交流电直接驱动的白光led发光装置的制造方法
【专利说明】交流电直接驱动的白光LED发光装置
[0001]本发明是一件分案申请，原申请的申请日为:2011年12月31日；原申请号为:201110459628.4 ;原发明创造名称为:交流电直接驱动的白光LED发光装置。
技术领域
[0002]本发明涉及白光LED (发光二极管)发光装置，特别涉及白光LED发光装置的交流电直接驱动技术。
【背景技术】
[0003]LED作为一种新型固态光源，以其节能、环保、寿命长等优点有望成为新一代照明光源。众所周知，现有LED几乎都是用直流电驱动的，而我们的生产生活用电却是交流电。因此，在目前使用的LED产品中，需要一个电源转换器，将交流电转换为直流电。电源转换器的引入，带来很多负面效应。其一，电源转换器的寿命远远低于LED自身的寿命，使得照明装置的使用寿命变短；其二，电源转换器会降低发光装置的效率；其三，在小功率应用中，电源转换器会引起功率因数的下降和电流总谐波失真的增加。为了充分发挥半导体照明的优势，可以用交流电直接驱动的LED发光装置成为当前的研究热点。
[0004]在已有的交流LED公开技术中，大多是使用多颗LED组件按照反向并联或者桥式整流的电路拓扑结构连接而成，以满足交流电力的驱动要求。但是，交流电是按照一定的频率周期性波动的，由于LED自身开启电压的存在，在瞬时电压超过开启电压时，LED才会导通并发光。反之，LED是截止不发光的。这种电路使得LED的发光效率很低，并且随着交流电压波动出现发光闪烁现象。
[0005]国际专利 TO 2004/023568A1 “LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTINGELEMENTS”中，提出了在蓝宝石衬底上集成LED芯片阵列，从而提供一种交流电力驱动的发光装置，但没有解决LED的发光闪烁问题。
[0006]美国专利US7, 489, 086 B2“AC LIGHT EITTING D1DE AND AC LED DRIVE METHODSAND APPARATUS”提供了一种交流LED器件，该发明是一种将多个LED集成封装的器件，利用人眼的视觉暂留效应来弥补交流电引起的LED发光闪烁现象。该专利没有从根本上解决交流电压周期性波动造成的发光闪烁现象。
[0007]可见，在已公开LED交流驱动技术中，都存在一个缺点:LED的驱动电流会随着交流电压的波动而波动，导致LED发光时出现亮度变化，产生发光闪烁的现象。同时，LED器件的核心是一个PN结二极管，其1-V特性为近似的指数函数，当LED两端的电压大于开启电压后，流过PN结的电流呈指数增长。现有技术的交流驱动方法，当交流电压意外升高时，可能直接损坏LED器件。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术交流电直接驱动LED发光装置造成的发光闪烁的缺点，提供一种交流电直接驱动的白光LED发光装置，配合发光寿命可控LED构成的LED模组，能够利用LED发光余辉进一步克服交流电引起的LED闪烁现象，并提高LED发光装置的效率，延长LED的使用寿命。
[0009]本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，交流电直接驱动的白光LED发光装置，包括交流输入端、保护单元和整流单元，其特征在于，所述整流单元的第一输出端通过η个LED模组和一个开关单元连接到第二输出端，其中n ^ I，且为整数；当η多2时，每两个LED模组之间还有开关单元构成的通道与第二输出端连接，每一个开关单元都与采样单元连接；
[0010]所述交流输入端用于连接交流电，为装置提供工作电流；
[0011]所述保护单元与交流输入端连接，为装置提供保护功能；
[0012]所述整流单元与保护单元连接，对保护单元输出的交流电进行整流；
[0013]所述采样单元用于对整流单元的输出电压进行采样，并输出控制信号；
[0014]所述开关单元与采样单元连接，根据采样单元输出的控制信号关断或接通；
[0015]所述LED模组由LED阵列组成，所述阵列中的LED为发光寿命可控的LED。
[0016]本发明的LED发光装置电路，由η级LED模组级联构成，通过采样单元适当预置每一级LED模组对应开关单元的关断和接通电压，可以避免交流电压波动的时候出现闪烁现象。特别是采用发光寿命可控LED，进一步克服了闪烁现象。随着LED模组数量的增加，相当于降低了每一级LED模组的导通电压，提高了电源的利用率。多级LED模组应用时，当交流电压波动时，每个LED模组受到的影响相对采用单个模组的影响更小，LED工作的稳定性也更好，更可靠，抗交流电压波动的能力更强。特别是采用发光寿命可控LED构成LED模组，能够利用LED发光余辉进一步克服交流电引起的LED闪烁现象，并提高LED发光装置的效率，延长LED的使用寿命。
[0017]进一步的，所述发光寿命可控的LED发光寿命为I?100ms。
[0018]LED发光寿命的延长，有利于克服闪烁现象。
[0019]更进一步的，所述发光寿命为10?30ms。
[0020]该范围的发光寿命时间与交流电周期匹配，可以恰到好处地发挥其余辉优势，并且技术上更容易实现，成本也更低。
[0021]进一步的，所述LED阵列由布置在同一印制电路板上的至少I个LED构成，或者集成封装在同一基板上的至少I个LED构成，或者集成在同一半导体衬底上的至少I个LED构成。
[0022]将LED模组中所有的LED布置在同一印制电路板上，是目前工艺条件下最简单最经济的封装方法；或者将LED模组中所有的LED集成封装在同一基板上，即将LED模组中所有的LED进行二次封装，集成在同一散热基板上；或者集成在同一半导体衬底上，这是采用半导体集成电路工艺，在同一半导体基片上实现LED的集成。这些技术还可以将各个LED模组中的LED交错布置，提高照明装置发光亮度的均匀性，并有利于克服闪烁现象，LED封装布线也更方便。
[0023]具体的，所述LED并联和/或串联连接。
[0024]LED模组中LED适当的连接组合，如并联、串联或混联等，更能够适应交流电直接驱动的使用环境，方便地调整各个LED模组的电流、电压参数。
[0025]具体的，所述保护单元包括保险丝和/或压敏电阻，所述保险丝串联在交流输入端，所述压敏电阻并联在交流输入端。
[0026]保险丝是常用的限流保护元件，压敏电阻则是常用的限压保护元件，他们的组合可以完成最基本的限流和限压保护，并且成本低，安装方便，便于进行二次集成。
[0027]进一步的，所述保护单元还包括共模扼流圈和/或气体放电管，所述共模扼流圈串联在交流输入端，所述气体放电管并联在交流输入端。
[0028]增加共模扼流圈和气体放电管，共模扼流圈可以抑制共模干扰，气体放电管可以保护照明装置不被雷电等伤害。
[0029]具体的，所述整流单元由整流二极管组成的全波整流或半波整流电路构成。
[0030]采用整流二极管作为整流元件，体积小重量轻，便于二次集成封装。
[0031]具体的，所述采样单元由电阻网络构成。
[0032]电阻网络非常适合采集直流参数，便于设定开关单元动作点。
[0033]具体的，所述开关单元由晶体管，所述晶体管控制极与采样单元连接。
[0034]晶体管作为开关元件，具有控制容易，无触点，长寿命的特点。
[0035]更具体的，所述开关单元由晶体管构成，所述晶体管控制极与采样单元连接。
[0036]晶体管开关元件，技术成熟，反应灵敏，动作可靠。
[0037]具体的，所述晶体管为场效应晶体管或双极型晶体管，所述控制极为场效应晶体管的栅极或双极型晶体管的基极。
[0038]晶体管开关元件，技术成熟，反应灵敏，动作可靠。
[0039]本发明的有益效果是，使用交流电力直接驱动LED模组，电路简单，