CN201373360Y - 一种简约节能半导体灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种简约节能半导体灯，涉及一种采用发光二极管的照明装置。本实用新型具有安装在绝缘板上的发光二极管；两组相同数目的发光二极管顺序串联成两个灯组，两个灯组反向并联后串接在提升供电频率的交流变频器的两个输出端之间，该交流变频器的输入端连接市电。解决了发光二极管须以低压直流电驱动的问题，且市电经过交流变频器会使顺向与逆向两个发光二极管灯组依此交错点亮。整体的发光频率高，可减少人眼的闪烁感，光线稳定柔和。交流变频器的损耗远低于变压器和整流器的损耗，所以省电并且可以降低电路成本，使灯具更加轻巧。

Description

一种简约节能半导体灯

技术领域

本实用新型涉及一种采用发光二极管的照明装置。

背景技术

发光二极管(LED)是一种注入式电致发光器件，具有体积小、效率高、寿命长、无环境污染、无紫外线污染等优点。目前发光二极管技术不断进步，其光电转换效率亦不断提升。随着发光二极管发光强度的提高，除了一般传统的指示灯、交通信号灯、夜景工程等领域，发光二极管在照明领域的应用已经越来越广泛，被视为未来最具潜力的照明光源。

传统的发光二极管皆须以低压直流电(DC)驱动。因此，在使用市电即110-220伏的交流电(AC)作为电源供应时，必须附带变压器和整流器将市电降压并转换为低压直流电，才能确保安装在绝缘板上的发光二极管能够正常运作。而变压器和整流器将市电降压并转换为低压直流电的过程中，有高达15～30％的电力耗损，所以这样的发光二极管照明装置不具省电的特性，也没有发挥出发光二极管光电效率高的优点。

从相干度理论和准单色光理论出发研究发光二极管的时间相干与空间相干特性，也即光束叠加会产生两种极端效果：一种情形是振幅叠加，形成干涉图样，为完全相干。另一种情形是强度叠加，观察不到干涉图样，成为完全不相干。实际情况由于光源的特性限制，光束叠加的特性是居于两者之间，即部分相干。对部分相干问题，一般从时间相干性和空间相干性考虑，其中时间相干性比较的是同一点光源具有一定光程差的光波，空间相干性比较的是空间不同点的光波。发光二极管光源是非单色性的，具有一定的时间相干性；同时，发光二极管具有一定的发光面积，具有空间相干性。

对照明装置的第一要求是安全标准，是强制性标准；第二是满足不同作业和生活需要的性能标准；第三是在满足上述条件的前提下，考虑能效标准。照明的光分布分为空间分布和时间分布，空间分布有能量叠加，时间分布也有能量叠加原理，这两个方面目前仪器都无法测量。所以照明的能效是人眼观察的主观能效，不是客观的能效，而是现有仪器测量不能够完全反映的主观量。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种简约节能半导体灯。

本实用新型的技术方案是：一种简约节能半导体灯，具有安装在绝缘板上的发光二极管；两组相同数目的发光二极管顺序串联成两个灯组，两个灯组反向并联后串接在提升供电频率的交流变频器的两个输出端之间，该交流变频器的输入端连接市电。每个发光二极管灯组中串联的发光二极管个数视选用的单颗发光二极管的电压和交流变频器的输出电压而定。

所述交流变频器的输出电压与市电的电压相同。

所述交流变频器的输出频率为30-40千赫兹。

所述的绝缘板采用导热的材料制成并与金属散热板复合在一起。

所述的散热板上设有散热鳍片。

本实用新型简约节能半导体灯，本实用新型采用交流高频电源驱动两组顺序串联后再反向并联的发光二极管灯组。在交流变频器的输出为正半波时，顺向的发光二极管灯组发亮；在交流变频器的输出为负半波时，逆向发光二极管灯组发光。与传统发光二极管照明装置相比，交流变频器的损耗远低于变压器和整流器的损耗，所以省电。不使用变压器和整流器，可以降低电路成本，且在灯具设计上更加轻巧。市电经过交流变频器会使顺向与逆向两个发光二极管灯组依此交错点亮。整体的发光频率高，可减少人眼的闪烁感，光线稳定柔和。适应人对照明的视觉和心理要求。交流变频器的输出电压与市电的电压相同，不需升压或降压，可以选用简单而廉价的交流变频器。发光二极管响应时间较快，一般可在几十纳秒内响应外加电压的变化。请参看图8所示的发光二极管响应曲线，发光二极管的点亮时间——上升时间tr，即接通电源使发光亮度达到正常的10％开始，一直到发光亮度达到正常值的90％所经历的时间；发光二极管熄灭时间——下降时间tf，即正常发光减弱至原来的10％所经历的时间。不同材料制得的发光二极管响应时间(上升时间tr，下降时间tf)各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间＜10^-95，GaP为10^-7S。因此它们可用在电源频率高达10-100MHZ的高频系统。请参看图9所示的本实用新型简约节能半导体灯在不同频率时光效率实验结果的归一曲线，该实验表明交流变频器的输出频率为30-40千赫兹范围内时，发光二极管的发光效率相对较高，所以节能而且充分利用了时间和空间相干叠加原理，提高照明的主观能效，因此有高能效的特点。绝缘板采用导热的材料制成并与金属散热板复合在一起，以及散热板上设有散热鳍片可通过降温改善发光二极管的工作状况，提高整体的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型简约节能半导体灯第一个实施例的电路结构示意图。

图2为图1实施例正面结构示意图。

图3为图1实施例的侧面结构示意图。

图4为图1实施例的立体结构示意图。

图5为图4的左部的局部放大示意图。

图6为图1实施例采用直插式发光二极管的局部放大示意图。

图7为图1实施例采用板上芯片封装的发光二极管集成组件的结构示意图。

图8为本实用新型简约节能半导体灯第二个实施例的电路示意图。

图9为发光二极管的响应时间曲线图。

图10为本实用新型简约节能半导体灯在不同频率时发光效率的归一曲线图。

具体实施方式

一、实施例一

本实用新型简约节能半导体灯一个实施例是按照长条形管灯的特点设计的双灯组合，它的电路如图1所示。本简约节能半导体灯实施例包含两个独立的简约节能半导体灯。第一个简约节能半导体灯包含交流变频器1和发光二极管灯串2。第二个简约节能半导体灯包含交流变频器1’和发光二极管灯串2’。

第一个简约节能半导体灯具有偶数个安装在绝缘板上的发光二极管。这些发光二极管的发光颜色可以是白光、红光、绿光、蓝光等发光颜色中的一种或多种。这些发光二极管平分为两组；两组相同数目的发光二极管顺序串联成两个灯组21、22，两个灯组21、22反向并联后串接在提升供电频率的交流变频器1的两个输出端12之间，该交流变频器1的输入端11连接市电。发光二极管灯组21、22中串联的发光二极管个数等于交流变频器1的输出电压除以单颗发光二极管的工作电压。本实施例中，交流变频器1的输出电压与市电的电压相同为220V，两个灯组21、22分别串联的发光二极管个数大约65个。交流变频器1的输入频率为50赫兹，输出频率为30-40千赫兹。

第二个简约节能半导体灯与第一个简约节能半导体灯相同，具有相同数量的安装在同一块绝缘板上的发光二极管。这些发光二极管平分为两组并顺序串联成两个灯组21’、22’，两个灯组21’、22’反向并联后串接在提升供电频率的交流变频器1’的两个输出端12’之间，该交流变频器1’的输入端11’连接市电。交流变频器1’与交流变频器1相同。

请参看图2至图5，本实施例中，绝缘板31采用导热的材料(例如陶瓷或玻璃或导热硅胶片)制成，绝缘板31的一个表面与金属散热板3复合在一起，绝缘板31的另一个表面安装第一个简约节能半导体灯的交流变频器1和两个灯组21、22以及第二个简约节能半导体灯的交流变频器1’和两个灯组21’、22’。绝缘板31安装第一个简约节能半导体灯和第二个简约节能半导体灯的表面敷有被分隔为多个焊盘32的铜膜或铝膜。各发光二极管依次焊接在每一排焊盘32中相邻的两个焊盘32上，形成第一个简约节能半导体灯的两个灯组21、22和第二个简约节能半导体灯的两个灯组21’、22’。散热板3可采用铝质或铜质材料，作为支撑两个简约节能半导体灯的载体，并兼任散热的功能，其背面可设计成多个散热鳍片，增大散热面积，增强散热能力。

一个透明的半圆筒状的灯罩4固定在散热板3上，罩住两个简约节能半导体灯，形成透明的保护层；灯罩4并使第一个简约节能半导体灯的两个灯组21、22及第二个简约节能半导体灯的两个灯组21’、22’发出的光向外散发。灯罩4采用无机或有机玻璃材质，制成半圆筒状具有散光的效果。为获得更好的散光效果，可以在灯罩4内壁进行雾化处理或直接打磨成磨砂面，使光线更加均匀。

散热板3和罩4的两端分别套装灯具卡头5、5’。灯具卡头5、5’可采用金属或塑胶制造，其作用是固定散热板3、灯罩4及电极6、6’。

两根电极6分别连接第一个简约节能半导体灯交流变频器1的两个输入端。两根电极6’分别连接第二个简约节能半导体灯交流变频器1’的两个输入端。

根据实际需要，散热板3和灯罩4的外形可以做成方形、圆形等各种形状。

图2至图5中，采用表面贴片式SMT(Surface Mount Technology)的发光二极管。也可如图6所示，采用直插式DIP(Dual In-LinePackage)的发光二极管；或者如图7所示，采用板上芯片封装COB(Chipon Board)方式的发光二极管集成组件。

二、实施例二

本实用新型简约节能半导体灯的第二个实施例的电路如图8所示。本实施例可用一个交流变频器10同时驱动发光二极管灯串20和发光二极管灯串20’，或者单独驱动发光二极管灯串20或发光二极管灯串20’。

本实施例具有偶数个安装在绝缘板上的发光二极管。这些发光二极管的发光颜色可以是白光、红光、绿光、蓝光等颜色中的一种或多种。这些发光二极管平分为四组；两组相同数目的发光二极管顺序串联成发光二极管灯串20的两个灯组210、220，两个灯组210、220反向并联，然后经过开关K1串接在交流变频器10的两个输出端120之间。两组相同数目的发光二极管顺序串联成发光二极管灯串20’的两个灯组210’、220’，两个灯组210’、220’反向并联，然后经过开关K2串接在交流变频器10的两个输出端120之间。交流变频器10的输入端110连接市电。发光二极管灯组210、220、210’、220’中串联的发光二极管个数等于交流变频器10的输出电压除以单颗发光二极管的工作电压。本实施例中，交流变频器10的输出电压与市电的电压相同为220V，四个灯组210、220、210’、220’分别串联的发光二极管个数大约65个。交流变频器10的输入频率为50赫兹，输出频率为30-40千赫兹。

通过控制开关K1及开关K2的开启闭合，可以调控发光二极管灯串20和发光二极管灯串20’全部开启，或者只有发光二极管灯串20或发光二极管灯串20’开启，以实现节能和适时亮度控制。

本实施例的机械结构与前一实施例的机械结构基本相同，这里不再赘述，但两个开关K1、K2的操作部分应设在散热板的外侧，以便实施控制。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例，不以此限定本实用新型实施的范围，依本实用新型的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本实用新型涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种简约节能半导体灯，具有安装在绝缘板上的发光二极管；其特征在于：两组相同数目的发光二极管顺序串联成两个灯组，两个灯组反向并联后串接在提升供电频率的交流变频器的两个输出端之间，该交流变频器的输入端连接市电。

2.根据权利要求1所述的一种简约节能半导体灯，其特征在于：所述交流变频器的输出电压与市电的电压相同。

3.根据权利要求2所述的一种简约节能半导体灯，其特征在于：所述交流变频器的输出频率为30-40千赫兹。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种简约节能半导体灯，其特征在于：所述的绝缘板采用导热的材料制成并与金属散热板复合在一起。

5.根据权利要求4所述的一种简约节能半导体灯，其特征在于：所述的散热板上设有散热鳍片。

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