CN201509334U - 一种模块式交流led发光电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模块式交流LED发光电路，是由五个带有正负电极焊盘的LED模块连接构成的桥式电路，其中四个LED模块中将其中任意两个LED模块进行串联，另两个LED模块也进行串联，然后将串联后的LED模块组合进行并联组成四个桥臂；四个桥臂中组成串联LED模块组的两个LED模块之间的连接点作为两个供交流电源连接的交流输入端，四个桥臂上两个串联LED模块组并联的连接点作为直流输出端，两个直流输出端之间连接第五个模块，桥臂上两个串联LED模块组并联时负极直流输出端连接第五个模块的正电极，桥臂上两个串联LED模块组并联时的正极直流输出端连接第五个模块的负电极。本实用新型无需另外的整流器即可使LED模块直接被交流电源驱动点亮发光，有助于降低制作成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种LED发光电路，特别涉及一种由LED模块连接构成的、使交流电直接驱动LED发光的电路。
背景技术
LED光源作为绿色、节能、省电、长寿命的第四代照明灯具而异军突起、广受关注、如火如荼迅速发展。目前的LED照明光源是低电压(VF＝2→3.6V)、大电流(IF＝200→1500mA)工作的半导体器件，必须提供合适的直流电流才能正常发光。
由于我们日常照明使用的电源是高压交流电(AC100-220V)，所以必须使用降压的技术来获得较低的电压，常用的是变压器或开关电源降压，然后将交流电(AC)变换成直流电(DC)，再变换成恒流源才能促使LED光源发光。因此直流驱动LED光源的系统应用方案必然是：变压器+整流(或开关电源)+恒流源。
目前的DC LED在蓄电池等直流供电系统中已得到普遍的推广、低电压直流驱动(即DC驱动)LED光源发光的技术已经越来越成熟。
但在交流供电系统，特别是在市电供电系统中必须经过降压，整流变换成直流供电才能正常使用。不仅提高了LED的应用成本，也增加了LED的体积，增加了交流变换成直流的损耗。如对于E27标准螺口的灯具来说空间十分有限，就很难安置变压器+整流(或开关电源)+恒流源。同时无论是变压器+整流或是开关电源降压，系统都会有一定量的损耗。DC LED在交流、直流电之间转换时约有15～30％的电力被损耗，系统效率很难做到90％以上。使得LED作为照明光源的普及应用受到了很大的限制。如果能用交流电(即AC)直接驱动LED光源发光，系统应用方案将大大简化，系统效率将很容易达到90％以上。
能否有直接用交流驱动的LED(即称为AC LED)，特别是市电驱动的LED光源器件已是必须要解决的一个问题。
发明内容
本实用新型针对现有技术中的不足，提出一种结构简单可由交流电直接驱动LED的发光电路结构，该发光电路是按照电桥原理用五个带有正负电极焊盘的高压小电流LED模块连接构成。由于LED本身是一种单向导通的半导体器件，因此，当交流电正半周电流输入时，两个相对桥臂上的LED模块正半周时被驱动点亮，当交流电负半周电流输入时，另两个相对桥臂上的LED模块负半周时被驱动点亮，而两个直流输出端之间的LED模块因电流一直流过而保持全时间点亮。因此，本实用新型无需另外的整流器，变压器，即可使LED模块直接被交流电源驱动点亮发光，有助于降低制作成本。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种模块式交流LED发光电路，该发光电路是由五个带有正负电极焊盘的LED模块连接构成的桥式电路，其中，四个LED模块的正、负电极连接关系是按照如下来进行：将其中任意两个LED模块进行串联，另两个LED模块也进行串联，然后将串联后的LED模块组合进行并联组成四个桥臂；四个桥臂中组成串联LED模块组的两个LED模块之间的连接点作为两个供交流电源连接的交流输入端，四个桥臂上两个串联LED模块组并联的连接点作为直流输出端，两个直流输出端之间连接第五个模块，桥臂上两个串联LED模块组并联时负极直流输出端连接第五个模块的正电极，桥臂上两个串联LED模块组并联时的正极直流输出端连接第五个模块的负电极。
为了进一步提高光效，作为优选，所述的LED模块是由多个LED芯片菱形排列后用金属导电材料串联共晶在同一衬底上的带有正负电极焊盘的模块。
为了进一步提高光效，作为优选，所述的LED模块是由多个LED PN结串联制成的带有正负电极焊盘的高压小电流LED芯片。
为了进一步提高光效，作为优选，所述的LED模块是由多个单体LED用金属导电材料串联在同一热沉上的带有正负电极焊盘的模块。
为了适应光源制作的需要，作为优选，四个桥臂上构成每个LED模块的LED芯片的数量是相同的。
为了适应光源制作的需要，作为优选，四个桥臂上构成每个LED模块的LEDPN结的数量是相同的。
为了适应光源制作的需要，作为优选，四个桥臂上构成每个LED模块的单体LED的数量是相同的。
为了适应光源制作的需要，作为优选，所述衬底的形状为矩形或扇形，在衬底的两端设有相互绝缘的正、负电极焊盘，正、负电极焊盘分别与各自相邻的LED芯片进行电连接。衬底上LED芯片的数量可根据发光电路的需要和衬底的大小来确定，相互绝缘的LED模块正、负电极焊盘保证了LED模块的安全性能。
为了适应光源制作的需要，作为优选，所述热沉的形状为矩形或扇形，在热沉的两端设有相互绝缘的正、负电极焊盘，正、负电极焊盘分别与各自相邻的单体LED进行电连接。衬底上LED芯片的数量可根据发光电路的需要和衬底的大小来确定，相互绝缘的LED模块正、负电极焊盘保证了LED模块的安全性能。
作为优选，所述的衬底是由高导热金属或陶瓷材料制成，其厚度小于2mm。采用了金属或陶瓷材料制成的薄形衬底更有利于LED散热，延长其使用寿命。
作为优选，所述的热沉是由高导热金属或陶瓷材料制成，其厚度小于2mm。采用了金属或陶瓷材料制成的薄形热沉更有利于LED散热，延长其使用寿命。
为了使得交流电压在波动时，LED的工作电流变化控制在正常的工作状态，作为优选，该桥式发光电路的至少一个交流输入端串接有半导体限流器件。
作为优选，所述的半导体限流器件为电容、电感或电阻中的任一种器件。
作为优选，四个桥臂上构成每个LED模块的LED芯片的数量大于等于3个。
作为优选，四个桥臂上构成每个LED模块的LED PN结的数量大于等于3个。
作为优选，四个桥臂上构成每个LED模块的单体LED的数量大于等于3个。
采用了上述技术方案的本实用新型具有的优点是：
1、本实用新型是扩展了LED供电系统从直流驱动到交流驱动，同时在实际应用时也不会由于LED器件的电压极性接反而不能正常工作。特别是省去了直流驱动器，进一步降低了AC LED光源器件的制作成本。DC LED在交流、直流电之间转换时约15～30％的电力被损耗，用交流电(AC)直接驱动LED发光电路发光，系统应用方案将大大简化，系统效率可很轻松地达到90％以上。
2、本实用新型的照明光源是用预制LED模块在封装时组成可由交流驱动的发光电路所制成的，发光电路使AC电流可双向导通，只需要二根引线导入交流电源即能发光工作。
3、本实用新型的交流LED发光电路部分交替发光方式，并且利用了LED断电有余辉续光的特性，使人眼几乎感觉不到发光有中断，LED交替发光可以减少热量，使用寿命较DC LED寿命更长。
附图说明
图1为本实用新型LED发光电路的原理示意图；
图2为本实用新型实施例一中LED模块的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三中LED模块的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式如下：
实施例一：如图1所示，本实用新型的一种交流LED发光电路是由五个LED模块连接构成的使交流电双向导通的桥式发光电路，如图2所示，所述的LED模块是由多个LED芯片1菱形排列后用金属导电材料串联共晶在一衬底2上的模块，四个桥臂上构成每个LED模块的LED芯片的数量是相同的，其数量大于3个，所述的衬底2是由高导热陶瓷材料制成，其厚度小于2mm，一般为1.5mm。衬底2的形状为矩形，在衬底2的左右两端设有相互绝缘的正负电极焊盘3。正、负电极3分别与各自相邻的LED芯片电连接。
本实用新型的发光电路是由五个带有正负电极焊盘的LED模块连接构成的桥式电路，其中，四个LED模块P1、P2、P3、P4的正、负电极连接关系是按照如下来进行：将其中二个LED模块P1、P4进行串联，另两个LED模块P2、P3也进行串联，然后将串联后的LED模块组合进行并联组成四个桥臂；四个桥臂中组成串联LED模块组的两个LED模块P1、P4之间的连接点A1和另两个LED模块P2、P3之间的连接点A2作为两个供交流电源AC连接的交流输入端，四个桥臂上两个串联模块组两端的并联的连接点D1、D2作为直流输出端，两个直流输出端D1、D2之间连接第五个模块P5，桥臂上两个串联LED模块组并联时负极直流输出端D1连接第五个模块P5的正电极，桥臂上两个串联LED模块组并联时的正极直流输出端D2连接第五个模块P5的负电极。交流输入端A1与交流电源AC之间还连接有限流电阻R。
如图1所示，交流电AC的正半周沿实线P1、P5、P2通路流动，负半周沿虚线P3、P5、P4通路流动，四个桥臂上的LED模块轮番发光，相对桥臂上的LED模块同时发光，中间的共用LED模块P5因共用而一直在发光；即交流电的正半周时，LED模块P1、P5、P2发光；交流电的负半周时，LED模块P3、P5、P4发光。P1、P2、P3、P4在50Hz的交流电中会以每秒50次的频率轮替点亮。P5从发光电桥取得脉动直流发光，由于LED及荧光粉有断电余辉续光的特性，余辉可保持几十微秒，因人眼对流动光点记忆是有惰性的，结果人眼对LED光源的发光+余辉的工作模式解读是连续在发光。并且部分LED模块有一半时间在工作，有一半时间在休息，因而发热得以减少40-20％。因此AC LED的使用寿命较DC LED长。
实施例二：本实施例与实施例一不同之处在于：所述的LED模块是由多个LED PN结串联制成的带有正负电极焊盘的高压小电流LED芯片，芯片的正负电极焊盘与各自相邻的LED PN结的正负极相连接。
实施例三：本实施例与实施例一的不同之处在于：所述的LED模块是由多个单体LED4用金属导电材料串联在同一热沉5上的带有正负电极焊盘6的模块，所述的单体LED即单个封装的LED，模块的正负电极与各自相邻的单体LED4的正负极相连。
最后还需注意的是以上列举的仅是本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的变形均匀认为是本实用新型的保护范围。
Claims (16)
1.一种模块式交流LED发光电路，其特征是：该发光电路是由五个带有正负电极焊盘的LED模块连接构成的桥式电路，其中，四个LED模块的正、负电极连接关系是按照如下来进行：将其中任意两个LED模块进行串联，另两个LED模块也进行串联，然后将串联后的LED模块组合进行并联组成四个桥臂；四个桥臂中组成串联LED模块组的两个LED模块之间的连接点作为两个供交流电源连接的交流输入端，四个桥臂上两个串联LED模块组并联的连接点作为直流输出端，两个直流输出端之间连接第五个模块，桥臂上两个串联LED模块组并联时负极直流输出端连接第五个模块的正电极，桥臂上两个串联LED模块组并联时的正极直流输出端连接第五个模块的负电极。
2.根据权利要求1所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：所述的LED模块是由多个LED芯片菱形排列后用金属导电材料串联共晶在同一衬底上的带有正负电极焊盘的模块。
3.根据权利要求1所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：所述的LED模块是由多个LED PN结串联制成的带有正负电极焊盘的高压小电流LED芯片。
4.根据权利要求1所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：所述的LED模块是由多个单体LED用金属导电材料串联在同一热沉上的带有正负电极焊盘的模块。
5.根据权利要求2所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：四个桥臂上构成每个LED模块的LED芯片的数量是相同的。
6.根据权利要求3所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：四个桥臂上构成每个LED模块的LED PN结的数量是相同的。
7.根据权利要求4所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：四个桥臂上构成每个LED模块的单体LED的数量是相同的。
8.根据权利要求2所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：所述衬底的形状为矩形或扇形，在衬底的两端设有相互绝缘的正、负电极焊盘，正、负电极焊盘分别与各自相邻的LED芯片进行电连接。
9.根据权利要求4所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：所述热沉的形状为矩形或扇形，在热沉的两端设有相互绝缘的正、负电极焊盘，正、负电极焊盘分别与各自相邻的单体LED进行电连接。
10.根据权利要求2或8所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：所述的衬底是由高导热金属或陶瓷材料制成，其厚度小于2mm。
11.根据权利要求4或9所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：所述的热沉是由高导热金属或陶瓷材料制成，其厚度小于2mm。
12.根据权利要求1所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：该桥式发光电路的至少一个交流输入端串接有半导体限流器件。
13.根据权利要求12所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：所述的半导体限流器件为电容、电感或电阻中的任一种器件。
14.根据权利要求2或5所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：四个桥臂上构成每个LED模块的LED芯片的数量大于等于3个。
15.根据权利要求3或6所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：四个桥臂上构成每个LED模块的LED PN结的数量大于等于3个。
16.根据权利要求4或7所述的一种模块式交流LED发光电路，其特征是：四个桥臂上构成每个LED模块的单体LED的数量大于等于3个。
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