CN203722879U - 具有发光二极管的发光装置 - Google Patents

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杨冕
肖玉红
封正勇
李东明
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Abstract

本实用新型提供了一种发光二极管的发光装置，包括：整流单元、恒流控制单元、恒流驱动单元和发光二极管组件，其中，发光二极管组件包括至少两个串联连接的发光二极管组件子单元，每个发光二极管组件子单元包括基板，基板上涂覆有荧光粉，基板和荧光粉之间设置有发光二极管芯片，荧光粉和发光二极管芯片封装在基板上。因此，在正弦交流电的一个正弦周期内，当恒流驱动单元关断导致发光二极管熄灭或是亮度减弱时，荧光粉发出的光亮可以弥补发光二极管减弱的光亮，如此，有效避免了由于恒流驱动单元的导通和关断而导致的发光二极管出现的频闪的现象，进而提高了发光二极管的照明效果。

Description

具有发光二极管的发光装置
技术领域
本实用新型涉及发光装置技术领域，更具体地说，涉及一种具有发光二极管的发光装置。
背景技术
LED（Light-Emitting Diode，发光二极管）作为一种新型固态光源，具有节能、环保、寿命长等优点，广泛应用于工业、农业、商业照明等领域。由于LED发光需要恒流电源驱动，而生产生活用电为正弦交流电，因此，在具有LED的发光装置中均有设置有LED驱动电路。
由于LED驱动电路正常工作时需要一个导通电压，因此在正弦交流电的一个正弦周期内，LED驱动电路为导通和关断交替，从而导致LED出现频闪的现象，影响LED的照明效果。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种发光二极管的发光装置，以有效避免由于恒流驱动单元的导通和关断而导致的发光二极管出现的频闪的现象，进而提高发光二极管的照明效果。
一种具有发光二极管的发光装置，包括：整流单元、恒流控制单元、恒流驱动单元和发光二极管组件；
所述整流单元将输入的交流电整流成直流电并输出；
所述恒流控制单元的输入端连接所述整流单元的输出正端，所述恒流控制单元的输出端连接所述整流单元的输出负端，且所述恒流控制单元的输出端连接接地端；
所述恒流驱动单元的控制端连接所述恒流控制单元的驱动端，所述恒流驱动单元的输入端连接所述发光二极管组件的负端，所述恒流驱动单元的第一输出端连接所述恒流控制单元的参考端，第二输出端连接所述整流单元的输出负端；
所述发光二极管组件的正端连接所述整流单元的输出正端；
其中，所述发光二极管组件包括至少两个依次串联连接的发光二极管组件子单元，每个所述发光二极管组件子单元包括基板，所述基板上涂覆有荧光粉，在所述基板和所述荧光粉之间设置有发光二极管芯片，所述荧光粉和所述发光二极管芯片集成封装在所述基板上。
优选的，所述整流单元包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；
所述第一整流二极管的阴极和所述第二整流二极管的阴极连接的公共端作为所述整流单元的输出正端；
所述第三整流二极管的阳极和所述第四整流二极管的阳极连接的公共端作为所述整流单元的输出负端；
所述第一整流二极管的阳极和所述第三整流二极管的阴极连接的公共端作为所述整流单元的输入正端，连接交流电电源的正极；
所述第二整流二极管的阳极和所述第四整流二极管的阴极连接的公共端作为所述整流单元的输入负端，连接所述交流电电源的负极。
优选的，所述恒流控制单元包括：第一电阻和并联稳压集成电路；
所述第一电阻的一端作为所述恒流控制单元的输入端连接所述整流单元的输出正端，所述第一电阻的另一端连接所述并联稳压集成电路的负端，所述并联稳压集成电路的正端作为所述恒流控制单元的输出端连接所述整流单元的输出负端，且所述并联稳压集成电路的正端连接接地端，所述第一电阻和所述并联稳压集成电路的公共端作为所述恒流控制单元的驱动端连接所述恒流驱动单元的控制端，所述并联稳压集成电路的参考端作为所述恒流控制单元的参考端连接所述恒流驱动单元的第一输出端。
优选的，所述并联稳压集成电路的型号为TL431。
优选的，还包括：第二电阻；
所述第二电阻的一端连接所述并联稳压集成电路的参考端，另一端作为所述恒流控制单元的参考端连接所述恒流驱动单元的第一输出端。
优选的，所述恒流控制单元包括：运算放大器；
所述运算放大器的正输入端连接参考电源，所述运算放大器的负输入端作为所述恒流控制单元的参考端连接所述恒流驱动单元的输出端，所述运算放大器的输出端作为所述恒流控制单元的驱动端连接所述恒流驱动单元的控制端。
优选的，还包括：第三电阻；
所述第三电阻的一端连接所述运算放大器的负输入端，所述第三电阻的另一端作为所述恒流控制单元的参考端连接所述恒流驱动单元的输出端。
优选的，所述恒流驱动单元包括多个恒流驱动子单元，每个所述恒流驱动子单元包括一个MOS管和一个电流设定电阻，每个所述恒流驱动子单元中的所述MOS管的源极均与所述电流设定电阻的一端连接；
每个所述MOS管的栅极作为所述恒流驱动单元的控制端均连接所述恒流控制单元的驱动端，每个所述MOS管的漏极作为所述恒流驱动单元的输入端均连接所述发光二极管组件的负端；
所述恒流驱动单元中所有的所述电流设定电阻依次串联连接，第一个所述恒流驱动子单元中的所述MOS管和所述电流设定电阻的公共端作为所述恒流驱动单元的第一输出端连接所述恒流控制单元的参考端；最后一个所述恒流驱动子单元中的所述电流设定电阻未与所述MOS管连接的一端作为所述恒流驱动单元的第二输出端连接所述整流单元的输出负端。
优选的，所述荧光粉为余辉粉。
优选的，所述荧光粉为长余辉粉。
从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供了一种发光二极管的发光装置，包括：整流单元、恒流控制单元、恒流驱动单元和发光二极管组件，其中，发光二极管组件包括至少两个串联连接的发光二极管组件子单元，每个发光二极管组件子单元包括基板，基板上涂覆有荧光粉，基板和荧光粉之间设置有发光二极管芯片，荧光粉和发光二极管芯片封装在基板上。因此，在正弦交流电的一个正弦周期内，当恒流驱动单元关断导致发光二极管熄灭或是亮度减弱时，荧光粉发出的光亮可以弥补发光二极管减弱的光亮，如此，有效避免了由于恒流驱动单元的导通和关断而导致的发光二极管出现的频闪的现象，进而提高了发光二极管的照明效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例公开的一种具有发光二极管的发光装置的电路图；
图2（a）为本实用新型实施例公开的一种整流单元将输入的交流电整流成直流电输出的电压波形；
图2（b）为本实用新型实施例公开的一种发光装置的输入电压和输入电流随时间变化的波形图；
图3为本实用新型实施例公开的另一种具有发光二极管的发光装置的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，本实用新型实施例公开了一种具有发光二极管的发光装置的电路图，包括：整流单元10、恒流控制单元11、恒流驱动单元12和发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）组件13；
其中：
整流单元10将输入的交流电整流成直流电输出；
恒流控制单元11的输入端连接整流单元10的输出正端，恒流控制单元11的输出端连接整流单元10的输出负端，且恒流控制单元11的输出端连接接地端；
恒流驱动单元12的控制端连接恒流控制单元11的驱动端，恒流驱动单元12的输入端连接发光二极管组件13的负端，恒流驱动单元12的第一输出端连接恒流控制单元11的参考端，第二输出端连接整流单元10的输出负端；
发光二极管组件13的正端连接整流单元10的输出正端；
其中，发光二极管组件13包括至少两个依次串联连接的发光二极管组件子单元，每个所述发光二极管组件子单元包括基板、所述基板上涂覆有荧光粉，在所述基板和所述荧光粉之间设置有发光二极管芯片，所述荧光粉和所述发光二极管芯片集成封装在基板上。
发光二极管芯片可以采用水平结构，或是垂直与倒装的芯片结构。
需要说明的一点是，发光二极管组件子单元中的基板也可以是封装支架，本实用新型在此不做限定。
综上可以看出，在正弦交流电的一个正弦周期内，当恒流驱动单元12关断导致发光二极管熄灭或是亮度减弱时，荧光粉发出的光亮可以弥补发光二极管减弱的光亮，如此，有效避免了由于恒流驱动单元12的导通和关断而导致的发光二极管出现的频闪的现象，进而提高了发光二极管的照明效果。
发光二极管组件13的具体构成参见图1，当发光二极管组件13包括第一发光二极管组件子单元LED1、第二发光二极管组件子单元LED2、第三发光二极管组件子单元LED3和第四发光二极管组件子单元LED4共四个发光二极管组件子单元时，四个发光二极管组件子单元依次串联连接，且第一发光二极管组件子单元LED1的输入端作为整个发光二极管组件13的正端连接整流单元10的输出正端，第四发光二极管组件子单元LED4的输出端作为整个发光二极管组件13的负端连接恒流驱动单元12的输入端。
需要说明的一点是，发光二极管组件13包含的发光二极管组件子单元的数目依据实际情况而定，本实用新型在此不做限定。
优选的，每个发光二极管组件子单元中的荧光粉可以为余辉粉或是长余辉粉，当然也可以为其他的荧光粉，本实用新型在此不做限定。
荧光粉的发光寿命一般可以在1ms～100ms之间，本实用新型依据发光二极管的频闪时间，优先采用发光寿命在10ms～30ms之间的荧光粉。
整流单元10包括：第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3和第四整流二极管D4；
其中：
第一整流二极管D1的阴极和第二整流二极管D2的阴极连接的公共端作为整个整流单元10的输出正端；
第三整流二极管D3的阳极和第四整流二极管D4的阳极连接的公共端作为整流单元的输出负端；
第一整流二极管D1的阳极和第三整流二极管D3的阴极连接的公共端作为整流单元的输入正端，连接交流电源AC的正极；
第二整流二极管D2的阳极和第四整流二极管D4的阴极连接的公共端作为整流单元的输入负端，连接交流电源AC的负极。
整流单元10将输入的交流电整流成直流电输出的电压波形如图2（a）所示，横坐标为时间T/ms，纵坐标为电压U/v，峰值电压为Vmax。
恒流控制单元11包括：第一电阻101和并联稳压集成电路102；
第一电阻101的一端作为恒流控制单元11的输入端连接整流单元10的输出正端，第一电阻101的另一端连接并联稳压集成电路102的负端，并联稳压集成电路102的正端作为恒流控制单元11的输出端连接整流单元10的输出负端，且并联稳压集成电路102的正端连接接地端，第一电阻101和并联稳压集成电路102的公共端作为恒流控制单元11的驱动端连接恒流驱动单元12的控制端，并联稳压集成电路102的参考端作为恒流控制单元11的参考端连接恒流驱动单元12的第一输出端。
由于型号为TL431的并联稳压集成电路102具有性能好、价格低的优点，因此，本实用新型中的并联稳压集成电路102的型号可以为TL431。
为进一步优化上述实施例，还可以包括：第二电阻103；
第二电阻103的一端连接并联稳压集成电路102的参考端，另一端作为恒流控制单元11的参考端连接恒流驱动单元12的第一输出端。
需要说明的一点是，第二电阻103主要用于限制并联稳压集成电路102的参考端的电流。
恒流驱动单元12包括多个恒流驱动子单元，每个恒流驱动子单元包括一个MOS管和一个电流设定电阻，每个恒流驱动子单元中的MOS管的源极均与电流设定电阻的一端连接；
每个MOS管的栅极作为恒流驱动单元12的控制端连接恒流控制单元11的驱动端，每个MOS管的漏极作为恒流驱动单元的输入端均连接发光二极管组件13的负端，具体的，每个MOS管的漏极与发光二极管组件13中对应位置的发光二极管组件子单元的输出端连接；
恒流驱动单元12中所有的电流设定电阻依次串联连接，第一个恒流驱动子单元中MOS管和电流设定电阻的公共端作为恒流驱动单元12的第一输出端连接恒流控制单元11的参考端；最后一个恒流驱动子单元中电流设定电阻未与MOS管连接的一端作为恒流驱动单元12的第二输出端连接整流单元10的输出负端。
需要说明的一点是，恒流驱动单元12用于在发光二极管组件13导通时保持通过发光二极管组件13的电流恒定。
以图1中所示恒流驱动单元12为例，恒流驱动单元12包括：第一恒流驱动子单元14、第二恒流驱动子单元15、第三恒流驱动子单元16和第四恒流驱动子单元17；
第一恒流驱动子单元14包括MOS管201、电流设定电阻202，MOS管201的漏极与第一发光二极管组件子单元LED1和第二发光二极管组件子单元LED2的公共端连接，MOS管201的栅极与第一电阻101和并联稳压集成电路102的公共端连接，MOS管201的源极与电流设定电阻202的一端连接，电流设定电阻202与MOS管201的源极的公共端作为恒流驱动单元12的第一输出端与第二电阻103连接，电流设定电阻202的另一端与第二恒流驱动子单元15中的电流设定电阻302的一端连接。
第二恒流驱动子单元15包括MOS管301、电流设定电阻302，第三恒流驱动子单元16包括MOS管401、电流设定电阻402，第四恒流驱动子单元17包括MOS管501、电流设定电阻502，其中，第二恒流驱动子单元15、第三恒流驱动子单元16和第四恒流驱动子单元17内具体的连接关系同第一恒流驱动子单元14，此处不再赘述。
MOS管301的漏极与第二发光二极管组件子单元LED2的输出端连接，MOS管401的漏极与第三发光二极管组件子单元LED3的输出端连接，MOS管501的漏极与第四发光二极管组件子单元LED4的输出端连接。
需要说明的一点是，电流设定电阻502未与MOS管501连接的一端与作为恒流驱动单元12的第二输出端连接整流单元10的输出负端。
其中，发光二极管组件13中每个发光二极管组件子单元处于恒流状态的恒定电流为Vref/∑n=iRi，Vref为并联稳压集成电路102的参考电压，i为恒流驱动子单元的数量。
恒流驱动单元12控制发光二极管组件13的工作原理如下：
随着交流电源AC的电源电压的上升，在恒流状态下，第一发光二极管组件子单元LED1承受的电压保持不变，其多余的电压压降由MOS管201承受，也由第二发光二极管组件子单元LED2以及第一恒流驱动子单元14承受，恒流状态的恒定电流为Vref/(R202+R302+R402+R502)；当电压达到了第一发光二极管组件子单元LED1和第二发光二极管组件子单元LED2的导通阈值电压后，第一恒流驱动子单元14导通，恒流状态的恒定电流为Vref/(R302+R402+R502)，MOS管201关断；同理，当电压继续升高，第三发光二极管组件子单元LED3和第四发光二极管组件子单元LED4陆续发光。
当交流电源AC的电源电压从310V开始下降时，发光二极管组件13中的所有的发光二极管均发光，通过发光二极管组件13的电流为Vref/R502，整个恒流驱动单元12关闭。随着电压的逐渐降低，当电压低于四个发光二极管组件子单元的导通电压时，发光二极管组件13中的电流开始下降，当电流低至Vref/(R402+R502)时，第四恒流驱动子单元17关闭，第三恒流驱动子单元16工作，此时，第一发光二极管组件子单元LED1、第二发光二极管组件子单元LED2、第三发光二极管组件子单元LED3同时发光，第四发光二极管组件子单元LED4熄灭。同理，随着输入电压的降低，发光的发光二极管组件子单元依次减少，直到所有的发光二极管组件子单元熄灭。
综上可以看出，本实用新型采用独立的MOS管，配合恒流控制单元11，实现对发光二极管组件13中各发光二极管组件子单元的电流峰值的控制，进而实现了对发光二极管分段的智能切换。
参见图2（b），发光装置的输入电压和输入电流随时间变化的波形图，横坐标为时间T/ms，纵坐标为电流I/mA，在正弦波的正半周期输入电压从VF1、VF2、VF3、VF4直到峰值Vmax的逐渐升高，在正弦波的负半周期，输入电压反方向逐渐升高，直到峰值Vmax。
参见图3，本实用新型实施例公开了一种具有发光二极管的发光装置的电路图，与图1所示实施例不同的是，恒流控制单元11采用运算放大器104作为核心器件，运算放大器104的正输入端连接参考电源Vref，运算放大器104的负输入端作为恒流控制单元11的参考端连接恒流驱动单元12的输出端，运算放大器104的输出端作为恒流控制单元12的驱动端连接恒流驱动单元12的控制端。
需要说明的一点是，由于运算放大器104对反馈电压放大，恒流控制单元11的核心器件采用运算放大器104相对于采用TL431而言，运算放大器104输入端的参考电压较低，从而可以降低电流设定电阻上的损耗。
为进一步优化上述实施例，还可以包括：第三电阻105，第三电阻105的一端连接运算放大器104的负输入端，第三电阻105的另一端作为恒流控制单元11的参考端连接恒流驱动单元12的输出端。
图3提供的实施例的其他结构及工作原理同图1，此处不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种具有发光二极管的发光装置，其特征在于，包括：整流单元、恒流控制单元、恒流驱动单元和发光二极管组件；
所述整流单元将输入的交流电整流成直流电并输出；
所述恒流控制单元的输入端连接所述整流单元的输出正端，所述恒流控制单元的输出端连接所述整流单元的输出负端，且所述恒流控制单元的输出端连接接地端；
所述恒流驱动单元的控制端连接所述恒流控制单元的驱动端，所述恒流驱动单元的输入端连接所述发光二极管组件的负端，所述恒流驱动单元的第一输出端连接所述恒流控制单元的参考端，第二输出端连接所述整流单元的输出负端；
所述发光二极管组件的正端连接所述整流单元的输出正端；
其中，所述发光二极管组件包括至少两个依次串联连接的发光二极管组件子单元，每个所述发光二极管组件子单元包括基板，所述基板上涂覆有荧光粉，在所述基板和所述荧光粉之间设置有发光二极管芯片，所述荧光粉和所述发光二极管芯片集成封装在所述基板上。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述整流单元包括：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；
所述第一整流二极管的阴极和所述第二整流二极管的阴极连接的公共端作为所述整流单元的输出正端；
所述第三整流二极管的阳极和所述第四整流二极管的阳极连接的公共端作为所述整流单元的输出负端；
所述第一整流二极管的阳极和所述第三整流二极管的阴极连接的公共端作为所述整流单元的输入正端，连接交流电电源的正极；
所述第二整流二极管的阳极和所述第四整流二极管的阴极连接的公共端作为所述整流单元的输入负端，连接所述交流电电源的负极。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述恒流控制单元包括：第一电阻和并联稳压集成电路；
所述第一电阻的一端作为所述恒流控制单元的输入端连接所述整流单元的输出正端，所述第一电阻的另一端连接所述并联稳压集成电路的负端，所述并联稳压集成电路的正端作为所述恒流控制单元的输出端连接所述整流单元的输出负端，且所述并联稳压集成电路的正端连接接地端，所述第一电阻和所述并联稳压集成电路的公共端作为所述恒流控制单元的驱动端连接所述恒流驱动单元的控制端，所述并联稳压集成电路的参考端作为所述恒流控制单元的参考端连接所述恒流驱动单元的第一输出端。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述并联稳压集成电路的型号为TL431。
5.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，还包括：第二电阻；
所述第二电阻的一端连接所述并联稳压集成电路的参考端，另一端作为所述恒流控制单元的参考端连接所述恒流驱动单元的第一输出端。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述恒流控制单元包括：运算放大器；
所述运算放大器的正输入端连接参考电源，所述运算放大器的负输入端作为所述恒流控制单元的参考端连接所述恒流驱动单元的输出端，所述运算放大器的输出端作为所述恒流控制单元的驱动端连接所述恒流驱动单元的控制端。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，还包括：第三电阻；
所述第三电阻的一端连接所述运算放大器的负输入端，所述第三电阻的另一端作为所述恒流控制单元的参考端连接所述恒流驱动单元的输出端。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述恒流驱动单元包括多个恒流驱动子单元，每个所述恒流驱动子单元包括一个MOS管和一个电流设定电阻，每个所述恒流驱动子单元中的所述MOS管的源极均与所述电流设定电阻的一端连接；
每个所述MOS管的栅极作为所述恒流驱动单元的控制端均连接所述恒流控制单元的驱动端，每个所述MOS管的漏极作为所述恒流驱动单元的输入端均连接所述发光二极管组件的负端；
所述恒流驱动单元中所有的所述电流设定电阻依次串联连接，第一个所述恒流驱动子单元中的所述MOS管和所述电流设定电阻的公共端作为所述恒流驱动单元的第一输出端连接所述恒流控制单元的参考端；最后一个所述恒流驱动子单元中的所述电流设定电阻未与所述MOS管连接的一端作为所述恒流驱动单元的第二输出端连接所述整流单元的输出负端。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述荧光粉为余辉粉。
10.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述荧光粉为长余辉粉。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105704887A (zh) * 2014-12-12 2016-06-22 简晨峰 发光二极管电路
CN105813285A (zh) * 2014-12-31 2016-07-27 四川新力光源股份有限公司 一种led恒流驱动装置

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