專(zhuān)利名稱(chēng)：散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝led照明燈管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本

發(fā)明內(nèi)容
屬于半導(dǎo)體照明燈具(LED)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高效節(jié)能的多功能一體化LED照明燈管。
背景技術(shù)：
迄今在各類(lèi)電器設(shè)備中用電量最大的是照明設(shè)備。目前我國(guó)每年照明用電量占全國(guó)年度總發(fā)電量的20％左右，采用可節(jié)約電能的半導(dǎo)體照明燈無(wú)疑是構(gòu)建節(jié)能型社會(huì)的重要因素。近年來(lái)，隨著國(guó)家綠色照明工程啟動(dòng)，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等多部門(mén)共同組織實(shí)施了旨在節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境、改善照明質(zhì)量的活動(dòng)，半導(dǎo)體照明燈已經(jīng)作為“國(guó)家綠色照明工程”中明確推廣應(yīng)用的主要產(chǎn)品。
目前LED照明領(lǐng)域公知的LED燈管的發(fā)光體都采用由多只LED燈珠組成的陣列，LED燈珠由發(fā)光芯片、電源引線、封裝透鏡等部件組成，產(chǎn)品雖具有能耗較小、壽命較長(zhǎng)、環(huán)保性能好等優(yōu)點(diǎn)，但其在實(shí)際使用過(guò)程中仍存在有如下歸結(jié)的問(wèn)題。
1、由于LED燈珠選用引線插件結(jié)構(gòu)，散熱全靠?jī)筛饘倬€，工作過(guò)程中，LED發(fā)光芯片產(chǎn)生的熱量不能有效的散發(fā)，長(zhǎng)期的熱積累會(huì)降低LED的發(fā)光效率，使LED產(chǎn)生快速光衰。在實(shí)際工程使用中為了降低LED溫度，不得不采用減小LED使用電流及LED發(fā)光功率的方法，這樣也就在相當(dāng)程度上降低了LED的光利用率和配光效果。
2、LED需要直流低壓恒流供電，在輸入電源電壓較高時(shí)為了提高供電效率，一般都采用開(kāi)關(guān)電源為L(zhǎng)ED提供低壓恒流電源。以往常采用的開(kāi)關(guān)電源工作方式有反激式、正激式、斬波式等降壓方式，上述方式在用于小功率LED供電時(shí)，存在有電路較復(fù)雜、成本較高、控制功耗較高、功率器件反壓較高、輸入電壓范圍較低等不足。
3、在由多只LED串聯(lián)組成的陣列中，由于各LED元件參數(shù)不完全一樣，其中承受功耗較大元件的芯片的發(fā)光部位就會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而損壞，而當(dāng)LED溫度過(guò)高時(shí)，也會(huì)使其發(fā)光效率急劇降低，產(chǎn)生嚴(yán)重的半導(dǎo)體光衰，縮短LED的壽命。
4、目前公知的LED照明燈不能進(jìn)行亮度控制，不利于更好地節(jié)能和延長(zhǎng)LED的使用壽命。
5、現(xiàn)有技術(shù)中，由于單只LED燈的功率較小(3W以下)，尚達(dá)不到多數(shù)場(chǎng)合的照明要求，所以由LED燈組成照明燈具時(shí)，單只LED燈必須通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)方式組成陣列，這樣使用過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)在一個(gè)串聯(lián)支路中只要有一只LED燈開(kāi)路便導(dǎo)致該支路LED燈全部熄滅的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響照明效果。此外，由多個(gè)LED燈通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)方式組合而成的LED陣列燈在工作過(guò)程中，由于LED的正向壓降具有一定的分散性，為使其正向電流保持不變，目前LED燈陣一般都采用恒流驅(qū)動(dòng)模式供電，常見(jiàn)的組合方式為串并混聯(lián)，在這種混聯(lián)電路中，為實(shí)現(xiàn)每只LED恒流驅(qū)動(dòng)，一般是在每個(gè)并聯(lián)支路中串入電流采樣電阻，然后把每一支路的電流采樣信號(hào)送到比較器中與基準(zhǔn)信號(hào)比較，誤差信號(hào)經(jīng)放大后經(jīng)PWM控制器和功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的恒流源控制器控制每一支路的電流，從而實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動(dòng)，但采用這種控制方式時(shí)，每一并聯(lián)電路都需要獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路。因此并聯(lián)支路越多，驅(qū)動(dòng)電路的成本越高，產(chǎn)生故障的概率也越高。
6、現(xiàn)在各種場(chǎng)所的應(yīng)急照明系統(tǒng)功率都很大，所以EPS應(yīng)急照明電源必須輸出足夠大的功率，并且要保持一定的應(yīng)急照明時(shí)間，因此所需的蓄電池的容量很大，充電器和逆變器的輸出功率也很大。當(dāng)EPS系統(tǒng)功率較大且應(yīng)急照明覆蓋面積較大時(shí)，LED燈系統(tǒng)的造價(jià)、工程成本及維護(hù)成本都很高；另一方面，當(dāng)應(yīng)急照明覆蓋面積較大時(shí)，一旦EPS照明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo)致大面積照明中斷，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。此外，在目前LED燈系統(tǒng)的工作過(guò)程中，交流市電首先通過(guò)充電器對(duì)電池充電，再通過(guò)逆變器給照明燈具供電，能量經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換后損耗較大，轉(zhuǎn)換效率很低。
7、除上述問(wèn)題外，現(xiàn)有LED燈管還存在有成本較高、安全絕緣性差、不利于日常維護(hù)清理等不足。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，進(jìn)而提供一種結(jié)構(gòu)新穎、同等照度下耗電量低、散熱性能好、成本低、易于安裝和日常維護(hù)清理、可與傳統(tǒng)燈具配套通用且照明效果好的散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下所述的技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的該LED照明燈管由殼體上設(shè)有自動(dòng)控制電路板和蓄電池的鋁制散熱器管殼以及安裝在鋁制散熱器管殼上的燈管發(fā)光體組成，其中的發(fā)明點(diǎn)包括一、所說(shuō)的燈管發(fā)光體具有一塊可緊固裝在鋁制散熱器管殼內(nèi)的鍍鎳鋁基電路板，在鍍鎳鋁基電路板上表面厚膜封裝有多顆組成行列式燈陣的LED發(fā)光芯片，在鋁基電路板上方封裝有環(huán)氧或硅橡膠制配光透鏡，在配光透鏡靠近LED發(fā)光芯片的表面處開(kāi)制有長(zhǎng)方形熒光粉槽，在槽內(nèi)均勻加入有熒光粉；二、在自動(dòng)控制電路板上設(shè)置的控制電路由主控制器、應(yīng)急照明控制器和充放電控制器組成，充放電控制器和蓄電池組成的蓄電池充放電控制電路并聯(lián)在主控制器的兩端，蓄電池充放電控制電路的輸出端通過(guò)應(yīng)急照明控制器聯(lián)接在發(fā)光芯片的一路或多路或全部LED串聯(lián)燈列的輸入端上。具體實(shí)施中，通過(guò)將具有寬輸入電壓范圍、自動(dòng)溫度亮度控制、自適應(yīng)分壓BACK電路開(kāi)關(guān)電源、蓄電池、蓄電池充放電控制電路、應(yīng)急照明控制器等一并封裝于燈管管殼內(nèi)的方式，將LED封裝板、散熱器、控制電源、蓄電池、蓄電池維護(hù)控制、應(yīng)急照明控制、燈頭、透鏡等各部件統(tǒng)一設(shè)計(jì)，形成管式LED光源的一體化結(jié)構(gòu)。這種一體化結(jié)構(gòu)滿足了LED光源的特殊要求，同時(shí)具有通用性，可與傳統(tǒng)燈具配套通用，極大程度地拓展了LED照明的工程應(yīng)用范圍。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的俯視向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明采用的組成LED發(fā)光芯片陣列的穩(wěn)壓型半導(dǎo)體照明燈的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的電路工作原理框圖。
圖5為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為應(yīng)急照明控制器的一個(gè)具體實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)際制作結(jié)構(gòu)并不僅限于下述的實(shí)施例。
參見(jiàn)圖1～圖2，本發(fā)明所述的散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管由鋁制散熱器管殼7、自動(dòng)控制電路板1、應(yīng)急照明用蓄電池2、配光透鏡4和燈管發(fā)光體等部分組成，其中的燈管發(fā)光體由其上封裝有多顆組成行列式燈陣的LED發(fā)光芯片6的鍍鎳鋁基電路板5構(gòu)成，自動(dòng)控制電路板1上設(shè)置的控制電路包括主控制器11、應(yīng)急照明控制器12和充放電控制器13。
在圖1所示實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，采用將藍(lán)光發(fā)光芯片(BLED)6直接帶狀厚膜封裝在表面鍍鎳鋁基電路板5上，制作成鍍鎳鋁基電路板BLED發(fā)光板，再將BLED發(fā)光板緊固在鋁制散熱器管殼7里，這樣可使產(chǎn)品散熱性能提高了3倍以上，大大降低了BLED溫度，延長(zhǎng)了BLED的使用壽命，工作中可加大單顆BLED的通過(guò)電流，增大BLED發(fā)光功率，有效提高了BLED光利用率，而且在相同亮度條件下減少了BLED使用數(shù)量，降低了BLED光源的成本。另外采用在普通鋁基電路板銅箔表面電鍍10μm鎳箔，把單顆BLED直接焊接在鎳箔表面，在BLED及焊點(diǎn)表面涂上一層透光硅橡膠，對(duì)BLED及焊點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，提高抗拉強(qiáng)度和防止氧化。和常用鋁基電路板銅箔表面鍍金工藝比較，能夠極大程度地降低電路板成本。將BLED發(fā)光板做成以長(zhǎng)度(300mm)、寬度在(20～30mm)之間的基本BLED發(fā)光板功率模塊，鍍鎳鋁基電路板5可以由一塊或由多塊基本BLED發(fā)光板功率模塊拼接構(gòu)成。在實(shí)際燈具產(chǎn)品中兩塊基本BLED發(fā)光板功率模塊拼接成(600mm)標(biāo)準(zhǔn)管狀BLED光源；三塊基本BLED發(fā)光板功率模塊拼接成(900mm)標(biāo)準(zhǔn)管狀BLED光源；四塊基本BLED發(fā)光板功率模塊拼接成(1200mm)標(biāo)準(zhǔn)管狀BLED光源，以降低BLED發(fā)光板封裝難度，降低成本，提高量產(chǎn)能力。由于鋁基電路板5徑向距離短(20～30mm)而橫向距離較長(zhǎng)(300～1200mm)，封裝制作時(shí)應(yīng)將BLED發(fā)光芯片6在鋁基電路板5上封裝成徑向(如圖2中箭頭指向所示)，芯片無(wú)橫向受力，以避免BLED發(fā)光板橫向過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生型變時(shí)損壞折斷BLED發(fā)光芯片及引出線。配光透鏡4封裝在鋁基電路板5上方，采用透光率高、機(jī)械強(qiáng)度高、電絕緣強(qiáng)度高的透明材料如環(huán)氧或硅橡膠材料制成，可以很大程度的提高WLED燈管的安規(guī)指標(biāo)，提高WLED燈管的電氣使用安全性。由多顆BLED組合的BLED光源板產(chǎn)生的是藍(lán)光，表面是顆粒狀，其泛光效果是不連續(xù)的，而表面的顆粒狀也不利于日常維護(hù)清理，安全絕緣性差。本發(fā)明采用在BLED鋁基發(fā)光板上方封裝黃色熒光粉配光透鏡4。在該透鏡內(nèi)部靠近帶狀BLED表面部分制作成深度1mm寬度3mm長(zhǎng)方形熒光粉槽，在該槽內(nèi)按白光LED(WLED)色溫要求(4000～6500K)均勻加入適當(dāng)劑量黃光熒光粉3，使LED燈管發(fā)出符合色溫要求的白光。本發(fā)明熒光粉槽的結(jié)構(gòu)限制了熒光粉外泄，方便控制熒光粉劑量以控制LED燈管色溫；熒光粉槽內(nèi)壁和BLED距離較近，有利于熒光粉黃光激發(fā)；熒光粉槽內(nèi)熒光粉3是均勻的，可以在配光透鏡4表面把BLED產(chǎn)生的藍(lán)色點(diǎn)光源轉(zhuǎn)化為連續(xù)白光帶；透鏡內(nèi)外表面是光滑的，外表面為柱面凸透鏡形式，可以把LED燈管光強(qiáng)較強(qiáng)的中心白光帶散射為光強(qiáng)柔和的大面積連續(xù)白光，大大改善配光效果；另外光滑的透鏡外表面有利于日常維護(hù)清理，兼之整個(gè)LED燈管只用一個(gè)配光透鏡4，和由多顆LED組合的LED發(fā)光板比較，成本會(huì)明顯的降低。
該燈管的散熱器管殼7采用鋁材料制作，它具有良好的散熱特性，還具有制作成本低、剛性和耐用性好、可方便拆卸以及易于與BLED鋁基電路板結(jié)合、重量輕等特點(diǎn)。燈管兩端的燈頭采用絕緣強(qiáng)度高、耐高溫、耐老化的工程塑料制成，可與普通目光燈的燈頭完全兼容，安裝非常方便，在燈頭中內(nèi)置感光器件，使用也非常安全。
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的在一個(gè)LED燈串聯(lián)支路中只要有一只LED燈開(kāi)路便導(dǎo)致該支路LED燈全部熄滅的缺陷，本發(fā)明在構(gòu)成LED發(fā)光芯片6陣列的每只半導(dǎo)體照明燈61a的兩端各并聯(lián)一只穩(wěn)壓管61b，形成一種如圖3所示的自我保護(hù)半導(dǎo)體照明燈61。LED導(dǎo)通壓降2.8-3.6V，采用4V穩(wěn)壓管。這樣，當(dāng)LED燈61a正常工作時(shí)，正向電壓小于穩(wěn)壓管61b的擊穿電壓，穩(wěn)壓管61b對(duì)照明電路無(wú)任何影響；當(dāng)其中的一只LED燈61a開(kāi)路時(shí)，與其并聯(lián)的穩(wěn)壓管61b因承受的電壓較高而擊穿，從而使該串聯(lián)支路中的其他LED照常工作，從而保證照明效果不受影響。在工作過(guò)程中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)高時(shí)，LED燈承受的電壓過(guò)高，有可能損壞LED燈，而采用上述保護(hù)技術(shù)后，便可將每一只LED燈的電壓限制在4V以下，確保LED等的安全工作。為了降低保護(hù)電路的成本，也可以采用將多只串聯(lián)LED燈用一只穩(wěn)壓管保護(hù)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述LED照明燈管的控制電路的工作原理如圖4所示，包括主控制器11、應(yīng)急照明控制器12和充放電控制器13三個(gè)主要工作部分。充放電控制器13和蓄電池2組成的蓄電池充放電控制電路并聯(lián)在主控制器11的兩端，蓄電池充放電控制電路的輸出端通過(guò)應(yīng)急照明控制器12聯(lián)接在發(fā)光芯片6的一路或多路或全部LED串聯(lián)燈列的輸入端上。在圖5所示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，控制電路中的主控制器11由濾波電路、橋式整流電路、自適應(yīng)分壓BUCK電路和信號(hào)反饋電路組成，電源輸出信號(hào)經(jīng)濾波電路至橋式整流電路輸入端，橋式整流電路的輸出端和自適應(yīng)分壓BUCK電路，自適應(yīng)分壓BUCK電路的輸出端電壓加在LED發(fā)光芯片6陣列上，信號(hào)反饋電路的輸入端與LED發(fā)光芯片6陣列的采樣信號(hào)輸出端聯(lián)接，信號(hào)反饋電路的反饋信號(hào)輸出端聯(lián)接至自適應(yīng)分壓BUCK電路的控制輸入端。
本發(fā)明通過(guò)圖5所示的實(shí)施例賦予了該LED照明燈管多種實(shí)用性功能結(jié)構(gòu)，以下將對(duì)之進(jìn)行歸類(lèi)描述。
1、自適應(yīng)分壓BUCK電路開(kāi)關(guān)電源如圖5所示電源輸入端接入由L3、C5、C6組成的EMI濾波器，由D1、D2、D4、D5、C2等組成的橋式整流電路，不僅可對(duì)交流電源進(jìn)行整流，也能對(duì)直流電源進(jìn)行極性定向，可自適應(yīng)交流和不同極性直流供電系統(tǒng)。整流后的直流電壓(Ui)通過(guò)內(nèi)置功率開(kāi)關(guān)管的PWM控制電路U1(SFDM07652)、電感L1、續(xù)流二極管D6、電解電容C3組成自適應(yīng)分壓BUCK變換器，該變換器在功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間，輸出電壓Uo＝Ui-UL-Usw。其中Usw為功率開(kāi)關(guān)管壓降＜1V，UL為電感L1的分壓。由U1控制腳4外加反饋信號(hào)控制功率開(kāi)關(guān)管輸出電流寬度(PWM)，進(jìn)而控制電感分壓UL及輸出電壓Uo。在功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間，電感L1上的電流通過(guò)、續(xù)流二極管D6、電解電容C3續(xù)流輸出。電流采樣部分由電阻Rs、電壓基準(zhǔn)N1、光電耦合器U2、電阻R4等組成。在工作過(guò)程中，單組LED流過(guò)的電流Is在Rs上產(chǎn)生電壓Us，當(dāng)Is降低時(shí)，Us＜N1控制電壓，反饋閉環(huán)控制輸出電壓Uo升高使Is升高；當(dāng)Is升高時(shí)，Us＞N1控制電壓，反饋閉環(huán)控制輸出電壓Uo降低使Is降低。圖5中的U1內(nèi)置有恒流啟動(dòng)電路，當(dāng)啟動(dòng)正常后啟動(dòng)電路撤除，電感L1和L2同相并繞，L2電感量為L(zhǎng)1電感量的1/4。L2、D3、Z4、C4組成同步整流電路，整流輸出電壓(Up＝1/2Uo)，Up為IC1接續(xù)供電。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)電路具有很高的轉(zhuǎn)換效率和很低的控制功耗，由于采用自適應(yīng)分壓BUCK變換器的方式，電感上的電流是連續(xù)的，不會(huì)產(chǎn)生高電壓，電路中最高電壓點(diǎn)為C2上的整流電壓，因此降低了電路中對(duì)元器件電壓等級(jí)的要求，提高了可靠性，降低了成本。在功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間，能量直接傳輸給負(fù)載，轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱小。同時(shí)元器件工作于較低電壓下，有利于進(jìn)一步降低控制功耗。又由于上述設(shè)計(jì)電路采用先進(jìn)的自適應(yīng)分壓BUCK變換器技術(shù)拓?fù)浞桨?，在變換器輸出較低的電壓時(shí)，使LED燈能夠在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)正常工作。因?yàn)楣β书_(kāi)關(guān)管壓降Usw＜1V，當(dāng)最大導(dǎo)通占空比為80％時(shí)，能保證輸入電壓(Ui＝Uo/0.8-1＝1.25Uo-1)條件下正常工作，例如輸出電壓Uo＝25V，則輸入電壓Ui＝1.25×25-1＝30V就能正常工作。U1耐壓為650V DC，當(dāng)C2及整流電路其它器件選用450V耐壓等級(jí)時(shí)，能保證輸入電壓在直流450v DC、交流300v AC條件下正常工作，這樣就可使本發(fā)明燈具適應(yīng)于全球任何地區(qū)的不同供電電壓環(huán)境。另外，由于本發(fā)明采用自適應(yīng)分壓BUCK變換器技術(shù)，電流工作于連續(xù)模式，不會(huì)因電感上電流突變產(chǎn)生較大的電磁輻射干擾，當(dāng)功率大于30W時(shí)還可在開(kāi)關(guān)變換器前端加入PFC控制器，以提高電路功率因數(shù)。
2、低取樣功耗控制及自動(dòng)溫度亮度控制功能在本發(fā)明設(shè)計(jì)電路中加入了恒流源自動(dòng)溫度亮度控制及低取樣功耗控制電路。如圖5所示內(nèi)置功率開(kāi)關(guān)管的PWM控制電路U1的反饋控制電路由IC2、N1、R1、R2、R3、R4、R6、RS、LX1、TX1、Z3組成，R2、R3、R4、LX1、TX1、Z3、RS組成低取樣功耗控制及自動(dòng)溫度亮度控制電路。電壓基準(zhǔn)N1的起控電壓較高，一般在2.5V，通過(guò)低功耗電路給N1預(yù)制一定電壓(UG＝2v左右)則電流取樣電阻RS上產(chǎn)生0.5V電壓就能反饋穩(wěn)流，降低取樣電壓2V可大幅度降低取樣功耗；當(dāng)溫度變化時(shí)，感溫器件TX1的阻值變化，反饋電壓UG變化，閉環(huán)控制DC/DC變換器(自適應(yīng)分壓BUCK電路)輸出電壓變化，使電流IS變化，采用自動(dòng)溫度控制后，可以把LED燈板的溫度控制在更合理的范圍內(nèi)，降低光衰、大幅度延長(zhǎng)LED照明燈使用壽命；當(dāng)亮度變化時(shí)，感光器件LX1的阻值變化，反饋電壓UG變化，閉環(huán)控制DC/DC變換器輸出電壓變化，使電流IS變化。采用自動(dòng)亮度控制技術(shù)后，半導(dǎo)體照明燈的工作電流可隨環(huán)境亮度改變，進(jìn)一步提高LED的節(jié)能效果。當(dāng)環(huán)境光線較亮?xí)r，可以自動(dòng)降低LED的工作電流，這樣，不但節(jié)能，還可以提高LED的工作可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。當(dāng)環(huán)境光線較暗時(shí)，自動(dòng)增加LED的工作電流，保證照明效果。而在LED因長(zhǎng)期使用而產(chǎn)生光衰時(shí)，自動(dòng)加大LED的工作電流，保證照明質(zhì)量，這樣可以延長(zhǎng)LED的使用壽命。
3、主變換器輸出過(guò)壓及短路保護(hù)功能在本發(fā)明設(shè)計(jì)電路中加入了主變換器輸出過(guò)壓及短路保護(hù)電路。如圖5所示在PWM控制器U1的反饋控制電路中接入穩(wěn)壓管Z1、Z2，當(dāng)輸出電壓U0過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓管Z1、Z2被擊穿，反饋電壓改變，從而可電流源的輸出電壓限制在規(guī)定數(shù)值(UZ1+UZ2)，確保LED可靠工作；此外PWM控制器U1具有完善的限流、過(guò)流及過(guò)溫保護(hù)功能，能保證恒流源在長(zhǎng)期輸出短路狀態(tài)下不損壞。
4、等效負(fù)載擴(kuò)容功能在本發(fā)明設(shè)計(jì)電路中加入了等效負(fù)載擴(kuò)容恒流源電路。如圖5所示LED發(fā)光芯片6陣列由多只按先串再并混聯(lián)方式聯(lián)接的LED燈組成，自適應(yīng)分壓BUCK電路的輸出控制端加在LED發(fā)光芯片6陣列上，在LED發(fā)光芯片6陣列內(nèi)的各并聯(lián)LED發(fā)光芯片燈支路上均串聯(lián)一個(gè)由采樣電阻(圖中Rs、R5、R7)構(gòu)成的采樣電路，LED發(fā)光芯片6陣列的采樣信號(hào)輸出端通過(guò)一個(gè)采樣信號(hào)比較器接至自適應(yīng)分壓BACK電路的輸入端，采樣信號(hào)比較器的信號(hào)輸入端取自在LED發(fā)光芯片6陣列內(nèi)一路或多路采樣電路的輸出端。工作中，LED支路電流(IS)采樣信號(hào)(US)輸出端通過(guò)采樣信號(hào)比較器反饋控制自適應(yīng)分壓BACK變換器的輸出電壓，進(jìn)而控制IS輸出恒流。因?yàn)長(zhǎng)ED燈陣上的其它支路和采樣支路負(fù)載特性完全等效，且其又并聯(lián)于同一電源上，因此其它支路通過(guò)的電流和采樣支路電流IS相等且恒流。自適應(yīng)分壓BACK變換器的輸出電流(IO)為各并聯(lián)支路輸出電流之和?？珊芊奖愕脑黾踊驕p少串聯(lián)LED支路，以改變LED燈陣的總功率，從而達(dá)到提高LED燈工作可靠性，方便改變LED燈陣的輸出功率的作用。采用等效負(fù)載擴(kuò)容技術(shù)后，把LED發(fā)光板上的并聯(lián)支路增加，把各支路串聯(lián)的LED芯片數(shù)減少，一方面降低了自適應(yīng)分壓BUCK變換器輸出電壓，有利于提高LED芯片的可靠性，另一方面，即使某串聯(lián)支路損壞，其對(duì)LED燈板的整體照明影響也很小。
5、可變功率LED應(yīng)急照明功能在本發(fā)明設(shè)計(jì)電路中加入了圖6所示的可變功率LED應(yīng)急照明電路。參見(jiàn)該圖，在主變換器(自適應(yīng)分壓BUCK變換器)8輸出上并聯(lián)充放電控制電路、蓄電池(BAT)、應(yīng)急照明控制電路組成應(yīng)急照明電路。蓄電池可以根據(jù)應(yīng)急照明的功率及時(shí)間要求，選用多節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)，以提高電壓和容量等級(jí)。蓄電池充放電控制電路的輸入端并結(jié)在主變換器8輸出端，因?yàn)橹髯儞Q器8采用了等效負(fù)載擴(kuò)容技術(shù)，在主變換器8功率容限范圍內(nèi)，給蓄電池充電不影響LED發(fā)光板的恒流供電。充放電控制電路的輸出端通過(guò)應(yīng)急照明控制電路聯(lián)接在LED燈陣的一個(gè)支路或多個(gè)支路或全部LED串并聯(lián)陣列上。本發(fā)明電路中LED陣列可拆分為多個(gè)小功率LED陣列，小功率LED陣列所需供電電流很小，其所具有的易拆分性、易組合性、高亮度、低功耗、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，使之成為滿足不同規(guī)格要求(不同應(yīng)急照明時(shí)間，不同應(yīng)急照明功率)的“可變功率LED應(yīng)急照明燈”的最理想光源。在燈體內(nèi)加入小體積、高容量、長(zhǎng)壽命、安全可靠性高的磷酸鐵鋰電池，專(zhuān)門(mén)給一個(gè)或多個(gè)小功率LED串聯(lián)支路供電，充放電控制器對(duì)鋰電池進(jìn)行控制，延長(zhǎng)電池使用壽命。實(shí)際使用中，當(dāng)市電正常時(shí)，自適應(yīng)分壓BACK變換器輸出直流電壓給全部LED燈陣供電，LED燈陣全功率照明，同時(shí)通過(guò)充放電控制器為蓄電池充電；當(dāng)市電中斷且滿足應(yīng)急照明條件時(shí)，應(yīng)急照明控制器控制蓄電池為一個(gè)或部分小功率LED陣列供電，也可為全部LED陣列供電，使LED燈陣實(shí)現(xiàn)部分功率或全功率應(yīng)急照明。因?yàn)椴糠諰ED應(yīng)急照明功率較小，需要蓄電池供電電流很小，同時(shí)由于LED要求直流供電，蓄電池輸出直流電壓不需要經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電壓，轉(zhuǎn)換效率較高，因此可以用體積小、重量輕的小容量電池置于燈體內(nèi)部，進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)急照明，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從EPS應(yīng)急照明系統(tǒng)到“可變功率LED應(yīng)急照明燈”的轉(zhuǎn)化。采用上述方案的技術(shù)具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、使用性能可靠、能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，它較好地解決了EPS應(yīng)急照明系統(tǒng)造價(jià)很高、工程成本和維護(hù)成本很高以及一旦EPS照明系統(tǒng)出現(xiàn)故障而造成大覆蓋面積應(yīng)急照明區(qū)域中斷照明等問(wèn)題，提高了應(yīng)急照明的可靠性，降低了成本。
圖6所示電路的工作結(jié)構(gòu)包括充電控制、放電及應(yīng)急照明智能控制、應(yīng)急照明恒流源三個(gè)部分，以下結(jié)合該附圖對(duì)各部分的工作過(guò)程加以簡(jiǎn)要說(shuō)明。
5.1充電控制充電控制器由IC1(MC34063)、L11、C11、C14、C10、R11、R12、R15、D11、D13和磷酸鐵鋰蓄電池(BAT)組成。采用開(kāi)關(guān)降壓式恒流轉(zhuǎn)恒壓充電模式。充電開(kāi)始時(shí)，充電控制電路以恒定電流對(duì)鋰電池充電，當(dāng)單節(jié)磷酸鐵鋰電池充電壓達(dá)到最高充電電壓3.65V后，充電電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換為恒壓充電，鋰電池充電電流減到零，進(jìn)入浮充電狀態(tài)。
5.2、放電及應(yīng)急照明智能控制放電及應(yīng)急照明智能控制由IC2(MC14024)、M1、N11、N12、N13、P1、LX11及其外圍器件組成。當(dāng)單節(jié)磷酸鐵鋰電池放電電壓達(dá)到最低電壓2.5V時(shí)，放電控制電路自動(dòng)關(guān)閉使放電輸出電壓(UE)為零，且鎖定關(guān)閉狀態(tài)。僅在下次鋰電池充電后且符合應(yīng)急照明條件時(shí)才打開(kāi)放電回路。本發(fā)明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的允許應(yīng)急照明條件是僅當(dāng)單節(jié)電池電壓高于2.5V；市電條件為(0)；亮度條件為(0)；無(wú)關(guān)斷應(yīng)急照明全滿足時(shí)，放電及應(yīng)急照明智能控制器有電壓輸出，其輸出電壓和電池電壓基本相同等。本發(fā)明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的關(guān)斷應(yīng)急照明條件是當(dāng)市電開(kāi)關(guān)在3S內(nèi)連續(xù)關(guān)斷兩次時(shí)智能關(guān)斷應(yīng)急照明，且自鎖關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)下一次有市電時(shí)復(fù)位。
5.3應(yīng)急照明恒流源應(yīng)急照明恒流源由IC3(MC34063)、L12、D12、C12、C21、Z12、Z13、R13、R14等組成，采用開(kāi)關(guān)升壓式恒流輸出方式。當(dāng)智能控制允許有UE輸出時(shí)，IC3升壓輸出VE。VE通過(guò)圖5上D7、D8為部分LED支路供電，采樣電阻RS上產(chǎn)生采樣電壓US反饋給IC3控制端5端，閉環(huán)控制使IS恒定，進(jìn)而使其它等效負(fù)載電流恒定。本發(fā)明設(shè)計(jì)中主電流源和應(yīng)急電流源不會(huì)同時(shí)工作，因此共用一個(gè)取樣支路。電路中Z12、Z13起到鉗位防止輸出開(kāi)路產(chǎn)生高壓的作用，升壓恒流源設(shè)計(jì)成為具有輸出短路、過(guò)流保護(hù)功能模式。
權(quán)利要求
1.一種散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管，其特征在于由殼體上設(shè)有自動(dòng)控制電路板(1)和蓄電池(2)的鋁制散熱器管殼(7)以及安裝在鋁制散熱器管殼(7)上的燈管發(fā)光體組成，其中1.1所說(shuō)的燈管發(fā)光體具有一塊可緊固裝在鋁制散熱器管殼(7)內(nèi)的鍍鎳鋁基電路板(5)，在鍍鎳鋁基電路板(5)上表面厚膜封裝有多顆組成行列式燈陣的LED發(fā)光芯片(6)，在鋁基電路板(5)上方封裝有環(huán)氧或硅橡膠制配光透鏡(4)，在配光透鏡(4)靠近LED發(fā)光芯片(6)的表面處開(kāi)制有長(zhǎng)方形熒光粉槽，在槽內(nèi)均勻加入有熒光粉(3)；1.2在自動(dòng)控制電路板(1)上設(shè)置的控制電路由主控制器(11)、應(yīng)急照明控制器(12)和充放電控制器(13)組成，充放電控制器(13)和蓄電池(2)組成的蓄電池充放電控制電路并聯(lián)在主控制器(11)的兩端，蓄電池充放電控制電路的輸出端通過(guò)應(yīng)急照明控制器(12)聯(lián)接在發(fā)光芯片(6)的一路或多路或全部LED串聯(lián)燈列的輸入端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管，其特征是在鍍鎳鋁基電路板(5)上表面厚膜封裝有多顆組成行列式燈陣的BLED發(fā)光芯片(6)，在配光透鏡長(zhǎng)方形熒光粉槽內(nèi)均勻加入有黃色熒光粉(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管，其特征是在鋁基電路板銅箔表面電鍍10μm鎳箔，將單顆BLED發(fā)光芯片(6)直接焊接在鎳箔表面，在BLED發(fā)光芯片(6)及焊點(diǎn)表面涂敷一層透光硅橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管，其特征在于鍍鎳鋁基電路板(5)由一塊300mm×20～30mm的基本LED或BLED發(fā)光板功率模塊構(gòu)成，或由2～4塊300mm×20～30mm的基本LED或BLED發(fā)光板功率模塊拼接構(gòu)成，LED或BLED發(fā)光芯片(6)沿板面徑向厚膜封裝在鍍鎳鋁基電路板(5)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管，其特征在于LED發(fā)光芯片(6)陣列包括多只通過(guò)串、并聯(lián)組成陣列的自保護(hù)型半導(dǎo)體照明燈(61)，每只自保護(hù)型半導(dǎo)體照明燈(61)均由一只半導(dǎo)體照明燈(61a)和一只與該半導(dǎo)體照明燈(61a)并聯(lián)的穩(wěn)壓管(61b)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管，其特征在于控制電路中的主控制器(11)由濾波電路、橋式整流電路、自適應(yīng)分壓BUCK電路和信號(hào)反饋電路組成，電源輸出信號(hào)經(jīng)濾波電路至橋式整流電路輸入端，橋式整流電路的輸出端和自適應(yīng)分壓BUCK電路，自適應(yīng)分壓BUCK電路的輸出端電壓加在LED發(fā)光芯片(6)陣列上，信號(hào)反饋電路的輸入端與LED發(fā)光芯片(6)陣列的采樣信號(hào)輸出端聯(lián)接，信號(hào)反饋電路的反饋信號(hào)輸出端聯(lián)接至自適應(yīng)分壓BUCK電路的控制輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的散熱控制應(yīng)急照明一體化厚膜封裝LED照明燈管，其特征在于LED發(fā)光芯片(6)陣列由多只按先串再并混聯(lián)方式聯(lián)接的LED燈組成，自適應(yīng)分壓BUCK電路的輸出控制端加在LED發(fā)光芯片(6)陣列上，在LED發(fā)光芯片(6)陣列內(nèi)的各并聯(lián)LED發(fā)光芯片燈支路上均串聯(lián)一個(gè)由采樣電阻構(gòu)成的采樣電路，LED發(fā)光芯片(6)陣列的采樣信號(hào)輸出端通過(guò)一個(gè)采樣信號(hào)比較器接至自適應(yīng)分壓BUCK電路的輸入端，采樣信號(hào)比較器的信號(hào)輸入端取自在LED發(fā)光芯片(6)陣列內(nèi)一路或多路采樣電路的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效節(jié)能的多功能LED照明燈管，由其上設(shè)有控制電路板和蓄電池的散熱器管殼及安裝在管殼上的燈管發(fā)光體組成，燈管發(fā)光體具有一塊表面厚膜封裝有LED發(fā)光芯片燈陣的鋁基電路板，在該電路板上方封裝有帶熒光粉槽的配光透鏡；本發(fā)明的控制電路由主控制器、應(yīng)急照明控制器和充放電控制器組成。實(shí)際制作中，通過(guò)將具有寬輸入電壓范圍、自動(dòng)溫度亮度控制、分壓BUCK電路開(kāi)關(guān)電源、蓄電池充放電控制電路、應(yīng)急照明控制器等一并封裝于燈管管殼內(nèi)的方式，將LED板、散熱器、控制電源、蓄電池、蓄電池維護(hù)控制、應(yīng)急照明控制、燈頭等各部件統(tǒng)一設(shè)計(jì)，形成管式LED光源的一體化結(jié)構(gòu)，滿足了LED光源的特殊要求并可與傳統(tǒng)燈具配套通用。
文檔編號(hào)F21V29/00GK101070949SQ20061010519
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者胡家培 申請(qǐng)人:胡家培