CN102378444A - Led灯及其驱动电路 - Google Patents

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CN102378444A CN201110174628XA CN201110174628A CN102378444A CN 102378444 A CN102378444 A CN 102378444A CN 201110174628X A CN201110174628X A CN 201110174628XA CN 201110174628 A CN201110174628 A CN 201110174628A CN 102378444 A CN102378444 A CN 102378444A
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Abstract

本发明披露了LED灯及其驱动电路。一种LED灯驱动电路包括：热敏电阻，具有一个端子，通过该端子来施加外部电压；AC-DC转换单元，连接至热敏电阻的另一个端子，并且将施加至热敏电阻的另一个端子上的AC电压转换为DC电压；以及DC-DC转换单元，将来自AC-DC转换单元的DC电压转换为驱动LED灯所需的DC电压。

Description

LED灯及其驱动电路
相关申请的交叉参考
本申请要求于2010年8月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2010-0077571号的优先权，其披露的内容结合于此以供参考。
技术领域
本发明涉及发光二极管(LED)灯及其驱动电路，更具体地，涉及一种可以通过确保卤素灯稳压器和LED灯之间的兼容而稳定地驱动LED的LED灯，以及一种可以改善LED插件板和驱动LED的控制电路板之间的连接的LED灯。
背景技术
通常，卤素灯是白炽灯的一种，并且是一种卤素材料被注入到玻璃灯泡中以抑制钨蒸发的灯。与白炽灯相比，这样的卤素灯更亮且具有更长的使用寿命。因此，卤素灯被广泛用作舞台灯光或者是室内照明源。然而，由于卤素灯消耗大量的功率并产生大量的热量，所以，它常会引起安全事故，诸如，火灾或烧伤。因此，卤素灯最近被LED灯所取代，LED灯消耗很少的功率，产生很少热量并具有优良的发光效率。
由于传统的卤素灯使用一个专用的稳压器，且典型的LED灯使用一个专用的稳压器，比如SMPS，所以，降低了卤素灯和LED灯之间的兼容性。即，在卤素光源被LED取代且卤素灯稳压器被用在LED灯中的情况下，出现了闪烁，并且驱动电路中的元件被高温损坏。另外，LED由于高温而被损坏，从而降低了LED的寿命。为了解决这些问题，增加了一种专用的LED稳压器，或者是设计了一种新的卤素灯稳压器。然而，安装一种新的稳压器或者是修理传统的稳压器导致了额外的费用。
另外，就结构而言，当其上安装有LED的LED插件板与其上安装有LED驱动电路的控制电路板连接时，需要通过焊接处理(使用电线或者线束)的电气互连。因此，制造工艺和电路结构变得复杂，由此导致了可靠性的降低。
发明内容
本发明的一个方面是提供了一种可以通过确保卤素灯稳压器和LED灯之间的兼容性而稳定地驱动LED的LED灯，一种能够改善LED插件板和用于驱动LED的控制电路板之间的连接的LED灯。
本发明的一个方面还提供一种LED灯驱动电路，包括：热敏电阻，具有一个端子，通过该端子来施加外部电压；一个AC-DC转换单元，连接至热敏电阻的另一个端子，并且将施加至热敏电阻的另一个端子上的AC电压转换为DC电压；以及一个DC-DC转换单元，将来自AC-DC转换单元的DC电压转换为驱动LED灯所需的DC电压。
可以将热敏电阻连接至从卤素灯稳压器提供的外部电压。
DC-DC转换单元可以由升压型、降压型和升降压型中的一种来实现。
DC-DC转换单元可以连接至包含至少一个LED的LED模块。
根据本发明的另一个方面，提供一种LED灯，包括：LED插件板，在其上安装了至少一个LED；控制电路板，在其上安装了操作LED所需的控制电路，在控制电路一侧处设置连接至LED的端子；卡边沿连接器，连接LED插件板和控制电路板，所述卡边沿连接器包括控制电路板的端子插入其中的凹槽。
可以在卡边沿连接器的凹槽内设置连接至控制电路板的端子的端子。
卡边沿连接器的一侧可以连接至LED插件板，而卡边沿连接器的另一侧可以连接至控制电路板，从而LED和LED控制电路电连接在一起。
卡边沿连接器还包括在凹槽内的突出部，突出部通过根据插入到卡边沿连接器的控制电路板的厚度调整突出部的高度来固定控制电路板。
LED灯还包括在LED插件板和控制电路板之间的热沉。
LED灯还包括设置在控制电路板侧并连接至外部连接端子的连接插脚。
附图说明
根据结合附图的以下的详细描述，可以更加清楚地理解本发明的以上和其他方面，特征和其他优点，其中：
图1为根据本发明实施方式的LED灯驱动电路的框图；
图2为根据本发明实施方式的LED灯驱动电路的电路图；
图3为当将卤素灯应用至传统的卤素灯稳压器时卤素灯稳压器的输出波形图；
图4A和图4B为当将LED灯应用至传统的卤素灯稳压器时卤素灯稳压器的输出波形图；
图5A和图5B为根据输入电容器的电容的卤素灯稳压器的输出波形图；
图6A、6B和图7A、7B为在应用了热敏电阻的情况和没有应用热敏电阻的情况下稳压器的输出波形图；
图8A～图10示出了根据本发明另一个实施方式的LED灯的结构。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。然而，本发明可以以很多不同的方式来实施，并不能被解释为限于这里所描述的实施方式。当然，提供了这些实施方式使得本发明更透彻和完整，并向本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。在附图中，为清楚起见，放大了各层的厚度和各区域。图中相同的参考标号表示相同的元件，因此将省略它们的详细描述。
图1为根据本发明实施方式的LED灯驱动电路的框图。参照图1，LED灯驱动电路100包括热敏电阻10、AC-DC转换单元20以及DC-DC转换单元30。LED灯驱动电路100通过外部电压驱动LED模块。外部电压可以是从卤素灯稳压器施加的电压，LED灯驱动电路100可以被用作驱动取代了传统的卤素灯的LED灯的电路。即，LED灯驱动电路100可以使用传统的卤素灯稳压器来操作。
具体地，LED灯驱动电路100包括连接至从卤素灯稳压器等提供的外部电压的热敏电阻10。热敏电阻10通过在施加初始电压时限制突入电流来防止瞬时过电流。因此，可以保护电路元件，并且可以确保与连接至外部电压的卤素灯稳压器的兼容性。将在下面对热敏电阻10作详细的描述。AC-DC转换单元20连接至热敏电阻10，并将从热敏电阻10输入的AC电压转换为DC电压。DC-DC转换单元30接收来自AC-DC转换单元20的DC电压，并且将该DC电压转换为适于LED驱动的DC电压。
根据将被转换的输入电压是否高于或低于以期望的操作电流驱动LED所需的电压，或输入电压是否从高电平改变到低电平，来确定DC-DC转换单元30的选择和相互的连接。作为一个实例，当输入电压高于LED电压时，使用降压变换器，当输入电压低于LED电压时，使用升压变换器。当输入电压从高电平改变到低电平时，可以使用降压变换器。
图2为根据本发明实施方式的LED灯驱动电路的电路图。参照图2，外部电压AC1和AC2连接至LED灯驱动电路100的一侧，而LED模块40连接至LED灯驱动电路100的另一侧。外部电压AC1和AC2可以是从卤素灯稳压器输入的电压。LED灯驱动电路100包括连接至外部电压AC1和AC2的热敏电阻10、连接至热敏电阻10的AC-DC转换单元20以及连接至AC-DC转换单元20的DC-DC转换单元30。在该实施方式中，DC-DC转换单元30使用非隔离型的降压变换器。然而，如上所述，可以根据以期望的操作电流驱动LED所需的电压来改变DC-DC转换单元30。
在下文中，将描述用来取代传统的卤素灯稳压器的LED灯的特性以说明根据本发明实施方式的LED驱动电路100的特性。
图3为当将卤素灯应用至传统的卤素灯稳压器时卤素灯稳压器的输出波形图。由于卤素灯以AC电压工作，所以产生了具有适于驱动卤素灯的输出电压(比如，12V)的输出信号。图3示出了以50kHz的频率执行脉宽调制(PWM)转换时卤素灯稳压器的输出电压。卤素灯稳压器的输出电压为12Vrms。在这种情况下，需要将AC电压转换成DC电压的AC-DC转换单元，以接收卤素灯稳压器的AC输出电压并且驱动LED模块。如图3所示，需要平滑电容器(smoothing capacitor)，以去除波形中出现的截止周期(off period)。
图4A和图4B为当将LED灯应用至传统的卤素灯稳压器时，卤素灯稳压器的输出波形图。具体地，图4A和图4B示出了当将同样的LED灯应用至由不同的厂商制造的卤素灯稳压器时，卤素灯稳压器的输出波形图。如图所示，很难确保由于不同的稳压器输出波形而导致的兼容性，从而可能出现卤素灯稳压器的输出电压没有达到LED灯的驱动电压的时间段。当输入的最小电压没有达到LED灯驱动电压时，LED不能开启，或可能出现闪烁。
为了防止这样的现象，需要提高稳压器输出电压的最小电压。可以通过增加输入电容器的电容来提高稳压器输出电压的最小电压。图5A和图5B为根据输入电容器的电容的卤素灯稳压器的输出波形图。具体地，图5A示出了输入电容器的电容增加时卤素灯稳压器的输出波形图，而图5B示出了输入电容器的电容减少时卤素灯稳压器的输出波形图。当输入电容器的电容增加时(图5A)，卤素灯稳压器的最小输出电压(约8.1V)高于LED驱动电压(约6.8V)。同时，当输入电容器的电容减少时(图5B)，卤素灯稳压器的最小输出电压(约5.3V)低于LED驱动电压(约6.8V)。因此，出现了输出电压没有达到驱动电压的电平的时间段。即，LED灯仅在卤素灯稳压器的最小输出电压高于LED驱动电压时，才能正常工作。
然而，当电容器的电容增加时，输入电流增加，并且内部元件(比如FET)的击穿电压增加，这导致了元件被损坏。某一驱动电路限制了输入电流。因此，由于当输入具有预定幅值以上的电流时保护电路操作，所以LED不被开启。因此，根据本发明的实施方式，可以通过增加电容器的电容以使卤素灯稳压器的最小输出电压高于LED驱动电压来确保卤素灯稳压器和LED灯的兼容性。此外，通过在LED驱动电路中安装热敏电阻，可以防止过电流在卤素灯稳压器和AC-DC转换单元间流动。即，通过在卤素灯稳压器和LED驱动电路之间安装热敏电阻10，可以防止由于电容器的增加的电容而导致的过电流或者突入电流。此外，可以保护内部电路元件，并且可以确保卤素灯稳压器和LED灯之间的兼容性，从而稳定地驱动LED。
图6和图7为在应用了热敏电阻的情况和没有应用热敏电阻的情况下的稳压器输出波形图。具体地，图6A示出了没有应用热敏电阻的情况，图6B示出了应用了热敏电阻的情况。如图6A所示，当没有应用热敏电阻时，过度地出现突入电流。由于突入电流，内部元件可能被损坏。此外，由于保护电路的操作，LED不能开启。然而，如图6B所示，当应用了热敏电阻时，只有小范围的突入电流出现。
图7A和图7B为在应用了热敏电阻的情况和没有应用热敏电阻的情况下的稳压器输出波形图。参照图7A，在由圆形标注的部分处，输出电流瞬时地增加。因此，输出电流是不稳定的，并且输出电压是不恒定的且是不稳定的，如箭头所示。另一方面，参照图7B，当应用了热敏电阻时，如箭头所示，稳压器输出电压是稳定的。
图8～图10为根据本发明另一个实施方式的LED灯的结构。图8A示出了LED插件板1和控制电路板2连接在一起之前的LED灯的结构，而图8B示出了使用卡边沿连接器3将LED插件板1和控制电路板2连接之后LED灯的结构。参照图8A和图8B，根据本发明实施方式的LED灯包括其上安装了至少一个LED 4的LED插件板1、其上安装了LED 4操作所需的控制电路的控制电路板2以及连接LED插件板1和控制电路板2的卡边沿连接器3。
具体地，LED操作所需的控制电路安装在控制电路板2上。控制电路板2包括电连接至LED的端子2a。形成在控制电路板2上的端子2a电连接至形成在卡边沿连接器3内的连接端子(未显示)。卡边沿连接器3包括控制电路板2的端子插入其中的凹槽。因此，在其上安装了LED 4的LED插件板1和在其上安装了LED驱动控制电路的控制电路板2可以通过端子之间的卡边沿连接而电连接在一起，而无需诸如单独的线或者线束的互连结构。由于不需要额外的焊接处理，所以简化了LED灯的制造工艺，并提高了LED灯的可靠性。如有必要，可以容易地替换LED插件板1或控制电路板2。
图9为卡边沿连接器的透视图。参照图9，卡边沿连接器3具有连接至LED插件板1的顶面以及通过卡边沿连接而连接至控制电路板2的凹槽。在凹槽内形成至少一个突出部3a。可以通过插入到凹槽中的控制电路板2的厚度来调整突出部3a的高度。即，随着控制电路板2被插入到卡边沿连接器3，突出部3a被由控制电路板2施加的压力推向内壁面。结果，由于凹槽的宽度根据控制电路板2的厚度而被调整，控制电路板2可以被固定在卡边沿连接器3内。尽管未详细示出，但可以在凹槽内形成端子，以通过卡边沿连接器3将控制电路板2电连接至LED插件板1。
图10为根据本发明实施方式的LED灯的分解透视图。根据本发明实施方式的LED灯包括其上安装了至少一个LED 4的LED插件板1、其上安装了LED驱动电路的控制电路板2、将控制电路板2连接至LED插件板1的卡边沿连接器3、设置在LED插件板1和控制电路板2之间的热沉6以及设置在LED插件板的发光面上的透镜5。
如上所述，LED插件板1和控制电路板2可以通过卡边沿连接器3以一种简单的结构插入和连接在一起，而无需单独的互连或者焊接。热沉6将热量从LED驱散到外部。热沉6可以由具有高的热传导率的金属材料制成，以更容易散热。另外，可以设置插脚结构以增加热沉6的表面面积。同时，可以将透镜5设置在LED 4的发光面上以确定入射角和光分布形式。另外，可以在控制电路板2一侧进一步设置连接至外部电压的连接插脚2b。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，通过确保卤素灯稳压器和LED灯之间的兼容性，LED灯驱动电路能够稳定地驱动LED。可以改善LED插件板和驱动LED的控制电路板间的连接。因此，可以简化LED灯的制造工艺和内部结构。
尽管已经结合示例性实施方式示出和描述了本发明，但是对本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围内，可以进行各种修改和变化。

Claims (4)

1.一种LED灯驱动电路，包括：
热敏电阻，具有一个通过其来施加外部电压的端子；
AC-DC转换单元，连接至所述热敏电阻的另一个端子，并将施加至所述热敏电阻的所述另一个端子上的AC电压转换为DC电压；以及
DC-DC转换单元，将来自AC-DC转换单元的所述DC电压转换为驱动所述LED灯所需的DC电压。
2.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其中，所述热敏电阻连接至从卤素灯稳压器提供的外部电压。
3.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其中，所述DC-DC转换单元由升压型、降压型和升降压型中的一种来实现。
4.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其中，所述DC-DC转换单元连接至包含至少一个LED的LED模块。
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