一種自適應(yīng)性led射燈的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種自適應(yīng)LED射燈（100），其包括驅(qū)動電路板（105）、LED光源模組板（103）、燈殼和透鏡（101）。燈殼包括彼此連接的散熱體（104）和燈頭（106），并且燈殼通過緊固件（102）與LED光源模組板（103）連接，透鏡與散熱體連接，LED光源模組板與驅(qū)動電路板（105）連接，驅(qū)動電路板與燈頭的兩個電極連接。該LED交流驅(qū)動電路包括整流模塊（110）、穩(wěn)壓模塊（120）、LED照明模塊（130）和恒流模塊（140），整流模塊的輸入端接入交流市電，整流模塊經(jīng)由穩(wěn)壓模塊連接至LED照明模塊，并且穩(wěn)壓模塊向恒流模塊提供基準(zhǔn)電壓，該恒流模塊設(shè)置在LED照明模塊的輸出端與地線之間。
【專利說明】一種自適應(yīng)性LED射燈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種LED照明裝置，尤其涉及一種自適應(yīng)LED射燈。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在國家倡導(dǎo)節(jié)能減排，在照明領(lǐng)域采用LED光源的照明產(chǎn)品，以其優(yōu)良的節(jié)能、低碳和綠色環(huán)保，迅速發(fā)展起來。當(dāng)LED作為照明裝置光源時，照明裝置的壽命不僅僅取決于LED，還包括驅(qū)動電源等組件。在目前的應(yīng)用方案中，LED照明裝置壽命的瓶頸仍然是驅(qū)動電源。為了降低驅(qū)動電源壽命對LED燈具壽命影響，研究人員一方面改良現(xiàn)有的直流電源驅(qū)動裝置，另一方面設(shè)計全新的交流電直接驅(qū)動LED的電路。
[0003]對于普通老百姓來說使用最多的是射燈，但是現(xiàn)有的LED射燈存在的問題是驅(qū)動壽命短。因?yàn)楝F(xiàn)有的市面上采用的驅(qū)動方案為傳統(tǒng)的開關(guān)電源技術(shù)，這種技術(shù)相對成熟，但是電源的體積較大，需要有良好的散熱性能，在將這種電源技術(shù)引入到LED射燈時，其提供給驅(qū)動電源的空間狹小，工作環(huán)境溫度較高(高于60°C)，這樣直接導(dǎo)致驅(qū)動壽命降低，同時開關(guān)電源的成本高，且EMC特性差(需要外加輔助元件)。而且現(xiàn)有的LED射燈一旦損壞，基本沒有維修的價值，需要直接更換驅(qū)動電源，但是由于受限LED射燈電源腔體的限制，一般只能更換指定廠家，指定型號的驅(qū)動電源，且維修過程復(fù)雜。
[0004]現(xiàn)在也有一些交流直接驅(qū)動LED電路，其采用的方法是傳統(tǒng)的阻容降壓或者采用單路線性恒流技術(shù)，這些技術(shù)中，存在的問題是，阻容降壓雖然成本低，但是功率因數(shù)較低(一般為0.2?0.5)且需要高壓電容,這種電容的體積大,壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LED, —旦電容損壞LED也就會全部被擊穿，直接導(dǎo)致整燈報廢；采用單路線性恒流技術(shù)，雖然解決了功率因數(shù)的偏低的問題(一般在0.8?0.85)，但是在交流市電工作的一個周期中，由于電路需要一個啟動電壓，這個電壓一般較高，因而有很長時間電路處于不工作狀態(tài)(利用率低于60%)。因此需要一種技術(shù)能夠解決好現(xiàn)有技術(shù)的問題。
[0005]另外，對于LED射燈的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)在組裝各個部件時一般是把驅(qū)動電路板和LED光源一起固定在基板上，但由于基板面積有限，不能設(shè)置多個LED光源，直接影響LED射燈的照明效果。除此之外，兩個熱量產(chǎn)生源(驅(qū)動電路板和LED光源)集中在一塊對散熱十分不利。專利201110264825公布了一種LED射燈，在燈殼內(nèi)部增加了盆狀金屬散熱罩，雖然金屬確實(shí)具有良好的導(dǎo)熱性能，但是相對于單一殼體來說無疑增加了生產(chǎn)工序。再者，盆狀金屬散熱罩外部還有燈殼，燈殼阻止了散熱面與外界環(huán)境直接進(jìn)行熱交換，增加了熱阻。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了克服現(xiàn)有的LED射燈存在的上述不足，本實(shí)用新型提出了一種自適應(yīng)LED射燈，其包括驅(qū)動電路板、LED光源模組板、燈殼和透鏡，其特征在于，所述燈殼包括彼此連接的散熱體和燈頭，并且所述燈殼通過緊固件與LED光源模組板連接，所述透鏡與所述散熱體連接，所述LED光源模組板與所述驅(qū)動電路板連接，所述驅(qū)動電路板與所述燈頭的兩個電極連接，所述驅(qū)動電路板包括LED交流驅(qū)動電路，所述LED交流驅(qū)動電路包括整流模塊、穩(wěn)壓模塊、LED照明模塊和恒流模塊，所述整流模塊的輸入端接入交流市電，所述整流模塊經(jīng)由所述穩(wěn)壓模塊連接至所述LED照明模塊，并且所述穩(wěn)壓模塊向所述恒流模塊提供基準(zhǔn)電壓，所述恒流模塊設(shè)置在所述LED照明模塊的輸出端與地線之間。
[0007]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述整流模塊為多個二極管所構(gòu)成的整流橋，所述交流市電具有第一供電輸入端和第二供電輸入端，其中，第一二極管的負(fù)端與第一供電輸入端相連，第一二極管的正端與第三二極管的正端相連；第二二極管的正端與第一供電輸入端相連，第二二極管的負(fù)端與第四二極管的負(fù)端相連；第三二極管的負(fù)端與第二供電輸入端相連，第三二極管的正端與穩(wěn)壓模塊和LED照明模塊的輸入端相連；并且第四二極管的正端與第二供電輸入端相連。
[0008]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述穩(wěn)壓模塊包括:由第一限流電阻、第一穩(wěn)壓管、第一濾波電容構(gòu)成的第一穩(wěn)壓支路和由第二限流電阻、第二穩(wěn)壓管、第二濾波電容構(gòu)成的第二穩(wěn)壓支路，這兩條穩(wěn)壓支路并聯(lián)于所述整流模塊的輸出端并在各自穩(wěn)壓管正端產(chǎn)生一個穩(wěn)定輸出電壓，其中，第一限流電阻的一端與第一二極管和第三二極管的正端相連，第一限流電阻的另一端與第一穩(wěn)壓管的正端相連；第一穩(wěn)壓管的正端與第一電容的一端相連，第一穩(wěn)壓管的負(fù)端與第一電容的另一端相連后接地；第二限流電阻的一端與第一二極管和第三二極管的正端相連，另一端與第二穩(wěn)壓管的正端相連；第二穩(wěn)壓管的正端與第二電容的一端相連，負(fù)端與第二電容的另一端相連后接地。
[0009]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述LED照明模塊包括多個串聯(lián)的LED照明單元，所述恒流模塊包括多個恒流開關(guān)單元，所述LED照明單元的輸出端分別連接至對應(yīng)的恒流開關(guān)單
J Li ο
[0010]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，每個恒流開關(guān)單元分別包括由一個運(yùn)算放大器、一個晶體管和一個采樣電阻組成，所述運(yùn)算放大器的正相端參考電壓由所述第一穩(wěn)壓支路提供，所述運(yùn)算放大器的電源電壓由所述第二穩(wěn)壓支路提供，其中，所述晶體管的漏極連接到對應(yīng)的所述LED照明單元的輸出端，所述晶體管的源極連接所述采樣電阻，所述晶體管的柵極連接到所述運(yùn)算放大器的輸出端；所述運(yùn)算放大器的電源端連接到第二穩(wěn)壓管的正端，所述運(yùn)算放大器的同相端連接到第一穩(wěn)壓管的正端，所述運(yùn)算放大器的反相端連接所述晶體管的源極和所述采樣電阻的一端。
[0011]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，在每個恒流開關(guān)單元中，其運(yùn)算放大器的反相端經(jīng)由采樣電阻連接至下一恒流開關(guān)單元的運(yùn)算放大器的反相端。
[0012]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述晶體管為N-MOSFET或NPN三極管。
[0013]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述散熱體在俯視圖中呈圓形環(huán)狀，安裝在所述散熱體中的LED光源模組板是單顆低電壓LED模組或采用COB封裝的高電壓LED模組。
[0014]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述散熱體包括帶有散熱翅片的外壁、中空內(nèi)腔和具有定位槽的內(nèi)壁，并且所述散熱體沿周向設(shè)有安裝通孔。
[0015]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述散熱體以卡扣連接、螺紋連接或粘合連接固定在所述燈頭上。
[0016]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，第一恒流開關(guān)單元中運(yùn)算放大器反相端經(jīng)采樣電阻輸出連接第二恒流開關(guān)單元中運(yùn)算放大器反相端，第η-1恒流開關(guān)單元中運(yùn)算放大器反相端經(jīng)采樣電阻輸出連接第η恒流開關(guān)單元中運(yùn)算放大器反相端，第η恒流開關(guān)單元中運(yùn)算放大器反相端經(jīng)采樣電阻輸出接地。
[0017]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述散熱體包括帶有散熱翅片的外壁、中空內(nèi)腔和具有若干定位槽的內(nèi)壁，且該所述散熱體兩側(cè)具有對稱分布的安裝通孔，所述LED光源模組板、所述驅(qū)動電路板和所述燈頭均有與之匹配的安裝通孔，使得所述緊固件穿過以上所述安裝通孔，將所述LED光源模組板和驅(qū)動電路板一次性固定在所述散熱體內(nèi)并與所述燈頭連接成一個整體。
[0018]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，第一定位槽、第二定位槽、第三定位槽的高度分別至少大于所述透鏡、所述LED光源模組板和所述驅(qū)動電路板的外周緣的厚度，使得所述透鏡、所述LED光源模組板和所述驅(qū)動電路板能夠容易地安裝在所述散熱體的中空內(nèi)腔里，所述第一定位槽位于所述自適應(yīng)LED燈的出光口處，所述第二定位槽位于所述驅(qū)動電路板的上方，并且所述透鏡、所述LED光源模組板和所述驅(qū)動電路板均能旋轉(zhuǎn)地保持在所述第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽里。
[0019]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述散熱體在俯視圖中呈圓形環(huán)狀，其中，所述圓形環(huán)的內(nèi)邊緣是由彈性塑料制成的，使得所述透鏡、所述LED光源模組板和所述驅(qū)動電路板能分別在外力的作用下擠壓地進(jìn)入到所述散熱體的中空內(nèi)腔，并且在進(jìn)入過后，所述內(nèi)邊緣恢復(fù)原狀，從而和所述透鏡上表面緊密地貼合在一起，所述LED光源模組板是單顆低壓光源或采用COB封裝的高壓LED模組。
[0020]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述散熱體的底部開口以卡扣連接、螺紋連接或粘合連接固定在所述燈頭上。
[0021]本實(shí)用新型的 有益效果是:
[0022]1、本實(shí)用新型所述電路中沒有用到傳統(tǒng)開關(guān)電源技術(shù)中所需要的電解電容和電感，因而使用壽命高、具有較好的EMC特性、體積小且成本低。
[0023]2、本實(shí)用新型通過控制導(dǎo)通的LED光源數(shù)量的方式使串聯(lián)起來的LED光源模組自動適應(yīng)驅(qū)動電壓的變化，其電壓利用率高達(dá)90%以上，功率因數(shù)高達(dá)0.95以上。
[0024]3、本實(shí)用新型彈性的頂部開口設(shè)計使得LED射燈內(nèi)部構(gòu)件如LED光源模組板和驅(qū)動電路板的更換易于操作。
[0025]4、本實(shí)用新型充分利用了散熱體的散熱功能和自身結(jié)構(gòu)特征，在其內(nèi)壁開有凹槽，不僅能散熱，還具有支撐其他構(gòu)件的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的自適應(yīng)LED射燈的立體分解圖；
[0027]圖2是本實(shí)用新型的自適應(yīng)LED射燈的散熱體的剖視圖；
[0028]圖3是本實(shí)用新型的自適應(yīng)LED射燈驅(qū)動電路基本電路原理圖。
[0029]附圖標(biāo)記列表
[0030]100:自適應(yīng)LED射燈101:透鏡102:緊固件
[0031]103:LED光源模組板104:散熱體 105:驅(qū)動電路板
[0032]106:燈頭110:整流模塊120:穩(wěn)壓模塊
[0033]130:LED照明模塊 140:恒流模塊IN1、IN2:交流市電輸入端
[0034]A1~An:運(yùn)算放大器Q、C2:濾波電容[0035]D1 ~D4: 二極管GND:地線
[0036]L1~Ln:LED照明單元M1~Mn:晶體管
[0037]RL1、RL2:限流電阻R1~Rn:采樣電阻
[0038]Sff1~SWn:恒流開關(guān)單元VCC:運(yùn)算放大器正電源端
[0039]V1:運(yùn)算放大器正相端參考電壓Zp Z2:穩(wěn)壓管
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)用新型。其中，圖1是本實(shí)用新型的自適應(yīng)LED射燈的立體分解圖。圖3是本實(shí)用新型的自適應(yīng)LED射燈驅(qū)動電路基本電路原理圖。
[0041]如圖1所示，一種自適應(yīng)LED射燈100，其包括透鏡101、緊固件102、LED光源模組板103、散熱體104、驅(qū)動電路板105和燈頭106。驅(qū)動電路板105安裝于散熱體104與燈頭106構(gòu)成的密閉空間內(nèi)。LED光源模組板103與散熱體104連接。通過緊固件102把LED光源模組板103、散熱體104和燈頭106連接為一個整體。透鏡101與散熱體104連接。驅(qū)動電路板105與LED光源模組板103之間有電氣連接，該驅(qū)動電路板的另一端與燈頭106的兩個電極連接。LED光源模組板103可以是有單顆低壓光源構(gòu)成，也可以是采用COB封裝的高壓LED模組。[0042]如圖3所示，驅(qū)動電路板105包括LED交流驅(qū)動電路，該電路由4顆整流二極管D1、D2、D3、D4 ;2顆穩(wěn)壓管ZpZ2 ;限流電阻RLpRL2 ;濾波電容CpC2 ;運(yùn)算放大器A1,A2>A3>A4 ;采樣電阻R1、R2、R3、R4 ;晶體管M1、M2、M3、M4 ;以及LED照明單元L1、L2、L3、L4組成(每個分組單元的LED數(shù)量為不小于或等于一顆，采用串聯(lián)方式連接)。二極管Dp D2, D3, D4可以是普通整流二極管，也可以是耐壓足夠的肖特基二極管或者是可以實(shí)現(xiàn)相同功能的其他元器件；晶體管M1、M2、M3、M4可以是N-M0SFET，也可以是NPN三極管。該LED交流驅(qū)動電路包括整流模塊110、穩(wěn)壓模塊120、LED照明模塊130和恒流模塊140。整流模塊110的輸入端接入交流市電AC的第一供電輸入端IN1和第二供電輸入端IN2,其輸出端經(jīng)由穩(wěn)壓模塊120連接至LED照明模塊130。穩(wěn)壓模塊120還連接至恒流模塊140，用以給恒流模塊140的運(yùn)算放大器A1、A2、A3、A4提供電源VCC，并且用于給各個運(yùn)算放大器的同相端提供穩(wěn)定的電壓。該恒流模塊140設(shè)置在LED照明模塊130和地線GND之間。
[0043]該LED射燈的設(shè)計充分利用了散熱體的散熱功能和自身結(jié)構(gòu)特征，在其內(nèi)壁開的凹槽具有散熱和支撐其他構(gòu)件的功能。LED射燈的電路模塊具有成本低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，同時，采用恒流模塊140控制LED照明模塊130中LED照明單元點(diǎn)亮或熄滅的方式使得該LED射燈具有高功率因數(shù)，并且提高了利用率。
[0044]如圖3所示，整流模塊110為四個二極管DpDyD3J4所構(gòu)成的整流橋。其中，第一供電輸入端INl連接在二極管D1正端、D2負(fù)端。二極管D2正端連接在二極管D4正端。第二供電輸入端IN2連接在二極管D3正端、D4負(fù)端。二極管D3負(fù)端連接在二極管D1負(fù)端。電阻RL1第一端、穩(wěn)壓管Z1的正端和濾波電容C1的第一端連接；電阻RL1第二端與二極管DpD3的負(fù)端連接；電容C1的第二端與整流二極管D2、D4的正端，以及穩(wěn)壓管Z1的負(fù)端連接；電阻RL2第一端、穩(wěn)壓管Z2的正端和濾波電容C2的第一端連接；電阻RL2第二端與二極管DpD3的負(fù)端連接；電容C2的第二端與整流二極管D2、D4的正端，以及穩(wěn)壓管Z2的負(fù)端連接。
[0045]在整流橋的每個工作周期內(nèi)，同一時間只有兩個二極管進(jìn)行工作，通過二極管的單向?qū)üδ?，把交流電轉(zhuǎn)換成單向的直流脈動電壓。整流模塊110具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、外接線簡單、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)。
[0046]如圖3所示，穩(wěn)壓模塊120包括:由第一限流電阻RL1、第一穩(wěn)壓管Z1、第一濾波電容C1構(gòu)成的第一穩(wěn)壓支路和由第二限流電阻RL2、第二穩(wěn)壓管Z2、第二濾波電容C2構(gòu)成的第二穩(wěn)壓支路，其中，第一限流電阻RL1和第一穩(wěn)壓管Z1串聯(lián)，第一濾波電容C1與第一穩(wěn)壓管Z1并聯(lián)，其中，第二限流電阻RL2和第二穩(wěn)壓管Z2串聯(lián)，第二濾波電容C2與第二穩(wěn)壓管Z2并聯(lián)。這兩條支路并聯(lián)于整流模塊110的輸出端，且分別在兩個穩(wěn)壓管正端產(chǎn)生運(yùn)算放大器所需的工作電壓和正相端參考電壓％。穩(wěn)壓管Z1的正端與運(yùn)算放大器“ A3、A4的供電端VCC連接；運(yùn)算放大器Ap A2, A3> A4的接地端GND與二極管D2、D4的正端GND連接；穩(wěn)壓管Z2的正端與運(yùn)算放大器Ap A2, A3、A4的同相端連接。穩(wěn)壓模塊由兩個穩(wěn)壓支路構(gòu)成，產(chǎn)生運(yùn)算放大器所需的工作電壓和正相端參考電壓V115使驅(qū)動電路能夠有效，穩(wěn)定的工作，從而達(dá)到使LED射燈工作穩(wěn)定，延長LED射燈使用壽命的效果。
[0047]根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，LED照明模塊130包括多個串聯(lián)的LED照明單元U、L2,L3>…、Ln ;恒流模塊140包括多個恒流開關(guān)單元SWpSWySWy…、SWn ；LED照明單元U、L2、L3、…、Ln的輸出端分別連接有一個與其配合的恒流開關(guān)單元。采用多個LED照明單元能有效的改善發(fā)光效果，使用恒流單元控制相應(yīng)的LED照明單元能使照明單元的點(diǎn)亮或熄滅根據(jù)輸入交流電壓的改變而變化，從而提高了功率和電壓利用率。
[0048]如圖3所示，每個恒流開關(guān)單元都由一個運(yùn)算放大器、一個晶體管和一個采樣電阻組成。運(yùn)算放大器的正相端參考電Sv1由第一穩(wěn)壓支路提供，電源電壓VCC由第二穩(wěn)壓支路提供。運(yùn)算放大器A1的反相端與晶體管M1的源極連接后再與采樣電阻R1的第一端連接。運(yùn)算放大器A2的反相端與晶體管M2的源極連接后再與采樣電阻R1的第二端和采樣電阻民的第一端連接。運(yùn)算 放大器A3的反相端與晶體管M3的源極連接后再與采樣電阻R2的第二端和采樣電阻R3的第一端連接。運(yùn)算放大器A4的反相端與晶體管M4的源極連接后再與采樣電阻R3的第二端和采樣電阻R4的第一端連接；采樣電阻R4的第二端與二極管D2、D4的正端連接。運(yùn)算放大器A1的輸出端與晶體管M1的柵極連接；運(yùn)算放大器A2的輸出端與晶體管M2的柵極連接；運(yùn)算放大器A3的輸出端與晶體管M3的柵極連接。運(yùn)算放大器A4的輸出端與晶體管M4的柵極連接；LED照明單元1^的正端與二極管01、隊(duì)的負(fù)端連接。LED照明單元L1的負(fù)端與LED照明單元L2的正端連接后再連接到晶體管M1的漏極。LED照明單元L2的負(fù)端與LED照明單元L3的正端連接后再連接到晶體管M2的漏極；LED照明單元L3的負(fù)端與LED照明單元L4的正端連接后再連接到晶體管M3的漏極；LED照明單元L4的負(fù)端與晶體管M4的漏極連接；
[0049]交流市電八(:經(jīng)過整流二極管01、02、03、04組成的橋式整流后輸出脈動直流電。脈動直流電通過電阻RL1穩(wěn)壓管Z1和濾波電容C1后，在穩(wěn)壓管Z1的正端獲得一個穩(wěn)定的電壓V1，V1用于提供運(yùn)算放大器VA2、A3、A4所需要工作電壓；脈動直流電通過電阻RL2穩(wěn)壓管Z2和濾波電容C1后，在穩(wěn)壓管Z2的正端獲得一個穩(wěn)定的電壓V2，V2用于提供運(yùn)算放大器ApA2、A3、A4所需要同相端的參考電壓；米樣電阻RpHR4構(gòu)成一個串聯(lián)的電路，分別連接到運(yùn)算放大器A1、A2、A3、A4的反相端和晶體管的源極，用于設(shè)定流過LED照明單元的電流。LED照明單元L1、L2、L3、L4的正向?qū)妷簽閂F1、VF2、VF3、VF4。
[0050]其工作方式是:在初始時，脈動直流電壓由OV上升到VFl時，運(yùn)算放大器A1的反相端的電阻值為采樣電阻札、R2> R3、R4串聯(lián)后的阻值，由于此時運(yùn)算放大器A1的同相端電壓大于反相端電壓，運(yùn)算放大器輸出端電壓為高電壓，使晶體管M1處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣LED分組光源L1導(dǎo)通后開始發(fā)光。電流經(jīng)過LED分組光源L1和晶體管M1后，流過串聯(lián)電阻札、R2、R3、&后，在運(yùn)算放大器A1的反相端獲得一個反饋的電壓，用于調(diào)節(jié)晶體管M1的柵極電壓，從而使晶體管M1工作在放大區(qū)，實(shí)現(xiàn)了恒流。
[0051]在電壓從VFl上升到VF1+VF2時，運(yùn)算放大器A2的反相端的電阻值為采樣電阻R2、R3、R4串聯(lián)后的阻值，由于此時運(yùn)算放大器A2的同相端電壓大于反相端電壓，運(yùn)算放大器輸出端電壓為高電壓，使晶體管M2處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣LED照明單元U、L2導(dǎo)通后開始發(fā)光。電流經(jīng)過LED照明單元LpL2和晶體管M2后，流過串聯(lián)的采樣電阻R2、R3、R4后，在運(yùn)算放大器4的反相端獲得一個反饋的電壓，用于調(diào)節(jié)晶體管M2的柵極電壓，從而使晶體管M2工作在放大區(qū)，實(shí)現(xiàn)了恒流，在運(yùn)算放大器4的反相端的電壓為接近同相端的參考電壓V2，因而采樣電阻民的一端連接到運(yùn)算放大器A2的反相端的電壓為無限接近參考電壓V2，這樣導(dǎo)致了采樣電阻R1連接到運(yùn)算放大器A1的反相端的電壓高于參考電壓V2。此時運(yùn)算放大器A1的輸出低電壓，使晶體管M1處于截止?fàn)顟B(tài)。
[0052]在電壓從VF1+VF2上升到VF1+VF2+VF3時，運(yùn)算放大器A3的反相端的電阻值為采樣電阻R3、R4串聯(lián)后的阻值。由于此時運(yùn)算放大器A3的同相端電壓大于反相端電壓，運(yùn)算放大器輸出端電壓為高電壓，使晶體管M3處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣LED照明單元U、L2, L3導(dǎo)通后開始發(fā)光。電流經(jīng)過LED照明單元U、L2, LdP晶體管M3后，流過串聯(lián)的采樣電阻R3、R4后，在運(yùn)算放大器A3的反相端獲得一個反饋的電壓，用于調(diào)節(jié)晶體管M3的柵極電壓，從而使晶體管M3工作在放大區(qū)，實(shí)現(xiàn)了恒流。在運(yùn)算放大器A3的反相端的電壓為接近同相端的參考電壓V2，因而采樣電阻R3的一端連接到運(yùn)算放大器A3的反相端的電壓為無限接近參考電壓V2，這樣導(dǎo)致了采樣電阻R2連接到運(yùn)算放大器A2的反相端的電壓高于參考電壓V2。此時運(yùn)算放大器A2的輸 出低電壓，使晶體管M2處于截止?fàn)顟B(tài)；同時運(yùn)算放大器仏的反相端的電壓也高于參考電壓V2，因此晶體管M1也處于截止?fàn)顟B(tài)。
[0053]在電壓從VF1+VF2+VF3上升到VF1+VF2+VF3+VF4時，運(yùn)算放大器A4的反相端的電阻值為采樣電阻R4的阻值，由于此時運(yùn)算放大器A4的同相端電壓大于反相端電壓，運(yùn)算放大器輸出端電壓為高電壓，使晶體管M4處于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣1^0照明單元1^、1^、1^、1^4導(dǎo)通后開始發(fā)光。電流經(jīng)過LED照明單元L1、L2、L3、L4和晶體管M4后，流過采樣電阻R4后，在運(yùn)算放大器A4的反相端獲得一個反饋的電壓，用于調(diào)節(jié)晶體管M4的柵極電壓，從而使晶體管M4工作在放大區(qū)，實(shí)現(xiàn)了恒流，在運(yùn)算放大器A4的反相端的電壓為接近同相端的參考電壓V2，因而采樣電阻R4的一端連接到運(yùn)算放大器A4的反相端的電壓為無限接近參考電壓V2，這樣導(dǎo)致了采樣電阻R3連接到運(yùn)算放大器A3的反相端的電壓高于參考電壓V2。此時運(yùn)算放大器A3的輸出低電壓，使晶體管M3處于截止?fàn)顟B(tài)；同時運(yùn)算放大器Ap A2的反相端的電壓也高于參考電壓V2，因此晶體管MpM2也處于截止?fàn)顟B(tài)。
[0054]上述過程為可逆過程，當(dāng)電壓從VF1+VF2+VF3+VF4下降到VF1+VF2+VF3時，此時雖然運(yùn)算放大器A4的輸出端為高電壓，因?yàn)殡妷航档土耍_(dá)不到使LED照明單元U、L2, L3、L4同時點(diǎn)亮，采樣電阻R4上獲得的反饋電壓降低，直接導(dǎo)致了運(yùn)算放大器A3的反相端的反饋電壓也降低，這樣就使運(yùn)算放大器A3的輸出端為高電壓，直接使晶體管M3處于放大區(qū)的工作狀態(tài)。這樣電流流過LED照明單元L1、L2、L3、L4和晶體管M3，LED照明單元L1、L2、L3繼續(xù)發(fā)光，LED照明單元L4熄滅。
[0055]當(dāng)電壓從VF1+VF2+VF3下降到VF1+VF2時，運(yùn)算放大器A3、A4的輸出端為高電壓，由于電壓下降了，不能夠同時點(diǎn)亮LED照明單元U、L2, L3,因此使得晶體管M3、M4上沒有電流流過，采樣電阻R3、R4上沒有電流流過了，也就使得運(yùn)算放大器A2的反相端的電壓低于參考電壓V2，使得運(yùn)算放大器A2的輸出端為高電壓，晶體管M2開始工作在放大區(qū)。這樣電流流過LED照明單元U、L2和晶體管M2, LED照明單元U、L2繼續(xù)發(fā)光，LED照明單元L3、L4熄滅。
[0056]當(dāng)電壓從VF1+VF2下降到VFl時，運(yùn)算放大器A2、A3、A4的輸出端都為高電壓，由于電壓下降了，不能夠同時點(diǎn)亮LED照明單元U、L2,因此使得晶體管M2' M3、M4上沒有電流流過，采樣電阻R2、R3、R4上沒有電流流過了，也就使得運(yùn)算放大器A1的反相端的電壓低于參考電壓V2，使得運(yùn)算放大器A1的輸出端為高電壓，晶體管M1開始工作在放大區(qū)。這樣電流流過LED分組光源L1和晶體管M1, LED照明單元L1繼續(xù)發(fā)光，LED照明單元L2、L3、L4熄滅。
[0057]當(dāng)電壓從VFl下降到Ov時，運(yùn)算放大器ApA2、A3、A4的輸出端都是高電壓，由于電壓下降了，不能夠點(diǎn)亮LED照明單元L1,因此使得晶體管MpM2、M3、M4上沒有電流流過，這樣LED照明單元Lp L2> L3、L4全部熄滅。
[0058]由于電路的工作方式的是隨電壓變化而調(diào)整LED的導(dǎo)通單元數(shù)目，使得驅(qū)動的電流變化接近于電壓變化，這種電路直接帶來的好處是具有較高的功率因數(shù)(不小于0.95)，且又能夠提高電壓的利用率(大于90%)。此電路中沒有用到傳統(tǒng)開關(guān)電源技術(shù)中所需要的電解電容，因而壽命高；同樣電路中也沒有電感，因而具有良好的EMC特性。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，壽命長(半導(dǎo)體器件壽命高與LED壽命)。
[0059]由以上電路分析可以看出，電路中沒有使用電壓轉(zhuǎn)換器，LED照明部分中的照明單元隨輸入AC電壓的升高被依次點(diǎn)亮，隨輸入AC電壓的降低被依次熄滅，循環(huán)變化。由于變化頻率足夠快，大于人眼的識別時間，并且過程中LED照明部分的電流由恒流部分電路控制保持恒定，所以整個LED照明電路發(fā)光均勻、穩(wěn)定。并且LED照明單元的導(dǎo)通數(shù)目總是隨電壓變化而調(diào)整，使得驅(qū)動的電流變化接近于電壓變化，保證了 LED在正常的電壓電流范圍內(nèi)工作，并提高了功率因素和電壓的利用率。
[0060]圖2示出了自適應(yīng)LED射燈的散熱體的剖視圖。第一定位槽、第二定位槽、第三定位槽的高度分別至少大于透鏡101、LED光源模組板103和驅(qū)動電路板105的外周緣的厚度，使得透鏡101、LED光源模組板103和驅(qū)動電路板105能夠容易地安裝在散熱體104的中空內(nèi)腔里。并且，使透鏡101、LED光源模組板103和驅(qū)動電路板105均能旋轉(zhuǎn)地保持在第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽里。在散熱體104內(nèi)壁不同位置開設(shè)的定位槽，使得自適應(yīng)LED射燈100可以在不增加額外的支撐構(gòu)件的情況下，利用散熱體自身的結(jié)構(gòu)特征對透鏡10ULED光源模組板103和驅(qū)動電路板105起到支撐固定的作用。并且LED光源模組板103和驅(qū)動電路板105直接和散熱體104接觸，使得自適應(yīng)LED射燈100在工作時產(chǎn)生的熱量直接傳遞給散熱體104，增大了散熱效率，加快了散熱速度。
[0061]根據(jù)一個圖中未出示的優(yōu)選實(shí)施方式，散熱體104在俯視圖中呈圓形環(huán)狀。其中，圓形環(huán)的內(nèi)邊緣是由彈性塑料制成的，使得透鏡10ULED光源模組板103和驅(qū)動電路板105能分別在外力的作用下擠壓地進(jìn)入到散熱體104的中空內(nèi)腔。并且，在進(jìn)入過后，內(nèi)邊緣恢復(fù)原狀，從而和透鏡101上表面緊密地貼合在一起。散熱體采用的是雙組份成型方法。LED光源模組板103是單顆低壓光源或采用COB封裝的高壓LED模組。散熱體104的內(nèi)邊緣是彈性塑料制成的，散熱體104其余部分是硬質(zhì)塑料制成的。形成圓形環(huán)的內(nèi)邊緣的彈性塑料可以是CR-合成橡膠。CR-合成橡膠具有非常好的彈性和低透氣性，并且在長期使用過程中對水及其他化合物具有很好的抗耐性。這些性能對于保持自適應(yīng)LED射燈的防塵密封和抗震都非常有利。采用COB封裝技術(shù)具有減小熱阻的膠熱優(yōu)勢，可以做到面發(fā)光，減少了配光的光度損失，適用于大功率多芯片陣列的LED封裝。
[0062]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，散熱體104兩側(cè)具有對稱分布的安裝通孔。LED光源模組板103、驅(qū)動電路板105和燈頭106均有與之匹配的安裝通孔，使得緊固件102穿過以上安裝通孔，將LED光源模組板103和驅(qū)動電路板105 —次性固定在散熱體104內(nèi)并與燈頭106連接成一個整體，節(jié)省了生產(chǎn)工序。緊固件102的尺寸與安裝通孔的尺寸相匹配。緊固件102可以是螺栓或螺絲。
[0063]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，散熱體104的底部開口以卡扣連接、螺紋連接或粘合連接固定在燈頭106上?？谶B接可以是可拆卸卡扣，便于燈頭的二次更換?？凼怯糜谝粋€零件與另一個零件的嵌入連接或整體閉鎖的機(jī)構(gòu)，通常用于塑料件的連接，其材料通常是具有一定柔韌性的塑料材料構(gòu)成。均勻分布在燈頭106外表面的彈性部件在外力作用下分別嵌入到均勻分布在散熱體104內(nèi)表面底部的凹槽里，從而實(shí)現(xiàn)固定連接。
[0064]本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0065]1、本實(shí)用新型所述電路中沒有用到傳統(tǒng)開關(guān)電源技術(shù)中所需要的電解電容和電感，因而使用壽命高、具有較好的EMC特性、體積小且成本低。
[0066]2、本實(shí)用新型通過控制導(dǎo)通的LED光源數(shù)量的方式使串聯(lián)起來的LED光源模組自動適應(yīng)驅(qū)動電壓的變化，其電壓利用率高達(dá)90%以上，功率因數(shù)高達(dá)0.95以上。
[0067]3、本實(shí)用新型彈性的頂部開口設(shè)計使得LED射燈內(nèi)部構(gòu)件如LED光源模組板和驅(qū)動電路板的更換易于操作。
[0068]4、本實(shí)用新型充分利用了散熱體的散熱功能和自身結(jié)構(gòu)特征，在其內(nèi)壁開有凹槽，不僅能散熱，還具有支撐其他構(gòu)件的功能。
[0069]需要注意的是，上述具體實(shí)施例是示例性的，在本實(shí)用新型的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)或者變形落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上面的具體描述只是為了解釋本實(shí)用新型的目的，并非用于限制本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)LED射燈，其包括驅(qū)動電路板(105),LED光源模組板(103)、燈殼和透鏡(101)， 其特征在于， 所述燈殼包括彼此連接的散熱體(104)和燈頭(106)，并且所述燈殼通過緊固件(102)與LED光源模組板(103)連接，所述透鏡(101)與所述散熱體(104)連接，所述LED光源模組板(103)與所述驅(qū)動電路板(105)連接，所述驅(qū)動電路板(105)與所述燈頭(106)的兩個電極連接， 所述驅(qū)動電路板(105)包括LED交流驅(qū)動電路，所述LED交流驅(qū)動電路包括整流模塊(110)、穩(wěn)壓模塊(120 )、LED照明模塊(130)和恒流模塊(140)， 所述整流模塊(110)的輸入端接入交流市電(AC)，所述整流模塊(110)經(jīng)由所述穩(wěn)壓模塊(120)連接至所述LED照明模塊(130)，并且所述穩(wěn)壓模塊(120)向所述恒流模塊(140)提供基準(zhǔn)電壓，所述恒流模塊(140)設(shè)置在所述LED照明模塊(130)的輸出端與地線(GND)之間。
2.如權(quán)利要求1所 述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，所述整流模塊(110)為多個二極管(D1、D2、D3、D4)所構(gòu)成的整流橋，所述交流市電(AC)具有第一供電輸入端(IN1)和第二供電輸入端(IN2),其中， 第一二極管(D1)的負(fù)端與第一供電輸入端(IN1)相連，第一二極管(D1)的正端與第三二極管(D3)的正端相連； 第二二極管(D2)的正端與第一供電輸入端(IN1)相連，第二二極管(D2)的負(fù)端與第四二極管(D4)的負(fù)端相連； 第三二極管(D3)的負(fù)端與第二供電輸入端(IN2)相連，第三二極管(D3)的正端與穩(wěn)壓模塊(120 )和LED照明模塊(130)的輸入端相連；并且 第四二極管(D4)的正端與第二供電輸入端(IN2)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，所述穩(wěn)壓模塊(120)包括:由第一限流電阻(RU)、第一穩(wěn)壓管(Z1X第一濾波電容(C1)構(gòu)成的第一穩(wěn)壓支路和由第二限流電阻(RL2)、第二穩(wěn)壓管(Z2)、第二濾波電容(C2)構(gòu)成的第二穩(wěn)壓支路，這兩條穩(wěn)壓支路并聯(lián)于所述整流模塊(110)的輸出端并在各自穩(wěn)壓管正端產(chǎn)生一個穩(wěn)定輸出電壓，其中， 第一限流電阻(RL1)的一端與第一二極管(D1)和第三二極管(D3)的正端相連，第一限流電阻(RL1)的另一端與第一穩(wěn)壓管(Z1)的正端相連；第一穩(wěn)壓管(Z1)的正端與第一電容(C1)的一端相連,第一穩(wěn)壓管(Z1)的負(fù)端與第一電容(C1)的另一端相連后接地(GND)； 第二限流電阻(RL2)的一端與第一二極管(D1)和第三二極管(D3)的正端相連，另一端與第二穩(wěn)壓管(Z2)的正端相連；第二穩(wěn)壓管(Z2)的正端與第二電容(C2)的一端相連，負(fù)端與第二電容(C2)的另一端相連后接地(GND)。
4.如權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，所述LED照明模塊(130)包括多個串聯(lián)的LED照明單元(U、L2, L3、…、Ln)，所述恒流模塊(140)包括多個恒流開關(guān)單元(Sff1, Sff2, Sff3>…、SWn)，所述LED照明單元(Ln)的輸出端分別連接至對應(yīng)的恒流開關(guān)單元(Sffn)0
5.如權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，每個恒流開關(guān)單元(SWn)分別包括由一個運(yùn)算放大器、一個晶體管和一個采樣電阻組成，所述運(yùn)算放大器的正相端參考電壓(Vn)由所述第一穩(wěn)壓支路提供，所述運(yùn)算放大器的電源電壓(VCC)由所述第二穩(wěn)壓支路提供，其中， 所述晶體管的漏極連接到對應(yīng)的所述LED照明單元的輸出端，所述晶體管的源極連接所述采樣電阻，所述晶體管的柵極連接到所述運(yùn)算放大器的輸出端； 所述運(yùn)算放大器的電源端連接到第二穩(wěn)壓管(Z2)的正端，所述運(yùn)算放大器的同相端連接到第一穩(wěn)壓管的正端，所述運(yùn)算放大器的反相端連接所述晶體管的源極和所述采樣電阻的一端。
6.如權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，在每個恒流開關(guān)單元(SWn)中，其運(yùn)算放大器(An)的反相端經(jīng)由采樣電阻(Rn)連接至下一恒流開關(guān)單元(SWn+1)的運(yùn)算放大器(An+1)的反相端。
7.如權(quán)利要求5或6所述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，所述晶體管為N-MOSFET或 NPN三極管。
8.如權(quán)利要求1至3之一所述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，所述散熱體(104)在俯視圖中呈圓形環(huán)狀，安裝在所述散熱體(104)中的LED光源模組板(103)是單顆低電壓LED模組或采用COB封裝的高電壓LED模組。
9.如權(quán)利要求1至3之一所述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，所述散熱體(104)包括帶有散熱翅片的外壁、中空內(nèi)腔和具有定位槽的內(nèi)壁，并且所述散熱體(104 )沿周向設(shè)有安裝通孔。
10.如權(quán)利要求1至3之一所述的自適應(yīng)LED射燈，其特征在于，所述散熱體(104)以卡扣連接、螺紋連接或粘合連接固定在所述燈頭(106 )上。
【文檔編號】F21V29/00GK203757484SQ201320779629
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】楊冕, 李東明, 肖玉紅 申請人:四川新力光源股份有限公司