CN203027559U - 一种led日光灯 - Google Patents

Abstract

一种LED日光灯，包括：灯座（3）；灯罩（4）；设置在灯罩（4）内的光源模组板（5），其上设置有两组LED光源模组；散热体（7），接触的设置在光源模组板（5）的下方；电连接在灯座（3）与光源模组板（5）之间的交流驱动装置（8）。所述交流驱动装置（8）能够根据输入交流电流的变化来控制光源模组板（5）上的两组LED光源模组的串并联状态，使得该两组LED光源模组可以在全电压下同时发光。根据本实用新型，可以实现全电压工作以及所有LED全部点亮，具有较高的功率因数和较长的工作寿命。

Description

一种LED日光灯

技术领域

本实用新型涉及到一种LED日光灯，其采用新型的交流驱动装置驱动发光。

背景技术

目前，国家大力倡导节能减排，在照明领域采用LED光源的照明产品，以其优良的节能、低碳和绿色环保的特点迅速发展起来。

对于LED作为光源的照明装置来说，照明装置的寿命不仅仅取决于LED光源本身，还取决于驱动电源等组件的寿命。在目前的应用方案中，LED照明装置寿命的瓶颈仍然是驱动电源。为了降低驱动电源寿命对LED灯具寿命影响，可行的方案是改良现有的直流电源驱动装置，或者设计全新的交流电直接驱动LED的电路。

LED日光灯作为一种新型的LED照明装置，已经被广泛应用到各种场合。现有的LED日光灯存在的主要缺陷是驱动寿命短。原因在于，当前市面上采用的驱动方案均为传统的开关电源技术，这种电源体积较大，散热性能差，在将这种电源技术应用到LED日光灯时，其提供给驱动电源的空间狭小，结果工作环境温度趋高（通常在60℃以上），这样直接导致了驱动电源的寿命降低。另一方面，开关电源的成本高，EMC（电磁兼容）特性差，需要外加辅助元件。

现有LED日光灯的另一个缺陷是损坏后基本没有维修价值，需要直接更换驱动电源，但是由于受到LED日光灯电源腔体的限制，一般只能更换指定厂家、指定型号的驱动电源，维修成本高、过程复杂。

目前，现有技术中也出现了一些交流直接驱动LED电路，其通常是采用将一串LED进行分段管理的方案。这类驱动电路虽然寿命高，成本低，但是只能工作在额定电压（AC220，AC110）下才能达到理想效果（例如理想的光通量和功率），因而不能实现全电压（AC85V至AC256V）工作。另外，这种LED串不能全部同时点亮，只能分段点亮，导致在一个工作周期内大部分LED不工作，造成资源浪费，制造成本高。

基于上述原因，需要提供采用新型交流驱动电路驱动的LED日光灯，以能够解决现有技术中存在的上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的LED光源交流驱动装置，以及由该交流驱动装置驱动发光的LED日光灯，以避免采用传统开关电源技术作为驱动电源，既保持传统的LED交流驱动电路的优点，又能很好的实现全电压工作。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种LED日光灯，包括：灯座3，分别设置在LED日光灯的两侧；灯罩4，其两端与灯座3固定连接以形成封闭空间；光源模组板5，设置在灯罩4内，其上设置有两组LED光源模组；散热体7，接触的设置在光源模组板5的下方；交流驱动装置8设置在散热体7的下方，其电连接在灯座3与光源模组板5之间；其中，所述交流驱动装置8能够根据输入交流电流的变化来控制光源模组板5上的两组LED光源模组的串并联状态，使得该两组LED光源模组可以在全电压下同时发光。

其中，所述交流驱动装置8包括：整流模块11，连接到外部交流电源，用于对输入的交流电流进行整流以输出脉动直流电流；分压模块12，连接到整流模块11的正负输出端，基于所述脉动直流电流输出脉动直流电压；控制模块13，连接到所述分压模块12和所述两组LED光源模组。

其中，当所述脉动直流电压上升到所述两组LED光源模组的发光电压时，所述控制模块13控制该两组LED光源模组处于并联状态并发光；当所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，所述控制模块13控制所述两组LED光源模组处于串联状态并发光。

其中，所述整流模块11包括四个整流二极管201、202、203、204，其中每两个整流二极管串联分别形成一个支路，两个支路并联形成该整流模块11。

其中，所述分压模块12包括两个串联连接的分压电阻205、206。

其中，所述两组LED光源模组包括第一LED光源模组207和第二LED光源模组211，所述控制模块13包括：控制装置212，其输入端连接到所述两个分压电阻之间，用于实时检测所述脉动直流电压的电压大小；第一和第二晶体管208、210，该两个晶体管的栅极分别连接到所述控制装置的输出端，第一晶体管208连接在第一LED光源模组207的负端与所述分压模块12的正端之间，第二晶体管210连接在第二LED光源模组211的正端与所述分压模块12的负端之间；二极管209，连接在所述第一LED光源模组207的负端和第二LED光源模组211的正端之间。

其中，当所述控制装置212检测到所述脉动直流电压上升到所述LED光源模组的发光电压时，其控制第一和第二晶体管208、210导通，二极管209截止；当所述控制装置212检测到所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，其控制第一和第二晶体管208、210截止，二极管209导通。

可选的，所述灯座3的外侧设置有电极插针9，通过该电极插针9将交流电流接入到内部的交流驱动装置8。

优选的，所述散热体7的形状形成为包覆光源模组板5的非发光部分。

可选的，所述两组LED光源模组是单颗低压光源或采用COB封装的高压LED模组。

根据本实用新型的LED光源交流驱动装置，避免采用传统的开关电源技术和分段管理的交流直接驱动技术，能够实现全电压工作，并实现在同一工作周期内所有LED全部点亮，同时具有较高的功率因数（大于0.95）。采用这种交流驱动装置的LED日光灯成本低、体积小，功率因数高，质量稳定可靠，工作寿命长。

附图说明

图1显示了本实用新型LED日光灯的结构示意图；

图2显示了图1的A-A剖视图；

图3显示了本实用新型LED日光灯所采用的交流驱动装置的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

图1显示了本实用新型LED日光灯的结构示意图。图2显示了图1的A-A剖视图。

如图1和图2所示，本实用新型的LED日光灯包括灯座3、灯罩4、光源模组板5、散热体7和交流驱动装置8。

灯座3分别设置在LED日光灯两侧，用于连接到外部交流电源。可选的，灯座3的外侧可以分别设置电极插针9，通过该电极插针9将交流电流接入到内部的交流驱动装置8。

灯罩4作为LED日光灯的外壳，其两端与灯座3固定连接从而形成封闭空间，用于容纳并保护日光灯内部器件。本实用新型中，灯罩4采用可透光的绝缘材料形成为管状，以便于光线透射到外部。

光源模组板5设置在灯罩4内，其电连接到交流驱动装置8，在交流驱动装置8的驱动下发光工作。如图1所示，光源模组板5上设置有两组LED光源模组，其电连接到交流驱动装置8的输出端以接入驱动电流，在通电时驱动LED光源发光。本实用新型中，所述LED光源模组可以是单颗低压光源，也可以是采用COB封装的高压LED模组。

散热体7接触的设置在光源模组板5的下方。散热体7采用散热材料（例如铝材）制成，用于将与之接触或靠近的交流驱动装置8和光源模组板5产生的热量向外界散发。本实用新型中，散热体7的形状优选的形成为能够包覆光源模组板5的非发光部分，使得散热体7与光源模组板5的接触面积尽量大，从而使其散热效果最佳。在一个优选实施例中，可以使散热体7的长度或宽度形成为大于或等于光源模组板5的长度或宽度，例如长条形状。参见图2，散热体7的截面形成为能够包覆光源模组板5的非发光部分。

交流驱动装置8设置在散热体7的下方并电连接在灯座3与光源模组板5之间。具体来说，交流驱动装置8的输入端电连接到灯座3以接入外部的交流电流，输出端电连接到光源模组板5以向其提供驱动电流并驱动其发光。交流驱动装置8接触的设置在散热体7下方，从而可以通过散热体7散发工作时产生的热量。

本实用新型中，LED日光灯所采用的交流驱动装置8不同于传统的交流驱动装置，其能够根据输入交流电流的变化来控制光源模组板5上的两组LED光源模组的串并联状态，使得该两组LED光源模组可以在全电压下同时发光工作。下面，详细介绍本实用新型LED日光灯所采用的交流驱动装置8的结构。

图3显示了本实用新型LED日光灯所采用的交流驱动装置的电路示意图。

如图3所示，本实用新型的交流驱动装置8用于对LED光源提供驱动电流以驱动其发光，其包括：整流模块11，连接到外部交流电源，用于对输入的交流电流进行整流以输出脉动直流电流；分压模块12，连接到整流模块11的正负输出端，基于所述脉动直流电流输出脉动直流电压；控制模块13，连接到所述分压模块12和所述第一和第二LED光源模组207、211。

其中，当所述脉动直流电压上升到所述第一和第二LED光源模组207、211的发光电压时，所述控制模块13控制所述第一和第二LED光源模组207、211处于并联状态并发光；当所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，所述控制模块13控制所述第一和第二LED光源模组207、211处于串联状态并发光。

具体来说，所述整流模块11包括四个整流二极管201、202、203、204，其中每两个整流二极管串联分别形成一个支路，两个支路并联形成该整流模块11。

二极管201、202、203、204、209可以是普通整流二极管，也可以是耐压足够的肖特基二极管或者是可以实现相同功能的其他元器件。晶体管208、210可以是N-MOSFET，也可以是NPN三极管。

交流驱动装置8设置有两个输入端IN1、IN2，电流电源AC通过该两个输入端输入交流驱动装置8。如图3所示，第一输入端IN1连接在二极管201正端和二极管202负端；第二输入端IN2连接在二极管203正端和二极管204负端。其中，二极管202正端连接到二极管204正端；二极管203负端连接到二极管201负端。

所述分压模块12包括两个串联连接的分压电阻205、206。电阻205第一端与电阻206的第一端连接；电阻205第二端与二极管201、203的负端连接。电阻206第二端与二极管202、204的正端连接；电阻205第一端与电阻206的第一端与控制装置212连接；控制装置212分别与晶体管208、210的栅极连接。

所述控制模块13包括控制装置212、第一和第二晶体管208、210以及二极管209。

控制装置212的输入端连接到所述两个分压电阻之间，用于实时检测所述脉动直流电压的电压大小。第一和第二晶体管208、210的栅极分别连接到所述控制装置的输出端，第一晶体管208连接在第一LED光源模组207的负端与所述分压模块12的正端之间，第二晶体管210连接在第二LED光源模组211的正端与所述分压模块12的负端之间。二极管209连接在所述第一LED光源模组207的负端和第二LED光源模组211的正端之间。

具体来说，如图3所示，第一LED光源模组207的正端与二极管201、203的负端连接；第二LED光源模组211的正端与二极管202、204的正端连接。二极管209的正端与第一LED光源模组207的负端连接；二极管209的负端与第二LED光源模组211的正端连接。晶体管208的漏极与第一LED光源模组207的负端和二极管209的正端连接；晶体管208的源极与二极管202、204的正端和第二LED光源模组211的负端连接。晶体管210的漏极与第一LED光源模组207的正端连接；晶体管210的源极与二极管209的负端和第二LED光源模组211的正端连接。

如图3所示，交流驱动装置8对设置在光源模组板5上的第一LED光源模组207和第二LED光源模组211提供驱动电流以驱动其发光。

下面介绍交流驱动装置的工作原理。

图3中，第一和第二LED光源模组207、211分别由一个或多个LED光源的串联形成。每个LED光源具有额定的发光电压VF0，当LED光源两端的管压降达到该发光电压VF0时，该LED光源发光。进一步，由多个LED光源的串联形成第一和第二LED光源模组207、211相应的具有额定的发光电压nVF0，n表示光源模组内串联连接的LED光源的数量。在工作过程中，第一和第二LED光源模组207、211上实际产生的管压降分别为VF1、VF2，当该管压降VF1、VF2上升到该光源模组的额定发光电压nVF0时，该光源模组会通电发光。

通电后，交流电源AC输出的交流电流通过二极管201、202、203、204整流产生脉动直流电流，该脉动直流电流在分压电阻205、206两端产生脉动直流电压，该脉动直流电压通过分压电阻205、206分压后输入到控制装置212和第一和第二LED光源模组207、211中，在第一和第二LED光源模组207、211上分别产生管压降VF1、VF2，VF1等于或近似等于VF2。当LED光源模组的管压降VF1、VF2上升到其额定的发光电压nVF0时，该组LED光源模组内的LED光源会导通发光。

优选的，分压电阻205、206阻值相等或近似相等，通过整流模块11整流后输出的脉动直流电压经由分压电阻205、206分压。控制装置212实时检测分压电阻206上的电压V/2，进而可以计算出分压电阻205、206上的电压值为V，该电压值也即整流模块11整流后输出的脉动直流电压V。

在通电初始阶段时，控制装置212检测到分压电阻206上的电压V/2上升到(nVF0)/2，即意味着所述整流模块输出的脉动直流电压V从0伏上升到LED光源模组的发光电压nVF0，此时控制装置212控制晶体管208、210导通，二极管209处于截止状态，使得第一LED光源模组207与第二LED光源模组211处于并联状态。这样，两个LED光源模组上的管压降VF1、VF2均达到其发光电压，从而使得两个LED模组都处于工作状态。

当控制装置212检测到分压电阻206上的电压V/2继续上升到nVF0时，即意味着所述整流模块输出的脉动直流电压V从nVF0上升到LED光源模组的发光电压的两倍2nVF0，此时控制装置212控制晶体管208、210截止，二极管209处于导通状态，使得第一LED光源模组207与第二LED光源模组211处于串联状态。这样，两个LED光源模组上的管压降VF1、VF2均达到其发光电压，从而使得两个LED模组都处于工作状态。

通过上述交流驱动装置的控制，第一和第二LED光源模组的工作导通电压可以随时变化，从而实现了全电压的工作。并且，在上述两种工作状态中两个LED光源模组都能工作，因此实现了所有LED同时工作。

在上述交流驱动装置的电路结构中，LED光源模组的正向管压降减半，实现了在电压较低时导通，这样在一个电压周期内的，电压利用率大大提高，从而使得功率因数也相应提高（大于0.95）。

此外，上述交流驱动装置中没有用到传统开关电源技术中所需要的电解电容，因而工作寿命长。另外，该交流驱动装置中也没有使用其它电容或电感，因而具有良好的EMC特性。由于半导体器件的寿命通常高于LED器件的寿命，因此，采用上述电路的交流驱动装置结构简单，成本低廉，使用寿命长。

另外，本实用新型交流驱动装置的电路方案可以使用分离元件按照本实用新型的电路原理图搭建而成，也可以是使用集成电路的方式集成为一颗电子元件，均属于本实用新型的保护范围。

尽管已经详细描述了本实用新型的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型的实施方式做出各种改变、替换和变更。

Claims (9)

1.一种LED日光灯，包括：

灯座（3），分别设置在LED日光灯的两侧；

灯罩（4），其两端与灯座3固定连接以形成封闭空间；

光源模组板（5），设置在灯罩（4）内，其上设置有两组LED光源模组；

散热体（7），接触的设置在光源模组板（5）的下方；

交流驱动装置（8）设置在散热体7的下方，其电连接在灯座（3）与光源模组板（5）之间；

其中，所述交流驱动装置（8）能够根据输入交流电流的变化来控制光源模组板（5）上的两组LED光源模组的串并联状态，使得该两组LED光源模组可以在全电压下同时发光。

2.根据权利要求1所述的LED日光灯，所述交流驱动装置（8）包括：

整流模块（11），连接到外部交流电源，用于对输入的交流电流进行整流以输出脉动直流电流；

分压模块（12），连接到整流模块（11）的正负输出端，基于所述脉动直流电流输出脉动直流电压；

控制模块（13），连接到所述分压模块（12）和所述两组LED光源模组；

其中，当所述脉动直流电压上升到所述两组LED光源模组的发光电压时，所述控制模块（13）控制该两组LED光源模组处于并联状态并发光；

当所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，所述控制模块（13）控制所述两组LED光源模组处于串联状态并发光。

3.根据权利要求2所述的LED日光灯，所述整流模块（11）包括四个整流二极管（201、202、203、204），其中每两个整流二极管串联分别形成一个支路，两个支路并联形成该整流模块（11）。

4.根据权利要求2所述的LED日光灯，所述分压模块（12）包括两个串联连接的分压电阻（205、206）。

5.根据权利要求2所述的LED日光灯，所述两组LED光源模组包括第一LED光源模组（207）和第二LED光源模组（211），所述控制模块（13）包括：

控制装置（212），其输入端连接到所述两个分压电阻之间，用于实时检测所述脉动直流电压的电压大小；

第一和第二晶体管（208、210），该两个晶体管的栅极分别连接到所述控制装置的输出端，第一晶体管（208）连接在第一LED光源模组（207）的负端与所述分压模块（12）的正端之间，第二晶体管（210）连接在第二LED光源模组（211）的正端与所述分压模块（12）的负端之间；

二极管（209），连接在所述第一LED光源模组（207）的负端和第二LED光源模组（211）的正端之间。

6.根据权利要求5所述的LED日光灯，其中，

当所述控制装置（212）检测到所述脉动直流电压上升到所述LED光源模组的发光电压时，其控制第一和第二晶体管（208、210）导通，二极管（209）截止；

当所述控制装置（212）检测到所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，其控制第一和第二晶体管（208、210）截止，二极管（209）导通。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的LED日光灯，所述灯座（3）的外侧设置有电极插针（9），通过该电极插针（9）将交流电流接入到内部的交流驱动装置（8）。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的LED日光灯，所述散热体（7）的形状形成为包覆光源模组板（5）的非发光部分。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的LED日光灯，所述两组LED光源模组是单颗低压光源或采用COB封装的高压LED模组。

Images