Led基板及耐高压led灯具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐高压LED灯具，其包括驱动电源、散热外壳及LED基板，所述LED基板包括电路层、绝缘层和金属层，其特征在于：所述电路层包括相互分离的正极铜箔和负极铜箔，所述铜箔的总面积满足S≥4πKd*CY1/ε，其中，S为正极铜箔和负极铜箔的面积之和，K为绝缘层的静电参数，d为绝缘层的厚度，CY1为驱动电源的电容，ε为绝缘层的介质常数。本发明的耐高压LED灯具通过加大正负极铜箔面积来加大铝基板的分布电容，从而降低耐压测试时施加在铝基板两端的电压，使得灯具可在不增加元器件的情况下满足耐压测试要求，安全可靠且降低成本。
【专利说明】LED基板及耐高压LED灯具
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED【技术领域】，更具体地涉及一种LED基板及耐高压LED灯具。
【背景技术】
[0002]LED是一种能够将电能直接转化为光能的半导体器件，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。在现代社会中，因为LED体积小、寿命长、光效高、无辐射与低功耗等优点使得人们越来越广泛地使用LED灯照明。 [0003]目前,现有的LED灯具一般包括金属灯壳和设置在金属灯壳上的PC罩,金属灯壳内设置有LED基板(导热电路板)和驱动电源，驱动电源输出端连接导热电路板上的若干个LED灯珠。如图1所示，导热电路板从上至下分别为电路层、导热绝缘层和金属基层，电路层大多采用载流能力强的铜箔层。在LED灯具认证安规高压测试中，需要对LED灯具的介电强度进行测试(灯具的耐压性能是靠绝缘实现的，其包括电源初次级的绝缘和灯珠与散热体间的绝缘)。一般的安规高压测试方式如下:首先，将高压仪的两个输出端分别连接驱动电源的输入端和金属灯壳上。由于导热电路板固定在金属灯壳上，可以视为高压仪的两个输出端分别连接驱动电源输入端和导热电路板。然后，高压仪输出4KV左右的高压，对LED灯具进行高压测试。如果出现LED的导热电路板被击穿，则认为此LED灯具不符合要求，不能通过安规高压测试。
[0004]为了满足安规测试要求，现有的方式如中国专利CN103162259A所揭露的一种LED灯具通过安规高压测试的方法及一种高耐压LED灯具，其采用在驱动电源的输出端与LED灯具导热电路板的金属基层之间的电路上连接有泄流电阻的方式来提高灯具的耐高压性能，然而，该方式却会存在以下问题:第一:如果正极/负极与铝基板相连，铝基板有与金属外壳相连，金属外壳与大地相连，导致所有灯具的正极/负极相连短路，导致电路不平衡。第二:如果正极与/负极同时接电阻，则该电阻变成加负载，导致系统效率降低。第三:增加电阻会增加材料成本及加工成本，元件越多，不良风险越高。
[0005]鉴于此，有必要提供一种可解决上述缺陷的LED基板及耐高压LED灯具。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种LED基板以解决现有技术的缺陷。
[0007]本发明的另一目的是提供一种耐高压LED灯具以解决现有技术的缺陷。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供一种用于耐高压LED灯具的LED基板，所述耐高压LED灯具包括驱动电源、散热外壳及所述LED基板，所述LED基板包括电路层、绝缘层和金属层，其中，所述电路层包括相互分离的正极铜箔和负极铜箔，所述铜箔的总面积满足S ^ 4 Kd^CYl/ ε，其中，S为正极铜箔和负极铜箔的面积之和，K为绝缘层的静电参数，d为绝缘层的厚度，CYl为驱动电源的电容，ε为绝缘层的介质常数。
[0009]优选地，所述正极铜箔的面积大于或等于负极铜箔的面积。
[0010]优选地，所述LED基板的耐压值为2.0KV且其爬电距离大于或等于2.0mm。[0011 ] 为了实现上述目的，本发明还提供一种耐高压LED灯具，其包括驱动电源、散热外壳及LED基板，所述LED基板包括电路层、绝缘层和金属层，其中，所述电路层包括相互分离的正极铜箔和负极铜箔，所述铜箔的总面积满足S ^ 4 Kd^CYl/ ε，其中，S为正极铜箔和负极铜箔的面积之和，K为绝缘层的静电参数，d为绝缘层的厚度，CYl为驱动电源的电容，ε为绝缘层的介质常数。
[0012]优选地，所述正极铜箔的面积大于或等于负极铜箔的面积。
[0013]优选地，所述LED基板的耐压值为2.0KV且其爬电距离大于或等于2.0mm。
[0014]与现有技术相比，本发明是对铝基板的电路层进行特殊设计，通过加大正负极铜箔面积来加大铝基板的分布电容，从而降低耐压测试时施加在铝基板两端的电压，使得灯具可在不引入新的元器件的情况下满足耐压测试要求。因此，本发明具有如下优点:无需引入新的电路元件，避免因增加元器件而增加生产成本和不良风险；无需以增厚绝缘层来提高耐压要求，降低铝基板的绝缘要求，提高散热能力且可减少铝基板材料成本。
[0015]通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明LED基板一实施例的层结构示意图。
[0017]图2为图1所不LED基板的电路层结构不意图。
[0018]图3为本发明耐高压LED灯具一实施例的电路示意图。
[0019]图4为图3所示耐高压LED灯具进行耐压测试的原理图。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0021]参照图1至图3，本实施例的耐高压LED灯具包括驱动电源11、LED基板12及散热外壳(图未示)，其中，驱动电源11输出端连接LED基板12上的若干个LED。本实施的LED基板12为导热性能较好的铝基板12，其从上到下包括电路层121、绝缘层122和金属层123，其中，所述电路层121主要由正极铜箔121a和负极铜箔121b组成，该两铜箔相互分离，串并后的LED连在该正极铜箔121a和负极铜箔121b之间。
[0022]如图2和图3所示，电容CYl是驱动电源11的电容，电容CY2和CY3是铝基板12上正负极铜箔121a、121b和铝基板12的其它层之间所形成的分布电容，当进行耐压测试时，高压仪20所输出的高压直接施加到电容CYl和CY2/CY3 (电容CY2和CY3并联后的电容)之间，其等效原理图如图4所示。
[0023]假设耐压测试时所施加的交流高压为VC，则电容CYl上分到的电压为VCY1，铝基板12的分布电容(假设CY2=CY1)上分到电压则为VCY2/2，则VC=VCY+VCY2/2。根据公式，电容容抗Xc=I/(2 JifC)，CY2/CY3电容容量越大则容抗越小，在串联电路中分到的电压也越小，CYl容量一般用1000p到2200P之间。假设CY2/CY3电容值与CYl相等，则铝基板12分到的电压与CYl电容分到的电压相等，均为1/2的VC。若CY2/2大于CYl，则VCY2/2将小于VCY1，即铝基板12上加的电压低于一半的耐压测试高压值，因此，铝基板12上的分布电容越大，则分到的电压越低。
[0024]由于铝基板12是由电路层121、绝缘层122和金属层123三层结构所组成，两块平行的金属板(电路层121和金属层123)加上中间的介质(绝缘层122)就组成一个电容，因此，该铝基板12的电容可由以下公式计算得出:C= eS/4 JiKcK电容计算公式)。其中，ε表示介质常数(也即绝缘层的介质常数)，S表示铜箔总面积(也即正极铜箔121a和负极铜箔121b的面积之和)，K表示静电常数(绝缘层的静电常数)，d表示极板间距离(也即绝缘层的厚度)，由上述公式可知，面积S越大，板距d越小，则电容量C就越大。
[0025]由于铝基板12的耐压值 一般为2.0KV，而安规耐压要求(即安规测试时所施加的电压)一般为4KV，若要使铝基板12满足耐压测试要求，则铝基板12上加的电压需等于或低于一半的耐压测试高压值，则CY2/CY3的容量(铝基板12的电容容量)需大于CYl容量，也即ε S/4 π Kd ^ CY1，因此，可得知，要使得铝基板12满足安规耐压要求，则铝基板12上的铜箔总面积需满足以下条件:S ^ 4 Ji Kd*CYl/ ε。
[0026]对于正极铜箔121a和负极铜箔121b，若两者的面积不同，则所形成的分布电容大小不同，那么分到的电压也就不同。如果负极铜箔121b的面积比正极铜箔121a的小，则其电压比正极高，电源次级变压器绕组和整流管导通，电压被强行拉平到正极电压，不会引起LED超压死灯。而若正极电压比负极电压高时就有电流流过LED，在耐压测试时LED会闪亮，电压越高，LED越亮，当电压大到一定程度而超出LED耐压时，就会损坏LED的PN结；正极电压比负极电压高的另一种情况就是负极击穿了，处于零电位，这时候正极只要分到极低的电压也足以导致LED损坏。因此，为了降低耐压测试时产生灯珠不良的风险，可将正极铜箔121a的总面积设计为大于或等于负极铜箔121b的总面积，本实施例中采用正极铜箔121a和负极铜箔121b面积相等的设计。
[0027]为了进一步提高铝基板12的性能，避免其被高压击穿，可对铝基板12的爬电距离进行设计。对于常用的耐压值为2.0KV的铝基板12，其整板的爬电距离需设计为大于或等于2.0mm，如图2所示，铝基板12上的正极铜箔121a和负极铜箔121b均设计为矩形形状，其与铝基板12的边缘的距离为Hl和H2，该距离Hl和H2的取值应大于或等于2.0mm。基于此设计可确保铝基板12不存在薄弱环节，在电压较高时不至于击穿。
[0028]如上所述，本发明是对铝基板的电路层进行特殊设计，通过加大正负极铜箔面积来加大铝基板的分布电容，从而降低耐压测试时施加在铝基板两端的电压，使得灯具可在不引入新的元器件的情况下满足耐压测试要求。因此，本发明具有如下优点:无需引入新的电路元件，避免因增加元器件而增加生产成本和不良风险；无需以增厚绝缘层来提高耐压要求，降低铝基板的绝缘要求，提高散热能力且可减少铝基板材料成本；降低耐压测试时出现灯珠不良的风险，提高生产效率，降低不良率。
[0029]以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
【权利要求】
1.一种用于耐高压LED灯具的LED基板，所述耐高压LED灯具包括驱动电源、散热外壳及所述LED基板，所述LED基板包括电路层、绝缘层和金属层，其特征在于:所述电路层包括相互分离的正极铜箔和负极铜箔，所述铜箔的总面积满足S 3 4 π Kd*CYl/ ε，其中，S为正极铜箔和负极铜箔的面积之和，K为绝缘层的静电参数，d为绝缘层的厚度，CYl为驱动电源的电容，ε为绝缘层的介质常数。
2.如权利要求1所述的LED基板，其特征在于:所述正极铜箔的面积大于或等于负极铜箔的面积。
3.如权利要求1或2所述的LED基板，其特征在于:所述LED基板的耐压值为2.0KV且其爬电距离大于或等于2.0mm。
4.一种耐高压LED灯具，其包括驱动电源、散热外壳及LED基板，所述LED基板包括电路层、绝缘层和金属层，其特征在于:所述电路层包括相互分离的正极铜箔和负极铜箔，所述铜箔的总面积满足S 3 4 π Kd*CYl/ ε，其中，S为正极铜箔和负极铜箔的面积之和，K为绝缘层的静电参数，d为绝缘层的厚度，CYl为驱动电源的电容，ε为绝缘层的介质常数。
5.如权利要求4所述的耐高压LED灯具，其特征在于:所述正极铜箔的面积大于或等于负极铜箔的面积。
6.如权利要求4或5所述的耐高压LED灯具，其特征在于:所述LED基板的耐压值为2.0KV且其爬电距离大于或等于2.0mm。
【文档编号】F21Y101/02GK103542386SQ201310535859
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】王兴华, 汪华 申请人:深圳市九洲光电科技有限公司