CN205782147U - 一种led日光灯组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED日光灯组件,具体地,涉及一种LED日光灯组件的驱动电源。本申请公开了一种LED日光灯组件,所述LED日光灯组件包括:LED日光灯,所述LED日光灯包括灯管和位于所述灯管内的LED模块;驱动电源,所述驱动电源位于所述灯管外,并用于驱动所述LED模块;所述驱动电源通过连接装置与所述LED模块电性连接。本申请采用上述结构具有下述优点:(1)便于实现驱动电源的标准化,同时实现驱动电源易更替。(2)当LED日光灯出现损坏或异常后,只需要将LED日光灯的灯管从灯座上取下更换即可,而不必对驱动电源进行更换,因此本申请中的实施例降低了耗材的更换成本。
Description
技术领域
本实用新型提出一种LED日光灯组件,具体地,涉及一种LED日光灯组件的驱动电源。
背景技术
现行的照明装置中,大部分仍利用荧光灯管作为发光单元。而发光二极管(Light至Emitting Diode,LED)具有高亮度、省电及环保等优点,随着时代的演进,也逐渐地被应用于各式照明装置中。
目前市面上的发光二极管(即LED日光灯)取代现行的照明装置即取代荧光灯管的方式可以为LED日光灯的驱动电源设置在LED日光灯的灯管内,通常设置在灯管两端的灯头内(俗称,驱动电源内置的LED日光灯)。
驱动电源内置在LED日光灯内通常情况下分为两种。一为镇流器相容型发光二极管灯管(T至LED lamp),在不改变原有照明装置的线路的基础上,直接用发光二极管灯管替换传统的荧光灯管。另一为镇流旁路型(Ballast by至pass)发光二极管灯管,电路上省掉传统的镇流器,而直接将市电接到发光二极管灯管。后者适用于新装修的环境,采用新的照明装置的驱动电源及发光二极管灯管。
电源内置式LED日光灯存在以下缺陷:
(1)更换电源难度大。LED日光灯里面的LED模块的使用寿命远大于驱动电源的使用寿命,如果电源坏了,直接更换整个LED日光灯将导致极大的浪费,若只更换电源,又必需依靠专业人员对电路进行拆卸更换;
(2)回收成本高,内置电源式也增加了电子垃圾的回收处理的成本,因为必须把电源部分拆出来再分别处理。
现有技术中还公开了另外一种LED日光灯组件,该种LED日光灯组件的LED日光灯管外设置有驱动电源,并通过外接驱动电源来使得LED日光灯工作。这样虽然可以使驱动电源发出的热量不作用于LED日光灯上,但是由于LED日光灯组件与驱动电源作为一个产品整体销售。因而这种LED日光灯组件不容易更换,也不容易实现标准化。例如,当LED日光灯出现故障时,必须对整个产品整体进行更替,这样会带来更换的不易和浪费。又例如,需要对LED日光灯进行扩展时,只能再将另外一个产品与市电连接。
另外,对于电源外置的LED日光灯,目前大都采用外接恒流源驱动电路(输出的电流恒定),这样的电路设计,不利于LED日光灯应用的延展(如多根灯管并联,同时由于LED日光灯间的差异,流经该日光灯的电流有差异,导致日光灯的发光均匀性较弱)。
对于电源外置的LED日光灯,其应用在多支串联(即一个驱动电源串联连接有多支LED日光灯/俗称一拖多)时,若其中的一只LED日光灯损坏,其它的LED日光灯都不发光。
实用新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷,本申请实施例公开了一种LED日光灯组件。
本实用新型实施例的具体技术方案是:
一种LED日光灯组件,所述LED日光灯组件包括:
LED日光灯,所述LED日光灯包括灯管和位于所述灯管内的LED模块;
驱动电源,所述驱动电源位于所述灯管外,并用于驱动所述LED模块;
所述驱动电源通过连接装置与所述LED模块电性连接。
优选地,所述灯管包括主体和分别位于所述主体两端的端部,所述LED日光灯包括灯头,所述灯头套设在至少一个所述端部外,所述主体的外径与所述灯头的外径基本一致。
优选地,所述驱动电源包括恒流源。
优选地,所述恒流源与所述LED日光灯之间还设置有电流控制电路,所述电流控制电路用于在通过所述LED日光灯的电流达到预设范围时截止所述恒流源的输出,从而用于建立或断开所述恒流源与所述LED日光灯之间的电性连接。
优选地,所述恒流源与所述LED日光灯之间还设置有均流电路,以调节流过LED日光灯的电流。
优选地,所述恒流源的输出电流为500±10%mA或1±10%A。
优选地,所述驱动电源包括恒压源,所述恒压源的输出为直流电压;所述直流电压为60±10%V或100±10%V。
优选地,所述恒压源的输出电流小于或等于2安培,且大于0安培。
优选地,所述LED日光灯组件包括用于使所述驱动电源输出的直流电压与所述LED日光灯匹配的识别电路,从而能使所述LED日光灯与所述驱动电源兼容。
优选地,所述LED日光灯组件包括多个串联设置的所述LED日光灯,所述驱动电源包括与所述LED日光灯并联设置的控制开关,从而建立所述驱动电源与其他所述LED日光灯的电性连接,通过所述控制开关来旁路所并联的异常的LED日光灯。
优选地,所述控制开关为机械式或电动式。
优选地,所述控制开关为电动式的,当所述控制开关闭合后,所述控制开关在重启外部电源之前持续旁路其并联的所述LED日光灯,从而建立所述驱动电源与其他所述LED日光灯的电性连接。
优选地,所述控制开关为电动的,当所述控制开关闭合后,所述控制开关能定时的检测所并联的所述LED日光灯间的电压,依据检测的所述电压,断开/闭合所述控制开关,从而建立恢复正常的所述LED日光灯与所述驱动电源电性连接。
优选地,所述控制开关能在所述LED日光灯所处支路的电流超过所述LED日光灯的额定电流时间歇地开/关,以使流入所述LED日光灯的电流小于或等于所述LED日光灯的额定电流,从而使流过所述LED灯的电流不超过其额定电流。
优选地,所述LED日光灯或所述驱动电源包含控制流经所述LED模块电流的控制装置,所述控制装置包括驱动开关,从而建立或断开所述驱动电源与所述LED灯的电性连接。
优选地,所述驱动开关的漏极通过LED模块与所述驱动电源电性连接,所述驱动开关的栅极与驱动电源连接,所述驱动开关的源极接地。
优选地,所述控制装置包括过压保护装置,所述过压保护装置包括并联在所述驱动开关的漏极和栅极的保护电阻。
优选地,所述控制装置包括过流保护装置,所述过流保护装置包括三极管和采样电阻,所述驱动开关的源极通过采样电阻接地,所述三极管的基极与发射极与采样电阻的两端并联,所述三极管的集电极与驱动电源连接,从而用于当通过所述采样电阻的电流超过预设值时对所述LED模块和驱动开关进行旁路。
优选地,所述控制装置包括并联设置在所述采样电阻两端并用于对所述三极管的接通起到延时作用的延时支路,所述延时支路包括串接的电容和电阻。
优选地,所述延时支路使所述三极管启动的延时时间在3至5ms之间。
本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果:
(1)便于实现驱动电源的标准化,同时实现驱动电源易更替。
(2)当LED日光灯出现损坏或异常后,只需要将LED日光灯的灯管从灯座上取下更换即可,而不必对驱动电源进行更换,因此本申请中的实施例降低了耗材的更换成本。
(3)当驱动电源损坏时,仅更换驱动电源即可,而不必对LED日光灯进行操作。
(4)驱动电源为恒压源,恒压源的体积较小。
(5)LED日光灯组件中设置识别电路,以使驱动电源输出的直流电压与LED日光灯设计的电压匹配。
(6)LED日光灯组件设置有控制装置,该控制装置包括用于控制LED模块202通断的驱动开关,用于对控制开关进行过压保护的过压保护装置,以及用于对整个电路进行过流保护的过流保护装置。
(7)在每个LED日光灯上并联有控制开关,当LED日光灯出现异常时,该控制开关将出现异常的LED日光灯旁路,从而使其他正常的LED日光灯能够正常工作。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的,而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外,图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的,用于帮助对本实用新型的理解,并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下,可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
图1为本实用新型实施例LED日光灯组件中LED日光灯的立体图;
图2为本实用新型实施例LED日光灯组件中LED日光灯的立体分解图;
图3为本实用新型实施例LED日光灯中灯头的结构示意图;
图4为本实用新型的实施例LED日光灯的结构示意图;
图5为本实用新型的实施例的LED日光灯中LED模块的连接电路示意图;
图6为本实用新型的实施例的LED日光灯中另一个LED模块的连接电路示意图;
图7为本实用新型的实施例的LED日光灯组件的连接电路示意图;
图8为本实用新型的实施例的LED日光灯的连接电路示意图;
图9为本实用新型的实施例的恒压控制电路的结构示意图。
图10为本实用新型的较佳实施例的LED日光灯的连接电路示意图。
具体实施方式
结合附图和本实用新型具体实施方式的描述,能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是,在此描述的本实用新型的具体实施方式,仅用于解释本实用新型的目的,而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下,技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形,这些都应被视为属于本实用新型的范围。
本实用新型的实用新型人经过创造性劳动,在玻璃灯管的基础上,提出了一种LED日光灯(本方案中LED日光灯也可表述为照明光源,或照明装置),LED模块也可表述为光源。以解决背景技术中提到的问题以及上述提及的问题。
LED日光灯如同习知的热阴极管或冷阴极管,具有一透明或散光作用的细长状的外围框体(即灯管),例如:圆柱体,尺寸(长度、半径)可以根据习知的热阴极管或冷阴极管的规格(例如:JIS C 7601、JIS C 7709)来设计。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
本实用新型实施例提供一种LED日光灯组件,参照图1至2,包括:灯管1、设于灯管1内的灯板2,以及分别套接于灯管1两端的两个灯头3。其中灯管1可以为细长状的外围框体,采用塑料灯管或者玻璃灯管。
继续参照图2,灯管1包括主体102和分别位于主体102两端的端部101,灯头3套设于端部101外。灯板2上设有若干LED模块202,灯板2上的两侧设有连接件,通过该连接件,经由灯头3上设置的空心导电针301(如图4),与外置的电源实现电气连接。灯头3的顶部上可选择地设有透气孔。未设置透气孔时,LED日光灯为密闭式,可避免水气或灰尘等的进入而影响LED日光灯的正常操作或使用寿命。设置透气孔时,LED日光灯工作时的产生的部分热可由该透气孔散出,增加散热效果。LED模块202连接后形成的LED正极与LED负极,分别通过焊接连接件(较佳的选用镀锡铜线)的一端,连接件的另一端穿入空心导电针。
具体地,灯管1的两端通过强化部处理,端部101形成强化部结构,灯头3套在强化后的端部101上,这样可以使得灯头3外径与灯管主体102外径的差值变小,甚至完全相平,即灯头3外径与主体102外径相等。这样设置的好处在于,在运输过程中,包装承托物不会只接触灯头3,其能够同时接触灯头3和灯管1,使得整支照明光源受力均匀,而不会使得灯头3成为唯一受力点,避免灯头3与灯管端部101连接的部位由于受力集中发生破裂,提高产品的质量,并兼具美观的作用。本实施例中,灯头3可以采用塑料材质,灯头3外径与主体102外径基本相等,公差为在正负0.2MM(毫米)内,最多不超过正负1MM。
继续参照图2,本实施例的LED日光灯还包括粘接剂4、灯板绝缘胶7和光源胶8。灯板2通过粘接剂4粘贴于灯管1的内周面上。图中所示,粘接剂4可以为硅胶,其形式不限,可以是图中所示的几段,或者呈长条状的一段。
灯板绝缘胶7涂于灯板2面向光源(即LED组件202)的表面上,使得灯板2不外露,从而起到将灯板2与外界隔离的绝缘作用。涂胶时预留出与光源202对应的通孔701,光源202设于通孔701中。灯板绝缘胶7的组成成分包括乙烯基聚硅氧烷、氢基聚硅氧烷和氧化铝。灯板绝缘胶7的厚度范围为100ΜM至140ΜM(微米)之间。如果小于100ΜM,则起不到足够的绝缘作用,如果大于140ΜM,则会造成材料的浪费。
光源胶8涂于LED模块202的表面。光源胶8的颜色为透明色,以保证透光率。涂覆至LED组件202表面后,光源胶8的形状可以为颗粒状、条状或片状。其中,光源胶8的参数有折射率、厚度等。光源胶8的折射率允许的范围为1.22~1.6,如果光源胶8的折射率为LED组件202壳体折射率的开根号,或者光源胶8的折射率为LED模块202壳体折射率的开根号的正负15%,则可使全反射(INTERNAL TOTAL REFLECTION)发生的角度范围较小,因此透光率较好。这里的光源壳体是指容纳LED晶粒(或芯片)的壳体。本实施例中光源胶8的折射率范围为1.225-1.253。光源胶8允许的厚度范围为1.1MM-1.3MM,如果小于1.1MM,将会盖不住LED组件202,效果不佳,如果大于1.3MM,则会降低透光率,同时还会增加材料成本。
装配时,先将光源胶8涂于光源202的表面;然后将灯板绝缘胶7涂于灯板2上的一侧表面上;再把LED模块202固定于灯板2上;接着将灯板2与LED模块202相背的一侧表面通过粘接剂4粘贴固定于灯管1的内周面;最后再将灯头3固定于灯管1的端部,同时将灯板2与点灯头3电连接。
参照图3所示,灯头3的一表面具有空心导电针301。空心导电针301,共设有4个(一侧2个)。在其它可选的的实施例中,空心导电针301还可为2个(一侧1个)。本实施例中,灯板2及LED模块202的组成的LED模块均包含在灯管内。
在本实施例中,灯头3上可以设有兼有散热作用的透气孔(即通孔),可以使LED日光灯工作时LED模块产生的一部分热量透过该孔进行对流散热。较佳的,灯管的材质为玻璃。玻璃材质的热传导优于塑料材质。LED模块202贴于灯管内壁时,LED模块202工作所产生的热可以透过玻璃管传导而进行散热。
本实用新型实施例中,驱动电源设置在LED日光灯外,驱动电源通过空心导电针301与LED模块202电性连接,从而驱动LED模块。通电时,市电的交流电经外置于灯管外的驱动电源整流(AC电源整流成DC电源后),驱动电源的电流通过LED日光灯两端的灯头上的空心导电针301、经连接件(即导线)到达灯板2,并通过灯板2到达LED模块202,实现点亮LED日光灯。
由于驱动电源不再设置在灯头内,由此缩短了灯头(一般采用,铝材质灯头)的长度尺寸(其长度通过为5-15MM)。为保证LED日光灯的整体长度符合规定,其灯头短缩的部分由灯管延长来拟补。因灯管的长度有延长,相应地延长贴在灯管内的灯板的长度。同等照明条件下,贴在灯管内壁的灯板上的LED模块间的间隔可相应的加大,由于LED模块间的间隔增大,这样可提高散热效率、降低LED模块操作时的温度,而可延长LED模块的寿命。
另外,采用铝材质灯头,其灯头与LED日光灯套接的管壁比较薄(通常管壁在厚度在于:0.1~0.4MM,本实施例中采用0.25MM或0.3MM),这样看上去LED日光灯的外径与铝灯头的外径基本一致。
由于驱动电源外设于LED日光灯,这样该LED日光灯连接的驱动电源的热不会直接影响LED模块202。这样设置可避免该驱动电源在工作时产生较高温度对LED模块202的影响(即过热),提高LED模块202的信赖性。
随着LED芯片技术的革新,逐步向小型化,低功耗方向发展,有可能使得灯管采用塑料材质。
图4利用可挠式电路板和连接件焊接(采取传统导线打线的方式)让灯板2与空心导电针电性相连,形成一个完整的LED日光灯。
在本实施例中,以对应不同的功率需求,提供所需的照明,LED模块的结构可采用单串或多串LED模块202,下面详细描述其结构:
如图5所示,为本实用新型实施例的LED模块202连接的示意图,LED模块202可串联后再并联。在图5中,为4条支路并联的连接架构,其他例如:14只串联后形成的支路再5条支路并联,15只串联后形成的支路再7条支路并联/8条支路并联,20只串联后形成的支路再4条支路并联等也均可以应用至本实用新型。先串联后再并联的架构(LED日光灯的管压满足外置电源的要求,其设计思路,通常单颗LED模块202导通时压降为0.7V。针对不规格同的外置电源,设计时需注目LED模块202的颗数),其优点在于同一串中的LED模块202均流经相等的电流,使同一串的LED模块202的亮度一致性高,也避免部分LED模块202因流经较大的电流而导致的使用寿命的短缩,尤其对于4条支路或以上的连接架构。上述方案中使用的LED模块的单颗功率可为0.2W、0.5W、1.0W。封装的模块型号为2835(也可用其它的封装型号,视应用的场合而定)。
如图6所示,为本实用新型实施例的另一个LED模块202连接的示意图。在图6中,为3条支路的连接架构。对于2或3条支路的LED模块,可采取可并联后再串联的网状结构,例如:2个或3个LED模块并联成一个LED单元,而14个至25个LED单元串联,较佳为19个至20个LED单元串联。并联后再串联的连接架构至少具有以下优点:对于任一条支路中,并联的任一或多个LED模块202毁损而开路时,电流仍然可以透过同一并联的LED单元中未损坏的LED模块202并联的一个或多个LED模块流过,因此可以避免串联后再并联中任一LED模块损坏而导致对应的支路,进而停止发光之问题。
在应用上,并联后再串联的连接结构适合应用于4尺或以下的LED日光灯,例如:2尺、3尺;串联后再并联连接结构适合应用于4尺或以上的LED日光灯,例如:5尺、6尺、7尺、8尺。
上述方案中,LED模块202的颗数设计思路:先依据该LED日光灯的照度要求,如1800LM或2200LM,然后结合单颗LED模块202的发光效率(产生照度50LM,因采用的LED模块202不同,照度可能有差异)及采用的灯管的结构,预估出LED模块202的颗数,再结合该LED日光灯的功率要求,单颗LED模块202的额定电流,进行LED模块串并结构的设计。
本实用新型实施例中,驱动电源设置在LED日光灯外。驱动电源与LED日光灯能分离地连接,从而易于更换。驱动电源通过空心导电针301与LED模块202电性连接,从而驱动LED模块。通电时,市电的交流电经外置于灯管外的驱动电源整流(AC电源整流成DC电源后),驱动电源的电流通过LED日光灯两端的灯头上的空心导电针301、经连接件(即导线)到达灯板2,并通过灯板2到达LED模块202,实现点亮LED日光灯。
在一个可选的实施方式中,所述驱动电源通过连接装置与所述LED模块电性连接。可选地,驱动电源可以通过导线与LED模块电性连接。又可选地,所述连接装置包括设置在驱动电源上的公接头和设置在所述LED日光灯上并与所述公接头适配的母接头。或者,所述连接装置包括设置在驱动电源上的母接头和设置在所述LED日光灯上并与所述母接头适配的公接头。连接装置中的接头可以为标准化设计,从而增加LED日光灯组件的通用性和标准化。
例如,在一个具体的实施方式中,LED日光灯组件还包括灯座,LED日光灯的灯管卡设在灯座上。驱动电源固定设置在灯座上,并可以通过插头和插座与市电连接。驱动电源可以通过内置于灯座内的电线与LED日光灯连接。当LED日光灯出现损坏或异常后,只需要将LED日光灯的灯管从灯座上取下更换即可,而不必对驱动电源进行更换,因此本申请中的实施例降低了耗材的更换成本。
由于驱动电源不再设置在灯头内,由此缩短了灯头(一般采用,铝材质灯头)的长度尺寸(其长度通过为5-15MM)。为保证LED日光灯的整体长度符合规定,其灯头短缩的部分由灯管延长来拟补。因灯管的长度有延长,相应地延长贴在灯管内的灯板的长度。同等照明条件下,贴在灯管内壁的灯板上的LED模块间的间隔可相应的加大,由于LED模块间的间隔增大,这样可提高散热效率、降低LED模块操作时的温度,而可延长LED模块的寿命。
由于驱动电源外设于LED日光灯,这样该LED日光灯连接的驱动电源的热不会直接影响LED模块202。这样设置可避免该驱动电源在工作时产生较高温度对LED模块202的影响(即过热),提高LED模块202的信赖性。
本实施例中的LED日光灯组件通过外置在灯管1外的驱动电源整流与市电连接。外置的驱动电源输出的电耦接于灯头3上的空心导电针301。在连接时,需注意不可将LED正极与LED负极接反。
LED正极与LED负极可先经过一整流电路,例如:桥式整流电路,电耦接灯头3上的空心导电针301,如此,使用者安装上可以不需注意外置电源输出的电源正端与电源负端,而是透过整流电路使电源正端耦接至LED正极,而电源负端耦接至LED负极。
作为上述实施例的变形,LED正极与LED负极可先经过一整流器件。例如:LED正极分别透过两个整流器件电耦接至两端灯头3的两个空心导电针301中的各一个,LED负极则分别透过这两个整流器件电耦接至两端灯头3的两个空心导电针301中的另一个。如此,使用者安装上可以不需注意外置电源输出的电源正端与电源负端是分别连接到两端灯头3的哪一端,或者是连接到哪一端灯头3的两个空心导电针301,透过整流器件电源正端即可单向耦接至LED正极,而电源负端单向耦接至LED负极。
灯头3除了空心导电针301之外,由于灯头3为铝材质,在空心导电针的下部增设一绝缘体,使灯头3和空心导电针之间电性绝缘,以达到耐高压之作用,避免使用者碰触灯头3时之触电问题。另外,对于单端电源之应用环境(即,外置电源输出的电源正端与电源负端同时连接至一端的灯头3的两空心导电针301),空心导电针的下部增设的绝缘体也可以避免灯头3为铝材质时电源正端与电源负端间短路的问题。
如图7所示,为LED日光灯的电气连接示意图,图中的外置驱动电源可直接连接市电或电子整流器(图未示)。
图中所示的LED日光灯100内有2电路控制电路分别控制对应的LED模块202组成的支路,在其它的实施例中,可能只有一个或多个电流控制电路控制所电气连接的LED模块202组成的支路。
作为上述方案的变形,外置驱动电源提供恒定的电流输出,LED日光灯组件还包含有电流控制电路,在正常工作情况下,电流控制电路处于导通状态;还可以具有线性纹波去除功能。LED电流低于设定的电流阈值时,LED处于完全导通状态。LED电流高于设定上限时(一般选取超过额定电流的30%),电流控制电路处于关断电路,截止外置电源的输出,使外置驱动电源进入输出开路状态。
外置驱动电源提供恒定的电流输出,这时输出的电路通常为500±10%MA(电压大多介于50至100V之间)。如使用到多根LED日光灯场合时,该多根LED日光灯为串联连接,这样,当其中一根损坏时,其它的LED日光灯也不能正常工作。当该LED日光灯应用在多根灯管并联场合时,该LED日光灯中内需设置电流调节电路(均流电路),来调整流过LED日光灯的电流。
为此,作为上述方案的变形,本实用新型方案还提出一种外置驱动电源。如图8所示,该外置驱动电源能应用于电压范围介于120至277V(电流的频率为50/60HZ)的场合,其输出为恒定的直流电压(如60V,100V,也可为其它的设计值)。该驱动电源正常工作时的输出电流不超过2安培。较佳的,其输出电流不超过1安培。LED日光灯601连接在外置驱动电源的输出端。通过这样的设计,便于实现外置驱动电源的易更换及统一标准化。
该外置驱动电源还设有抑制浪涌侵入的浪涌保护装置(即SURGE PROTECTIONDEVICE),当该外置驱动电源因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,通过该保护装置能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌损害与外置驱动电源连接的LED日光灯。该浪涌保护装置至少包含放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈当中的一种元件。
因外置驱动电源提供恒定的直流电压,这样的设计,具有如下的好处:
①:这时与之规格匹配的LED日光灯可直接通过并联的形式来延展LED日光灯的数量。这时其中的部分LED日光灯损坏时,不影响其它的LED日光灯的正常使用。同时,替换损坏LED日光灯时只需选取与该外置驱动电源匹配的LED日光灯即可。同样,外置驱动电源损坏时,仅更换驱动电源即可,而不必对LED日光灯进行操作。有利于,该外置驱动电源及LED日光灯的大规模应用。
②:该外置驱动电源提供输出恒定的直流电压,相较于驱动电源提供输出恒定的交流电源,可进一步的优化驱动模块的体积,便于大规模的生产。
作为上述方案的变形,可在上述的外置驱动电源上设置可调输出直流电压值的选择开关,这样通过该开关的调整,外置驱动电源可输出不同的直流电压值。提高外置驱动电源的通用性,以扩大其应用的场合。
作为上述方案的变形,还可在LED日光灯中设置识别电路,当驱动电源输出的直流电压与该LED日光灯设计的电压不匹配时,通过该识别电路来调节电压(如:当驱动电源输出的电压低于该LED日光灯设计的电压,通过该识别电路来升压。实现LED日光灯与驱动电源的兼容)。由此在更换LED日光灯时,不必选取和驱动电源完全匹配的LED模块。在本申请实施方式中,只要选取的LED日光灯大体上符合参数要求,识别电路可以将驱动电源输出的电压匹配至LED日光灯的工作电压。由此本申请的实施方式提高了产品的通用性。
在一个可选的实施方式中,图9示出了本实用新型一较佳实施例的LED日光灯组件。需要注意的是如图9示意的电路3540可设置在外置驱动电源里,也可通过合理的布局设置在LED日光灯内。
如图9所示,驱动开关4541的漏极通过LED模块202与驱动电源驱动电源VBUS连接。驱动开关4541的栅极通过电阻3541与驱动电源VBUS连接。驱动开关4541的源极通过采样电阻3548接地。充电模块的电容3546和电阻3547并联在驱动开关4541的栅极和源极。当驱动电源VBUS接通时,开始对充电模块中的电容3546充电,当达到驱动开关4541的接通电压时,驱动开关4541的漏极和源极接通,从而使得LED模块202运行。
过压保护装置的电阻3549并联在所述驱动开关4541的漏极和栅极。当驱动电源VBUS电压产生波动,致使驱动开关4541漏极和源极之间电压较高时,过压保护装置可以起到分压作用,使得驱动开关4541的工作电压维持在额定值,从而对驱动开关4541起到保护作用。
三极管3542的基极与发射极与采样电阻3548的两端并联。三极管3542的集电极通过电阻3541与驱动电源VBUS连接。当采样电阻3548两端的电压达到三极管3542的运行电压时,即通过采样电阻3548的电流超过一定值时,三极管3542接通,驱动电源VBUS通过电阻3541和三极管3542接地,并且旁路LED模块202和驱动开关4541,从而对LED模块202和驱动开关4541起到保护。
所述控制装置包括并联设置在所述采样电阻两端的电容3545,从而对所述三极管的接通起到延时作用。当通过采样电阻3548的电流瞬间增大后,可以对电容3545进行充电,此时三极管3542仍然处于关断状态。通过采样电阻3548的电流持续增大,电容3545被充满后,此时可以接通三极管3542。这样可以延迟三极管3542的接通,以排除因电流瞬间增大而动作,以避免和降低一些误操作。
如图9所示的控制电路3540,启动LED日光灯时,驱动电源VBUS通过电阻3541及电容3546与电阻3547的回路充电,以驱动开关4541导通,实现LED模块202发光。电阻3549起到对驱动开关4541的过压保护(其阻值的设计通常为电阻3547的0.2-0.6倍,较佳的选取0.5倍)。LED模块202正常发光工作后,有电流流过采样电阻3548,若流过该采样电阻的电流超过设定的电流阈值时,使得三极管3542导通,从而实现过流保护。
本实施例中,以设计驱动电源VBUS的电压为60V(即电源输出电压为60V),LED模块的正常输出电流为200MA,保护电流为300MA,三极管的导通压降为0.7V,驱动开关4541的门极电压为2V为例(若设定的电流阈值为其它数值时只要相应的调整元件的参数即可),
电阻3541的阻值为100K欧姆至500K欧姆之间,较佳的为200K欧姆至400K欧姆之间,本实施例中采用300K欧姆。三极管3542较佳的采用NPN型。电阻3543的阻值为50欧姆~500欧姆,较佳的为100欧姆至400欧姆之间,本实施例中采用100欧姆,其作用在于,三极管导通时,限制导通电流。
电阻3544的阻值为1K欧姆至500K欧姆之间,较佳的为2K欧姆至10K欧姆之间,本实施例中采用3.3K欧姆。
电容3545的容值0.5UF至5UF之间,较佳的为0.5UF至2UF之间,本实施中采用1UF;
电容3546的容值0.5NF至5NF之间,较佳的为0.5NF至2NF之间,本实施中采用1NF。
电阻3547的阻值为10K欧姆至500K欧姆之间,较佳的为15K欧姆至200K欧姆之间,本实施例中采用15K欧姆。
电阻3548为采样电阻,其阻值为1欧姆至50欧姆之间,其选取的依据流过该电阻的电流超过设定的电流阈值时,在该电阻上形成的压降大于0.7V(即能使得三极管3542导通即可)。
驱动开关4541较佳的为MOS型开关,选取时可选导通压降较低的开关以降低开关时的损耗。本实施例中,开关4541的导通压降选取0.6V,其门极阈值电源3.0V。
电阻3544和电容3545(主要提供延时,较佳的设定为3至5MS之间,本实施例采用3MS)延时时间必须大于驱动开关4541的启动时间(即需大于电阻3541与电容3546及电阻3547及电阻3549等组成电路的延时时间)。
电阻3544与电容3545还可以防止多支该LED日光灯并联应用时发生来回点亮的问题(例如,2只LED日光灯并联时,其中的一只LED日光灯先导通,这时可能发生该LED日光灯的电流超出设定的阈值,即触发过流保护,该LED日光灯熄灭。这只LED日光灯熄灭,又可能会带来另一只LED日光灯的过流,需要调节好两只LED日光灯的时序,使两只灯管能够同时工作,这时才能避免过流的情况发生。基于此,需要驱动开关3541开通的充电时间短于三极晶体管过流保护触发的时间,从而使当一个LED日光灯先于另一个启动时,不会因其产生的瞬间电流过大而使得其触发过流保护而关闭,在还未达到启动的LED日光灯的三极晶体管触发时间内,另一个还未启动的LED日光灯启动,这样首先启动的LED日光灯的三极晶体管两端的电压下降,确保两只LED日光灯在开机后能够同时启动。
参照图10所示,在某些应用场合,会用到一个驱动电源连接几只(如2只)LED日光灯串联的情况,这时若其中一支日光灯损坏,或人为的取下一只日光灯(或仅安装一只日光灯),则余下的日光灯皆不能正常工作。为此,作为上述方案的变形,还提出一种LED日光灯的驱动电源。该驱动电源上设有若干开关装置,所述开关装置分别与该驱动电源串联连接的每只LED日光灯并联,通过触发开关装置来旁路异常(LED日光灯损坏或该位置未安装LED日光灯即该位置空载)的日光灯。该驱动电源应用在多支LED(如2支,3支,4支灯等,通常不超过8支,因串联的日光灯支数越多,其串联支路的压降越大,对应的驱动电源的输出电压与之相匹配)日光灯串联连接的应用场合。
以4支LED日光灯串联为例如图10所示,驱动电源(即外置驱动电源)上设有的开关装置为开关电路3540。每支LED日光灯500设计的管压为15V(则4支串联的压降为60V)。通常情况下开关电路3540为断开状态(即该开关电路不工作),若其中的一支LED日光灯500损坏则日光灯的串联支路实际上呈开路状态,这时并联在该疑似损坏的日光灯上的开关电路检测出的日光灯的电压(也称负载电压)约等于驱动电源的输出电压(即60V。通常在在设置开关电路的阈值时,触发开关电路的阈值电压为超过驱动电源输出的一半(大于等于30V),触发该开关电路),这样实现旁路该日光灯,其它的日光灯正常工作。
若应用场所满足照明的要求只安装3支LED日光灯,原理与上类似不再重复。
上述以LED日光灯的管压为15V为例,其它的管压如30V,40V,45V等也适用(这时选择合适规格的驱动电源即可)。
上述方案的优点在于,采用串联的日光灯结构,这样流进每支灯的电流相同,保证了每支日光灯发光的均匀性。
上述方案中的开关电路,一旦触发则维持该闭合状态(即旁路该并联的日光灯),直至关断外部的电源,次回再接通时重复上述方案的动作。开关电路也可是定时的(如几百毫秒,1分钟,5分钟等视应用的场合)检测负载电压,如检测电压为超出设定的阈值,则开关电路断开状态。
开关电路中的驱动开关可采用MOS管开关,三极管开关等,开关电路中的检测电路用于实现检测出所并联的日光灯间电压超过设定的阈值,触发MOS管开关或三极管开关,旁路该并联的LED日光灯。
驱动电源的功率通常不超过30W。
作为上述方案的变形,开关电路也可为机械式开关,这时需手动触发即可(需事先识别损坏的日光灯或空载的日光灯)。这时机械式开关还可设置在日光灯所安装的相应灯座(灯座有可能是一个,其内部设有安装日光灯插口)上。
上述方案中开关电路采用触发后维持(维持旁路该并联的日光灯)或定时的检测该并联日光灯间的电压(也称负载电压),对于回路中电流调节能力若;作为上述方案的变形,开关电路可采用高频开关的形式,来调整流过日光灯的电流。例,回路中流过的电流为1A(或其他的值,如500MA),LED日光灯额定电流为300MA,设置开关电路中开关的频率,实现70%的电流(即700MA)流过该开关电路的开关后流入到回路,这样实现了流过LED日光灯的电流不超过其额定电流。
上述方案中LED日光灯在实际的应用时通常安装到预先设置的灯座,通过灯座与驱动电源相连接。
需要提醒注意的是,在其他实施例中,对于同一根LED日光灯而言,在“灯管具有强化部结构”、“灯板采用可挠式电路板”、“铝材质灯头”等特征中,可以只包括其中的一个或多个。
在灯管具有强化部结构中,所述灯管包括主体和分别位于所述主体两端的端部,所述端部各套设于铝灯头,至少一个所述端部的外径小于所述主体的外径,且对应所述外径小于所述主体外径端部的灯头,其外径与所述主体的外径大致相等。
在灯板采用可挠式电路板中,所述可挠式电路板与所述电源的输出端之间通过导线打线连接或所述可挠式电路板与所述电源的输出端之间焊接。此外,所述可挠式电路板包括一介电层与至少一导电层的堆栈。
在灯头设计中,因采用驱动电源外置的结构,缩短了灯头的长度尺寸(为保证LED日光灯的整体长度符合规定,其灯头短缩的部分由灯管延长来拟补。因灯管的长度有延长,相应地延长贴在灯管内的灯板的长度。同等照明条件下,贴在灯管内壁的灯板上的LED模块间的间隔可相应的加大,由于LED模块间的间隔增大,这样可提高散热效率,可延长LED模块的寿命)。
也就是说,可以将上述特征作任意的排列组合,并用于LED日光灯的改进。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施,并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种LED日光灯组件,其特征在于,所述LED日光灯组件包括:
LED日光灯,所述LED日光灯包括灯管和位于所述灯管内的LED模块;
驱动电源,所述驱动电源位于所述灯管外,并用于驱动所述LED模块;
所述驱动电源通过连接装置与所述LED模块电性连接。
2.如权利要求1所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述灯管包括主体和分别位于所述主体两端的端部,所述LED日光灯包括灯头,所述灯头套设在至少一个所述端部外,所述主体的外径与所述灯头的外径基本一致。
3.如权利要求1所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述驱动电源包括恒流源。
4.如权利要求3所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述恒流源与所述LED日光灯之间还设置有电流控制电路,所述电流控制电路用于在通过所述LED日光灯的电流达到预设范围时截止所述恒流源的输出,从而用于建立或断开所述恒流源与所述LED日光灯之间的电性连接。
5.如权利要求3所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述恒流源与所述LED日光灯之间还设置有均流电路,以调节流过LED日光灯的电流。
6.如权利要求3所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述恒流源的输出电流为500±10%mA或1±10%A。
7.如权利要求1所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述驱动电源包括恒压源,所述恒压源的输出为直流电压;所述直流电压为60±10%V或100±10%V。
8.如权利要求7所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述恒压源的输出电流小于或等于2安培,且大于0安培。
9.如权利要求7所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述LED日光灯组件包括用于使所述驱动电源输出的直流电压与所述LED日光灯匹配的识别电路,从而能使所述LED日光灯与所述驱动电源兼容。
10.如权利要求1所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述LED日光灯组件包括多个串联设置的所述LED日光灯,所述驱动电源包括与所述LED日光灯并联设置的控制开关,从而建立所述驱动电源与其他所述LED日光灯的电性连接,通过所述控制开关来旁路所并联的异常的LED日光灯。
11.如权利要求10所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述控制开关为机械式或电动式。
12.如权利要求11所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述控制开关为电动式的,当所述控制开关闭合后,所述控制开关在重启外部电源之前持续旁路其并联的所述LED日光灯,从而建立所述驱动电源与其他所述LED日光灯的电性连接。
13.如权利要求11所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述控制开关为电动的,当所述控制开关闭合后,所述控制开关能定时的检测所并联的所述LED日光灯间的电压,依据检测的所述电压,断开/闭合所述控制开关,从而建立恢复正常的所述LED日光灯与所述驱动电源电性连接。
14.如权利要求10所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述控制开关能在所述LED日光灯所处支路的电流超过所述LED日光灯的额定电流时间歇地开/关,以使流入所述LED日光灯的电流小于或等于所述LED日光灯的额定电流,从而使流过所述LED灯的电流不超过其额定电流。
15.如权利要求1所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述LED日光灯或所述驱动电源包含控制流经所述LED模块电流的控制装置,所述控制装置包括驱动开关,从而建立或断开所述驱动电源与所述LED灯的电性连接。
16.如权利要求15所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述驱动开关的漏极通过LED模块与所述驱动电源电性连接,所述驱动开关的栅极与驱动电源连接,所述驱动开关的源极接地。
17.如权利要求15所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述控制装置包括过压保护装置,所述过压保护装置包括并联在所述驱动开关的漏极和栅极的保护电阻。
18.如权利要求15所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述控制装置包括过流保护装置,所述过流保护装置包括三极管和采样电阻,所述驱动开关的源极通过采样电阻接地,所述三极管的基极与发射极与采样电阻的两端并联,所述三极管的集电极与驱动电源连接,从而用于当通过所述采样电阻的电流超过预设值时对所述LED模块和驱动开关进行旁路。
19.如权利要求18所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述控制装置包括并联设置在所述采样电阻两端并用于对所述三极管的接通起到延时作用的延时支路,所述延时支路包括串接的电容和电阻。
20.如权利要求19所述的LED日光灯组件,其特征在于,所述延时支路使所述三极管启动的延时时间在3至5ms之间。
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