极、驱动电路板4、风扇5与LED光板7相互电性 连接;其还包括一反光灯杯9,其为一开口向前、内侧壁为一反光面的喇叭状构件,其设置 在所述散热座6前部的内侧壁与所述LED光板7之间,将该光板7置于其内。 [0032] 前述的LED光板7,是一设置有依次串接的若干LED 71的PCB板,且其复合有一散 热金属板72层,该板72与各LED 71的散热片接触,且同时也与所述散热座6接触,本实施 例中,其LED 71是通过焊接的方式与散热金属板72紧密结合,散热金属板72再固定在散 热座6上。[0033] 前述的散热座6为一空心齿轮状铝制构件,其座壁后端面上设有若干向前延伸至
其中部的通风孔61 ;所述的风扇5也设有一散热底座51,该散热底座51的底面与所述PCB
板7的散热金属板72层接触;该座51的底面与灯座6采用螺丝连接。
[0034] 所述的透镜8,是凸透镜、凹透镜或平镜之一 ;本实施例中采用的是具有聚光效果
的凸透镜8。
[0035] 所述的金属接头2,本实施例中是与E27接口配套使用的螺旋型接头2,其可直接 连接在该接口上。
[0036] 参见图3、图4,一种用于前述单端替换型LED节能灯1的驱动电路,其包括依次串 接的交流电源输入端、EMC电路、整流电路、功率因数校正电路、隔离变压电路、恒流输出电 路,其输入端连接市电,其输出端连接LED灯组。具体的,本实施例中提供了包括分别由8 个发光二极管组成的灯组,其中每个灯组的各发光二极管依次串联;该灯组的两端连接所 述驱动电路的输出端;其他实施例中,也可设置多组LED灯组,其相互并联连接在该驱动电 路的输出端。前述的LED恒流驱动电路,其具体地包括一电源模块,该模块包括连接市电的 交流电源输入端,并依次顺序连接有一共模方式EMC电路、一整流电路、一功率因数校正电 路、一隔离变压电路、一恒流输出电路,该恒流输出电路再连接接灯组。本实施例中采用的 发光二极管为1W 350MA的LED,其数量最少为可为1〜28个,或更多。图2中示出了一个 灯组。所述的恒流输出电路,由一比较器TL431及一电流放大电路连接而成。前述的功率 因数校正电路包括一控制集成块及一电流感应电路,该集成块地控制输入端连接PC817电 流感应电路,其控制输出端与隔离变压电路的电压输入线圈的负极端(图2中的5端)、接 零之间设一个场效应管Q2。 PC817电流感应电路感应并导通电流后,控制输入端得电,控制 输出端则开启场效应管Q2,场效应管Q2再控制电压输入线圈电路的导通。实现输入功率因 数的校正和功率输出。前述的隔离变压电路为一互感线圈L3,其将从交流电输入端得到的 电流,经互感线圈L3的变压隔断,再输送给恒流输出电路,可减小电路中的电流强度的波 动影响,对输出端实现安全供电。
[0037] 在该恒流输出电路中,隔离变压电路的电压输出端的正极端正接二极管D7后,还 接有滤波电路(线圈L2)。滤波电路的后端接三极管Ql的集电极,隔离变压电路的电压输 出端的负极端接三极管Ql的发射极,灯组的负极端经电阻接三极管Ql的基极。三极管Ql 的集电极正接比较器TL431,比较器TL431负极接零,灯组正极端经电阻接比较器TL431控 制端。比较器TL431控制端实时感应流经灯组的电流的变化,并恒流控制,使三极管Ql集 电极的电流处于设定的电流范围内。这样发射极输出的电流就会在±2%的波动范围内,并 提供大功率的电流输出。
[0038] 实施例2 :参见图4、图5,本发明提供的一种述单端替换型LED节能灯及其驱动电 路,其基本结构与实施例1相同,其不同之处在于,其所述单端替换型LED节能灯1所采用 的金属接头2,是与PLC管G24接口配套使用的四方形接头,其包括一插头本体21及设置在 该本体21上的两个金属电极22,其可直接插接在该G24接口上;其所采用的透镜8,是具有 散光效果的凹透镜,具体是双面凹透镜。
[0039] 在其他实施例中,所述的金属接头2,还可以是与是与如E14、E40等配套使用的其
他灯座接口的各种接头;所述的透镜8还可以是平镜或其他类型的凸透镜、凹透镜。
[0040] 如本发明上述实施例所述,采用与其相同或相似结构而得到的其他单端替换型LED节能灯及其驱动电路,均在本发明保护范围内。

Claims (1)

  1. 一种单端替换型LED节能灯,其包括若干LED光源,整体为一柱形,其特征在于,其还包括由后向前依次连接的一金属接头、一灯座、一驱动电路板、一风扇、一散热座、一LED光板、一透镜;所述的灯座及散热座均为筒状构件,所述金属接头设置在该灯座尾部,所述驱动电路板设置在该灯座内,所述风扇及LED光板设置在该散热座内,所述透镜设置在所述散热座前部;所述的金属接头的电极、驱动电路板、风扇与LED光板电性连接;所述的LED光板,是一设置有依次串接的若干LED的PCB板,且其复合有一散热金属板层,该板与各LED散热片接触,且同时也与所述散热座接触;所述的散热座为一齿轮状金属构件,其座壁后端面上设有若干向前延伸至其中部的通风孔;所述的风扇也设有一散热底座,该散热底座的底面与所述PCB板的散热金属板层接触;其还包括一反光灯杯,其为一开口向前、内侧壁为一反光面的喇叭状构件,其设置在所述散热座前部内侧壁与所述LED光板之间;所述的透镜,是凸透镜、凹透镜或平镜之一;所述的金属接头,是与PLC管G24接口或与E27、E14、E40接口之一配套使用的接头,并可直接连接在该接口上。
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