CN203225922U - 大功率led供电器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种大功率LED供电器件，所述供电器件是以柔性线路板FPC为基板而构成的功率控制器；此LED供电器件包括了LED芯片保护电路和提高功率因素的电路设计。所述柔性线路板FPC包括柔性薄膜，柔性薄膜上设有若干线路，并预留若干接口；所述功率控制器包括由薄膜上印刷线路连接的若干电子元件，各电子元件与相应接口连接。本实用新型提出的大功率LED供电器件，其由少量普通电子元件组成。由于去掉了各种易损电子元件，能耗小，寿命长。同时，供电器件自身轻薄、柔软，容易贴合到不同材质的基板上，对贴合面的平整度要求不高。该供电器件抗干扰能力强，可确保其工作的可靠安全。

Description

大功率LED供电器件

技术领域

本实用新型属于LED供电技术领域，涉及一种LED供电器件，尤其涉及一种大功率LED供电器件。

背景技术

传统的LED供电模式都是包括了一个专门设计的稳压稳流（或称恒压恒流）供电系统或器件，这种供电体系或器件与LED芯片是相互独立的。现有的LED照明等应用中所用的稳压电源，一般是一个输出从几伏到几十伏直流电压的密封盒子，里面由电解电容和变压器等多个易损电子元器件及低压电子线路组成。

这种供电系统电流大，发热量大，故障率高，难以防止灭灯的突发。同时，由于电源紧贴金属壳体，在户外应用（例如LED路灯）时易受雷击和突变电涌冲击及高压漏电损害，严重影响其工作的可靠性和稳定性。此外，整个供电体系中组件多、电路复杂，其中弱电元器件和自毁性保护器件多，部分元器件使用寿命短。

有鉴于此，迫切需要设计一种新型LED供电器件，以克服现有设计方案的上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种大功率LED供电器件，它可减少供电器件自身功耗，延长使用寿命，特别是抗强电干扰能力强，可保障其工作的可靠性和稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种大功率LED供电器件，所述供电器件是以柔性线路板FPC为基底的多功能功率控制器；所述柔性线路板FPC包括柔性薄膜，柔性薄膜上设有若干电子线路，并预留若干与LED发光体实现一体化的接口；所述功率控制器包括由薄膜上印刷线路连接的若干电子元件，并构成多功能功率控制电路及高功率因素LED芯片保护电路。各电子元件与相应接口连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述功率控制器包括整流桥电路、三端双向晶闸管TRIAC、双向触发二极管、可调电阻、若干电阻、第一电容C1、第二电容C2；所述柔性线路板FPC设有接口L、接口N、；所述三端双向晶闸管TRIAC的第一端Z1连接整流桥的交流输入端。在第一端Z1的相反方向上有三端双向晶闸管TRIAC的第二端G和第三端Z2。其中，第二端G通过双向触发二极管及电阻R4连接电容C1与可调电阻R11及R0等电阻的汇接端，第三端Z2连接接口N；所述第一电容C1的一端连接电阻R0、R4、R11等电阻的汇接端，另一端连接接口N；所述第二电容C2的一端连接三端双向晶闸管TRIAC的第二端G，另一端连接双向晶闸管TRIAC的第三端Z2；所述可调电阻R11的一端连接C1、R0、R4、R11的汇接端，另一端连接接口N。

作为本实用新型的一种优选方案，所述功率控制器由整流桥、三端双向晶闸管TRIAC、双向触发二极管、以及由温敏电阻、光敏电阻、可调电阻和若干普通电阻、电容器C1、电容器C2构成的控制信号发生系统组成。

作为本实用新型的一种优选方案，所述柔性线路板FPC呈方形，中间空置部分设计了与LED芯片的连接端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述柔性线路板FPC的中间部分为中空圆形。

作为本实用新型的一种优选方案，所述柔性线路板FPC的外周边及内周边设置若干接口。

作为本实用新型的一种优选方案，所述柔性线路板FPC包括两层线路，两层线路之间通过绝缘层间隔。

本实用新型针对上述传统的LED供电模式存在的缺陷，无论在线路设计上和结构形式上，都突破了原来的概念，做了根本性的改变。

在线路设计方面，用一种多功能功率控制器替代传统的稳压电源。该功率控制器与高电压LED芯片匹配，其中省去了变压器，电解电容，IC（开关电路）组件和电流、电压控制元件。线路中没有弱电器件和自毁性保护元器件，只有少量抗高电压的电子元件。所有元器件都具有较长的使用寿命，而且自身功耗小。这种功率控制器具有自动亮度控制、自动温度控制和功率反馈功能。

在结构形式方面，具有多种控制功能的功率控制器电路被制作在一张FPC柔性薄膜上，构成柔性LED供电器件，并根据具体应用需要预留下与各种LED芯片集成的接口设计，以便结合到LED芯片基板上，从而与各种封装的LED芯片形成一体化光源器件。这种薄膜型LED供电器件，轻薄，柔软，几乎不占空间，传热和绝缘性能好，易于与各种LED封装形式相结合。

本实用新型提出的大功率LED供电器件，根据LED的供电条件所做的专门设计具有综合功率特性，采用了全新的控制和保护方案，去掉了上述传统供电体系的复杂设计，结合柔性薄膜材料的特点，形成与光源芯片实现一体化的新型LED供电体系。

本实用新型的有益效果在于：

（1）功率控制器由少量普通电子元件组成。由于去掉了各种易损电子元件，能耗小，寿命长。

（2）具有自动亮度、温度控制和功率反馈功能。确保大功率LED芯片工作在预先设定的温度范围内，满足过热保护的要求。

（3）自身轻薄、柔软，容易贴合到不同材质的基板上，对贴合面的平整度要求不高。

（4）耐热性能和传热性能好。当它与传热基板结合后，元器件产生的热迅速传导到基板上去，从而确保电路工作的可靠和安全。

（5）绝缘性能好，有利于与高压封装模式的LED芯片结合。

（6）耐酸蚀，耐盐雾，抗老化性能高。

（7）自身功耗小，功率适应范围广，同一器件可以用于从几十瓦到几千瓦（现有LED供电器只能用于较为狭窄的功率范围）。

（8）具有可接入包括光控、温控、电压、电流和其他模拟和数字控制系统的接口及平台。

（9）相对于其他功率控制供电电路，它能达到高得多（90%或更高）的功率因素。有效降低一般功率控制器存在的较大电磁干扰现象。

（10）与传统功率控制器和恒压恒流供电器相比，具有较强的供电环境适应能力和强电袭击（包括线源雷击）防护能力。

附图说明

图1为本实用新型大功率LED供电器件的结构示意图。

图2为功率控制器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1，本实用新型揭示了一种大功率LED供电器件，所述供电器件包括：柔性线路板（FPC）10以及设置于其上的功率控制器；所述柔性线路板10包括柔性薄膜，柔性薄膜中设有若干线路11，并预留若干接口12；所述功率控制器包括若干电子元件20，各电子元件20与相应接口12连接。此外，LED供电器件根据需要将不同的接口12连接。所述柔性线路板10包括两层线路，两层线路之间通过绝缘层间隔。

请参阅图2，图2中的左边为多功能功率控制信号供给电路；中间部分是功率控制电路；右边是高功率因素调节和点亮保护电路。如图2所示，所述功率控制器主要包括D10、D11、D12、D13构成的整流桥电路、三端双向晶闸管TRIAC、双向触发二极管D9、可调电阻R11、若干电阻（如电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6等）、第一电容C1、第二电容C2。

所述柔性线路板10设有两个交流输入接口L、N，用于与外部的交流电源连接；所述D10、D11、D12、D13构成的整流桥电路一端与接口L连接；所述三端双向晶闸管TRIAC的第一端与整流桥电路的另一端连接；与双向晶闸管第一端Z1相反方向上有第二端G、第三端Z2，其中第二端G连接双向触发二极管D9并通过电阻R4连接C1的一端以及由电阻R0、R1、R2、R3、R6、R7、R9、R10、R11等若干电阻构成的多功能功率控制电路；第三端连接接口N；所述第一电容C1的另一端连接接口N；所述第二电容C2的一端连接三端双向晶闸管TRIAC的第二端G，另一端连接双向晶闸管TRIAC的第三端Z2及接口N；所述可调电阻R11一端连接接口N，另一端连接电容C1和R0、R3、R4、R6、R7、R11等电阻的汇接端。

以下对功率控制器工作原理做简要说明。

（1）功率设定、光控与温控电路

当外接交流电从L和N接点输入后，交流电经过R0、R1、R2、R3、R11构成的配电电路给C1充电（此时R6、R7、R9、R10并不工作）。当C1两端的电压值升至高于D9的导通阀值时，电流通过R4流向双向晶闸管Q1的G极，触发其导通，交流电流经由L接点流经D10、D11、D12、D13构成的全波整流电路，并通过Q1的电极Z1和Z2到N接点完成一个回路。另一方面，直流电由D10、D11、D12、D13构成的全波整流电路流出，经过R8向LED光源供电，使其发光。此时，LED光源的点亮功率是由功率控制电路中的R0、R1、R2、R3、R11构成的分压电路预先设定的。

在LED光源点亮状态下，光波辐射到光敏电阻R7上。由于R7与R10共同构成随着光的强度而变化的分压电路，后者又与由R0、R1、R2、R3、R11以及C1构成的积分电路并接，从而实现对功率控制器导通角的调节，也就实现了光强变化对功率输出的调节。

同时，在LED芯片（光源）点亮状态下，热敏电阻R6的阻值因芯片基板温度变化而发生改变。从而影响R6与R9共同构成的随芯片温度变化的分压电路，后者又与由R0、R1、R2、R3、R11以及C1构成的积分电路并接，从而实现对功率控制器导通角的调节，也就是实现温度变化对功率输出的调节。

注：此控制接口（或控制平台）还可以与其他模拟或数字控制模块连接实现对光源的各种点亮状态（或功率）的控制。

（2）点亮保护电路1：芯片（光源）最高温度限制和最大电流限制

电路中的R8是一个能同时进行温度和电流控制的开关器件。它连接于功率控制电路和芯片（光源）之间，用于限制光源芯片的最高温度和最大工作电流。当芯片温度或电流升高到设定的极限值时，R8便自动截断电路，中断对光源芯片的供电。在芯片恢复正常工作状态后，开关器件将自动恢复对芯片的供电。

（3）点亮保护电路2:LED点亮的电压均衡，电压分配和断串防护

电路中D1-D8是一个由分压电阻和压敏半导体器件共同构成的组件，用于实现芯片的均压（电压均衡）和断串（串联LED因某连接点烧坏而致使某一组合部分断开，最后导致整个芯片供电回路断开）保护。

其工作原理是：当多颗LED串联使用时，由于其电压特性并不完全一致，通过按一定连接需要设置的D1-D8的分压作用可自动均衡各点的电压值。

当多颗LED串联使用时，其点亮阀值较高，这使功率控制电路的功率因素处于较低状态。通过对D1-D8组件的适当调节，实现对光源芯片组件的梯级点亮控制，从而降低芯片点亮阀值，大幅度提高功率控制电路的功率因素。

当多颗LED串联使用时，若其中某点断开，整个芯片就会熄灭。通过D1-D8组件的特殊设置，当某点发生断开时，组件相应点的电压值就会升高，并使该组件自动导通，使断开的芯片回路重新连接，恢复点亮状态。与此同时，该组件还通过预先的设置值保持了光源芯片功率的自动提升，在芯片允许的一定范围内恢复芯片的正常点亮功率值。

（4）点亮保护电路3：反向电压冲击防护和高频电磁冲击防护

电路中的D14是一个由阻尼二极管和其他阻容器件等构成的电子模块。它并接到光源芯片组件上，可抑制和消减反向电压的冲击和高频电磁波对芯片的破坏性冲击，同时消减自身的脉冲电磁辐射干扰。

所述柔性线路板10呈方形，中间部分为中空圆形。所述柔性线路板10的部分接口在靠近外周边及内周边设置。

本实用新型的基本结构与连接方法是：在柔性线路板10材料基膜上制作专门设计好的功率控制器电路，并将各电子元器件焊接到相应的节点，形成基本的LED供电组件；将上述供电组件贴合到LED芯片基板上，通过预先设计的接口与相应的LED芯片焊接或压接，形成发光体和供电电路一体化的LED光源；也可将LED晶粒直接固定或封装到预先设计好的薄膜电路上，形成一体化LED光源。

综上所述，本实用新型提出的大功率LED供电器件，其功率控制器由少量普通电子元件组成，由于去掉了各种易损电子元件，而具有能耗小、寿命长的优点。此外，供电器件自身轻薄、柔软，容易贴合到不同材质的基板上，对贴合面的平整度要求不高。

以上关于本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说，实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (7)

1.一种大功率LED供电器件，其特征在于，所述供电器件包括柔性线路板FPC及设置于其上的功率控制器；

所述柔性线路板FPC包括柔性薄膜，柔性薄膜上设有若干线路，并预留若干接口；

所述功率控制器包括若干电子元件；各电子元件与相应接口连接。

2.根据权利要求1所述的大功率LED供电器件，其特征在于：

所述功率控制器包括三端双向晶闸管TRIAC、双向触发二极管、可调电阻、若干电阻、第一电容C1、第二电容C2、整流桥，以及部分保护性组件；

所述柔性线路板FPC设有第一接口L、第二接口N；

所述整流桥的交流输入端连接第一接口L；

所述三端双向晶闸管TRIAC的第一端Z1连接整流桥的交流输入端；在第一端Z1的相反方向上有三端双向晶闸管TRIAC的第二端G和第三端Z2；其中，第二端G通过双向触发二极管及第四电阻R4连接第一电容C1、可调电阻R11、电阻R0的汇接端，第三端Z2连接接口N；

所述第一电容C1的一端连接第四电阻R4、可调电阻R11的汇接端，另一端连接接口N；

所述第二电容C2的一端连接三端双向晶闸管TRIAC的第二端G，另一端连接双向晶闸管TRIAC的第三端Z2；

所述可调电阻R11的一端连接第一电容C1、电阻R0、第四电阻R4的汇接端，另一端连接接口N。

3.根据权利要求2所述的大功率LED供电器件，其特征在于：

所述功率控制器由整流桥、三端双向晶闸管TRIAC、双向触发二极管、以及由温敏电阻、光敏电阻、可调电阻和若干普通电阻、电容器C1、电容器C2构成的控制信号发生系统组成。

4.根据权利要求1至3之一所述的大功率LED供电器件，其特征在于：

所述柔性线路板FPC呈方形，中间空置部分设计了与LED芯片的连接端。

5.根据权利要求4所述的大功率LED供电器件，其特征在于：

所述柔性线路板FPC的中间部分为中空圆形。

6.根据权利要求5所述的大功率LED供电器件，其特征在于：

所述柔性线路板FPC的外周边及内周边设置若干接口。

7.根据权利要求1至3之一所述的大功率LED供电器件，其特征在于：

所述柔性线路板FPC包括两层线路，两层线路之间通过绝缘层间隔。

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