CN103547023A - 低温led照明供电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低温LED照明供电装置，主要包括：一低耗能供电控制模块及一LED发光模块电气连接而成；其中该LED发光模块由至少一光源驱动器与一LED光源所构成；而该低耗能供电控制模块，至少具有一浪涌抑制单元、一分压限压单元、一电流限定单元、及一稳压滤波单元所构成；藉此，让LED照明设备适用于较宽广的供电范围，并能维持于低温、低耗能状态下工作，以符合经济实用及环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温LED照明供电装置，尤指具有一低耗能供电控制模块及一LED发光模块电气连接而成，可让LED照明设备适用于较宽广的供电范围，并能维持于低温、低耗能状态下工作，以符合经济实用及环保要求的照明供电装置。
背景技术
灯光是现代生活中不可缺乏的主要照明设备，随着科技进步技术日益成熟，新一代的LED具有高亮度、反应快、体积小、低耗电量、节能、使用安全及寿命长的优点，故业界均积极开发LED照明来取代传统照明。
但因为高功率LED输入功率仅有15-20%转换成光，其余80-85%则转换成热；这些热能若未有效加以处理适时排出，将会使LED晶粒界面温度过高，而导致发光效率衰减、寿命降低等问题，是影响LED照明相关产品的优劣关键。
现有常见的LED照明设备是选用12V或30V DC电子式变压器，将100V-260VAC转12V DC/300-500mA或30V DC/300-500mA，以配合LED光源，使用时除了产生热源高达60℃以上；还会形成高温刺眼的眩光(glare)。而且现有LED照明的AC电源输入端电流为数10mA以上，从低温、低耗能、低碳的环保要求，有许多技术需要提升。另外，电子式变压器充满主动性元件，对于浪涌的干扰免疫能力很差，容易发生故障。
针对上述LED照明高温现象的解决方法，目前所衍生较先进的专利技术，基本上都是采用材料来降温：例如中国台湾公告第M420646号LED的散热照明装置、中国台湾公告第M423204号高效散热的LED灯具、中国台湾公告第I263008号发光二极管灯、中国台湾公告第I359243号具散热效果的LED灯具、中国申请第200680019064号散热器灯及制造散热器的方法、中国申请第200810067522号发光二极管灯具、中国申请第201010125449号一种LED路灯、美国专利第US7497596B2号LED AND LED LAMP、美国专利第US8076856B2号LED LAMP、日本特开第JP2010050472A号発光ダイオード·ランプ及び発光ダイオード交通灯(中译：发光二极管及交通灯)、及日本特开第JP2004288827A号LEDランプ(中译：LED灯)等，其结构设计虽然都能达到一定的散热效果，但事实上仍无法完全克服LED发光产生高热的问题，依现有技术要解决单颗LED灯泡散热问题都已经十分麻烦了，如果一旦LED光源采用矩阵排列时，聚集所产生的热源温度将会更高，使后续处理成本跟着加倍增高，不符经济效益。
此外，目前LED照明所采用的AC电压都是限制于100V-260V以下，有效工作电压范围相当受限，无法直接与太阳能或风力发电接结合成为供电独立的照明系统，也是其一项缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种更符合经济实用及环保要求的照明供电装置。
为达上述目的，本发明提出发明一种低温LED照明供电装置，主要包括：一低耗能供电控制模块及一LED发光模块电气连接而成；其中该LED发光模块由至少一光源驱动器与一LED光源所构成；而该低耗能供电控制模块，至少具有一浪涌抑制单元、一分压限压单元、一电流限定单元、及一稳压滤波单元所构成；其中，该浪涌抑制单元，对外以连接输入电压，用以抑制浪涌，并将浪涌能量转换成电压；该分压限压单元，与浪涌抑制单元电气连接，允许大范围AC输入电压，而限制输出工作电压范围，以供LED发光模块维持正常工作；该电流限定单元，与分压限压单元电气连接，将输入电流限制在低电流范围；该稳压滤波单元，与电流限定单元电气连接，滤除残存干扰浪涌以保护其后所接的LED发光模块。藉此，让LED照明设备适用于较宽广的供电范围，并能维持于低温、低耗能状态下工作，以符合经济实用及环保要求。
优选的，该输入电压采用三相系统，包括380V、420V及480V，其中任一种由L-N接线使用。
优选的，该分压限压单元为指数型态，将AC输入电压范围由60V至900V的输入负载电流限制在10mA+10%，使低耗能供电控制模块呈现低温状态。
优选的，该低耗能供电控制模块输出电流被限制在80mA-100mA，使LED发光模块光源的热能控制在30℃+10%。
优选的，该浪涌抑制单元，至少由浪涌保护元件、电感与电容所构成；该分压限压单元，至少由两群电容所构成；该电流限定单元，至少由一变压器搭配前述分压限压单元所构成，以及，该稳压滤波单元，至少由浪涌保护元件、电感与电容所构成。
优选的，该LED光源全亮所需的反应时间为6-7μSec。
优选的，所述低温LED照明供电装置与太阳能供电设施结合使用，成为独立照明系统。
优选的，所述低温LED照明供电装置与风力机组发电设施结合使用，成为独立照明系统。
优选的，所述低温LED照明供电装置与汽车DC转换AC装置结合使用，直接作为手持式照明。
另外，本发明还提出一种低温LED照明供电装置，包括：由多个低耗能供电控制模块搭配多个LED发光模块而成一LED光源矩阵；其中该每一LED发光模块由一光源驱动器与至少一LED光源电气连接所构成；而该每一低耗能供电控制模块，至少具有一浪涌抑制单元、一分压限压单元、一电流限定单元及一稳压滤波单元；其中
该浪涌抑制单元，对外以连接输入电压，用以抑制浪涌，并将浪涌能量转换成电压；
该分压限压单元，与浪涌抑制单元电气连接，用以允许大范围AC输入电压，而限制输出工作电压范围，以供LED发光模块维持正常工作；
该电流限定单元，与分压限压单元电气连接，将输入电流限制在低电流范围；
该稳压滤波单元，与电流限定单元电气连接，滤除残存干扰浪涌以保护其后所接的LED发光模块。
优选的，该分压限压单元为指数型态，将AC输入电压范围由60V至900V的输入负载电流限制在10mA+10%，使低耗能供电控制模块呈现低温状态。
优选的，该低耗能供电控制模块输出电流被限制在80mA-100mA，使LED发光模块光源的热能控制在30℃+10%。
优选的，所述输入电压采用三相系统，包括380V、420V及480V，其中任一种由L-N接线使用。
优选的，该浪涌抑制单元，至少由浪涌保护元件、电感与电容所构成；该分压限压单元，至少由两群电容所构成；该电流限定单元，至少由一变压器搭配前述分压限压单元所构成，以及；该稳压滤波单元，至少由浪涌保护元件、电感与电容所构成。
优选的，该LED光源全亮所需的反应时间为6-7μSec。
优选的，所述低温LED照明供电装置与太阳能供电设施结合使用，成为独立照明系统。
优选的，所述低温LED照明供电装置与风力机组发电设施结合使用，成为独立照明系统。
优选的，所述低温LED照明供电装置与汽车DC转换AC装置结合使用，直接作为手持式照明。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明的低温LED照明供电装置仅消耗数mA电流量，而温度又明显低于现有现有一般LED照明温度、可避免周围环境温度升高，而减少冷气空调的使用，大幅降低电力使用，对于碳排放量的减低程度，远胜过于目前市面上LED照明结构，可真正逹到降温、节能、减碳等环保功能，是照明领域的重大突破。
2.本发明的工作电压经特殊规划设计，可允许AC电压范围由60V至900V，除了与一般供电系统配合应用，更可以与太阳能供电设施、风力机组发电设施、汽车DC转换AC装置、手持式照明装置电源等直接连接使用。
3.本发明的光源由点到面分布均可，尤其制成的矩阵排列光源照度十分均匀，可有效提供工业照明、商业照明、农业照明、美术照明与家庭照明使用、或路灯照明使用。
附图说明
图1为本发明的方块图。
图2为本发明的电路元件配置图。
图3为本发明单颗产品的立体组合图。
图4为本发明输入电压与输出电压变化曲线图。
图5为本发明电压电流变化曲线图。
图6为本发明输入电压与温度变化曲线图。
图7为本发明LED光源矩阵区域照度曲线图。
图8为本发明制成LED光源矩阵的应用示意图。
图9为本发明以低耗能供电控制模块板排线连接LED发光模块板制成的LED光源矩阵示意图。
图10为本发明与太阳能供电结合的照明示意图。
图11为本发明与风力供电结合的照明示意图。
图12为本发明与汽车供电结合的照明示意图。
图13为本发明应用于街灯照明的示意图。
附图标记说明：1-低温LED照明供电装置；10-低耗能供电控制模块；11-浪涌抑制单元；111-浪涌保护元件；112-电感；113-电容；12-分压限压单元；121-电容；13-电流限定单元；131-变压器；14-稳压滤波单元；141-浪涌保护元件；142-电感；143-电容；20-LED发光模块；21-光源驱动器；22-LED光源；23-LED光源矩阵；30-太阳能供电设施；40-风力机组发电设施；50-汽车DC转换AC装置；60-路灯照明。
具体实施方式
以下配合图示列举具体实施例，详细说明如下：
请参图1-3所示，本发明所设的低温LED照明供电装置1，其主要包括：一低耗能供电控制模块10及一LED发光模块20电气连接而成；其中该LED发光模块20由至少一光源驱动器21与一LED光源22所构成；而该低耗能供电控制模块10，至少具有一浪涌抑制单元11、一分压限压单元12、一电流限定单元13、及一稳压滤波单元14所构成；其中
该浪涌抑制单元11，对外以连接输入电压，至少由浪涌保护元件111、电感112与电容113所构成，用以抑制浪涌，并将浪涌能量转换成电压；使本发明应用于工业照明、商业照明、路灯照明时，对于大容量断路器切换时所产生的开关浪涌可以有效抑制，即使在连续电弧(arc)的干扰环境下依然可以正常使用。
该分压限压单元12，与浪涌抑制单元11电气连接，至少由两群电容121所构成，以允许较大AC输入电压范围，实施时，并可经特殊设计规划成指数型态(同参图4)使适用在60V至900V，而输出工作电压限制在特定范围，达到全电压功能，使其应用上供电范围需求更为宽广；其中输入电压若采用三相系统，如380V、420V及480V等，均可由L-N接线使用。
该电流限定单元13，与分压限压单元12电气连接，至少由一变压器131搭配前述分压限压单元12所构成，将输入电流限制在10mA上下的一般电气泄漏电流范围，达到低耗能功能。
该稳压滤波单元14，与电流限定单元13电气连接，至少由浪涌保护元件141、电感142与电容143所构成，滤除残存干扰浪涌以保护其后所接LED发光模块20的光源驱动器21。
该光源驱动器21电气连接一LED光源22，结合前面低耗能控制单元10，可以达到降低LED光源22的自身热源，使其所接的LED光源22处于低温状态。
如图3所示，为本发明以一低耗能供电控制模块10搭配一LED发光模块20所制成的单颗产品，其技术已达成熟量产商品化阶段，产品应用启动的时间快，从AC电源开关投入后，到LED光源22全亮所需的反应时间只需6-7μSec，眼睛无闪烁的感觉。于本图虽仅列举圆形及长条形的LED光源22，但实际应用并不以此限，其外观造形还可有多种变化，以适应各种不同需求。
请参图4-6所示，为本发明图3中单颗产品的相关实验测试数据。从图4表中内容可知本发明所允许AC电压输入范围由60V至900V，而输出电压维持在9.5V上下。从图5表中内容可知本发明所消耗的AC输入电流量约为10mA，其最佳的数值可将其限定在10mA+10%上下，低于一般电气设备泄漏电流；而输出电流量约低于80mA。从图6表中内容可知本发明整体温度虽维持在30℃，但最佳的数值可将其限定在30℃+10%上下，确实可构成低温照明装置。由图4-6所示，可充份证明本发明确实符合低温、低耗能、低碳的环保要求，是照明领域的重大技术突破，具有独创性、新颖性、进步性。
其中，特别值得一提如图1、图4所示，因为本发明所设的指数型态分压限压单元12，可将AC输入电压范围由60V至900V的输入负载电流限制在10mA上下范围，故使单颗产品的低耗能供电控制模块10可呈现低温状态：另外，如图1、图5所示，因为低耗能供电控制模块10输出电流系被限制在80mA(明显低于100mA以下)，故使LED发光模块20光源的热能也可明显降低控制在30℃上下；因为该两者低耗能供电控制模块10及LED发光模块20都被妥善控制在低温状态下正常工作，故其组成的单颗产品应用时热源温度即可低于一般人体正常体温。
基于此，如图1、图8所示，使本发明实际应用时，可由多个低耗能供电控制模块10搭配多个LED发光模块20电气连接成多个单颗产品，排列制成一LED光源矩阵23；或如图9所示，也可将多个低耗能供电控制模块10及多个LED发光模块20分开各设成一独立的电路板，中间再以排线相连，而制成一LED光源矩阵23，这两种方式同样都可在低温状态下正常工作，其技术已达成熟量产商品化阶段，于本例中的LED光源矩阵23虽仅揭露以长条LED光源22所制成（但实际其分布状态及排列方式并不以此为限）；LED光源矩阵23上的每一单颗产品的实验测试数据同上(于此不再赘述)，而整体应用照度的实验测试数据如图7所示，以LED光源矩阵23平均分布在420cm X60cm面积范围，在高度180cm的位置量测照度，面积范围中心位置最佳照度为680Lux/mm2；面积范围边缘位置最低照度为480Lux/mm2。
本发明应用时具有如下优点：
1.本发明的低温LED照明供电装置1仅消耗数mA电流量，而温度又明显低于现有现有一般LED照明温度、可避免周围环境温度升高，而减少冷气空调的使用，大幅降低电力使用，对于碳排放量的减低程度，远胜过于目前市面上LED照明结构，可真正逹到降温、节能、减碳等环保功能，是照明领域的重大突破。
2.本发明的工作电压经特殊规划设计，可允许AC电压范围由60V至900V，除了与一般供电系统配合应用，更可以与太阳能供电设施30(如图10)、风力机组发电设施40(如图11)、汽车DC转换AC装置50(如图12)、手持式照明装置电源等，直接连接使用。
3.本发明的光源由点到面分布均可，尤其制成的矩阵排列光源照度十分均匀，可有效提供工业照明、商业照明、农业照明、美术照明与家庭照明使用、或路灯照明60使用(如图13)。
以上实施例仅为方便说明而公开，并非用以限定本发明，任何熟习此应用者，当可做各种更动与不同的应用，其本质未脱离本发明的精神范畴者，皆当包含在本发明专利范围保护中。
Claims (18)
1.一种低温LED照明供电装置，其特征在于，包括一低耗能供电控制模块及一LED发光模块电气连接合而成；其中该LED发光模块由一光源驱动器与至少一LED光源电气连接所构成；而该低耗能供电控制模块，至少具有一浪涌抑制单元、一分压限压单元、一电流限定单元及一稳压滤波单元；其中该浪涌抑制单元，对外以连接输入电压，用以抑制浪涌，并将浪涌能量转换成电压；
该分压限压单元，与浪涌抑制单元电气连接，允许大范围AC输入电压，以供LED发光模块维持正常工作；
该电流限定单元，与分压限压单元电气连接，将输入电流限制在低电流范围；该稳压滤波单元，与电流限定单元电气连接，滤除残存干扰浪涌以保护其后所接的LED发光模块。
2.如权利要求1所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，该分压限压单元为指数型态，将AC输入电压范围由60V至900V的输入负载电流限制在
10mA+10%，使低耗能供电控制模块呈现低温状态。
3.如权利要求2所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，输入电压采用三相系统，包括380V、420V及480V，其中任一种由L-N接线使用。
4.如权利要求2所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，该低耗能供电控制模块输出电流被限制在80mA-100mA，使LED发光模块光源的热能控制在30℃+10%。
5.如权利要求4所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，该浪涌抑制单元，至少由浪涌保护元件、电感与电容所构成；该分压限压单元，至少由两群电容所构成；该电流限定单元，至少由一变压器搭配前述分压限压单元所构成，以及，该稳压滤波单元，至少由浪涌保护元件、电感与电容所构成。
6.如权利要求5所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，该LED光源全亮所需的反应时间为6-7μSec。
7.如权利要求5所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，所述低温LED照明供电装置与太阳能供电设施结合使用，成为独立照明系统。
8.如权利要求5项所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，所述低温LED照明供电装置与风力机组发电设施结合使用，成为独立照明系统。
9.如权利要求5所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，所述低温LED照明供电装置与汽车DC转换AC装置结合使用，直接作为手持式照明。
10.一种低温LED照明供电装置，其特征在于，包括：由多个低耗能供电控制模块搭配多个LED发光模块而成一LED光源矩阵；其中该每一LED发光模块由一光源驱动器与至少一LED光源电气连接所构成；而该每一低耗能供电控制模块，至少具有一浪涌抑制单元、一分压限压单元、一电流限定单元及一稳压滤波单元；其中
该浪涌抑制单元，对外以连接输入电压，用以抑制浪涌，并将浪涌能量转换成电压；
该分压限压单元，与浪涌抑制单元电气连接，用以允许大范围AC输入电压，以供LED发光模块维持正常工作；
该电流限定单元，与分压限压单元电气连接，将输入电流限制在低电流范围；
该稳压滤波单元，与电流限定单元电气连接，滤除残存干扰浪涌以保护其后所接的LED发光模块。
11.如权利要求10所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，该分压限压单元为指数型态，将AC输入电压范围由60V至900V的输入负载电流限制在10mA+10%，使低耗能供电控制模块呈现低温状态。
12.如权利要求11所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，所述输入电压采用三相系统，包括380V、420V及480V，其中任一种由L-N接线使用。
13.如权利要求11所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，该低耗能供电控制模块输出电流被限制在80mA-100mA，使LED发光模块光源的热能控制在30℃+10%。
14.如权利要求13所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，该浪涌抑制单元，至少由浪涌保护元件、电感与电容所构成；该分压限压单元，至少由两群电容所构成；该电流限定单元，至少由一变压器搭配前述分压限压单元所构成，以及；该稳压滤波单元，至少由浪涌保护元件、电感与电容所构成。
15.如权利要求14所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，该LED光源矩阵的LED光源全亮所需的反应时间为6-7μSec。
16.如权利要求14所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，所述低温LED照明供电装置与太阳能供电设施结合使用，成为独立照明系统。
17.如权利要求14项所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，所述低温LED照明供电装置与风力机组发电设施结合使用，成为独立照明系统。
18.如权利要求14项所述的低温LED照明供电装置，其特征在于，所述低温LED照明供电装置以汽车DC转换AC装置结合使用，直接作为手持式照明。
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