專利名稱：基于全橋結(jié)構(gòu)ptc穩(wěn)流無驅(qū)動led照明光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，尤其是涉及一種基于PTC穩(wěn)流的橋接組合LED模塊。
背景技術(shù)：
LED照明燈使用的光源模塊或顆粒，目前技術(shù)應(yīng)用最廣泛的就是使用恒流驅(qū)動源。 這種恒流源裝置，根據(jù)負載LED的串并聯(lián)組合方式和電流功率的要求，選擇適當(dāng)?shù)暮懔髟辞岸耍ㄕ鳛V波電路和恒流源的穩(wěn)流參數(shù)、驅(qū)動功率管的大小以及隔離或非隔離拓撲結(jié)構(gòu)等設(shè)計而成，雖然能解決LED負載的需要，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，元器件多，體積大，對于小功率(8W以下)還要考慮小小的燈頭空間是否裝得下這個電路裝置。雖然有的技術(shù)試圖甩掉恒流驅(qū)動源，直接使用LED單向?qū)щ姷奶匦?，卻局限于低交流電壓(30V以下)。這種電路采用的是阻容降壓限流的方式使市電和LED組合共同承擔(dān)市電壓降，由于阻容降壓的限流局限性，只能用于特小功率(1W以下)的LED串并聯(lián)的驅(qū)動， 且由于在市電頻率(50Hz)下0. 02S內(nèi)只有一半的LED點燃，效率很低；這種阻容降壓所用電容器，只能是BBC電容器，體積龐大，一般常用燈頭如E14、E24、、E26、E27等的燈頭空間容納不下。目前，三星公司推出一種AC市電直接驅(qū)動的LED模塊，但由于采用全串連方式封裝，半橋拓撲結(jié)構(gòu)，串連的LED顆粒太多(市電電壓/LED單顆承受電壓)，由于LED顆粒的離散性，串連路上，有一顆性能變壞或損壞，將導(dǎo)致整個封裝模塊失效。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種節(jié)電、能耗少、效能高、成本低的基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源。基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，包括全橋式LED組合模塊，電網(wǎng)照明交流市電通過電源線與全橋式LED組合模塊連接，所述的全橋式LED組合模塊包括PTC電阻器、碳膜式電阻器和全橋式連接LED芯片，PTC電阻器和碳膜式電阻器并聯(lián)，并聯(lián)的PTC電阻器和碳膜式電阻器與全橋式連接LED芯片串聯(lián)。優(yōu)選地，所述LED芯片的數(shù)量為110-120PCS。優(yōu)選地，所述LED芯片的拓撲結(jié)構(gòu)為全橋式結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述PTC電阻器為正溫度系數(shù)的PTC電阻器。優(yōu)選地，所述碳膜式電阻器的功率為0. 125-0. 25W。優(yōu)選地，所述碳膜電阻器的阻值為1Κ-3ΚΩ。本實用新型一種無驅(qū)動橋接LED模塊的有益效果在于去除LED負載前所有的驅(qū)動電路，同時將LED芯片的組合方式成全橋式拓撲結(jié)構(gòu)，利用LED單向?qū)щ姷奶匦?，將橋式整流的輸出端正負極直接短接；在全橋式LED組合模塊上分別在4個臂上串聯(lián)相同參數(shù)的并聯(lián)起來的PTC正溫度系數(shù)的熱敏電阻器和分流電阻器，使無驅(qū)動橋接LED模塊具有節(jié)電性好，能耗少，效能高、結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊體積小、占用整燈的成本低等特點。

圖1為本實用新型的電路原理圖。電網(wǎng)照明交流市電通過電源線直接與全橋式 LED組合模塊連接，所述的全橋式LED組合模塊包括PTC電阻器、碳膜式電阻器和全橋式連接LED芯片110-120PCS，所述的PTC電阻器、碳膜式電阻器并聯(lián)，并聯(lián)的PTC電阻器、碳膜式電阻器與由LED芯片橋式連接和封裝的模塊分別與橋式結(jié)構(gòu)的4個臂串聯(lián)；圖2為本實用新型的V-I關(guān)系圖3為本實用新型的V — W關(guān)系圖；圖4為本實用新型的V — PF關(guān)系圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明，但并不是對本實用新型保護范圍的限制，其保護范圍是任何照明電網(wǎng)的輸入電壓，包括110V、120V、125V、150V等。實施例1如圖1所示，基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，包括LED芯片的全橋式組合，電網(wǎng)照明交流市電通過電源線直接與全橋式LED組合模塊連接，所述的全橋式LED組合模塊包括PTC電阻器、碳膜式電阻器和全橋式連接LED芯片110-120PCS，所述的PTC電阻器、碳膜式電阻器并聯(lián)，并聯(lián)的PTC電阻器、碳膜式電阻器與由LED芯片橋式連接和封裝的模塊分別與橋式結(jié)構(gòu)的4個臂串聯(lián)。優(yōu)選地，所述LED芯片的拓撲結(jié)構(gòu)為全橋式結(jié)構(gòu)，采用甩掉LED負載前所有的驅(qū)動電路，同時將LED的組合方式設(shè)計成全橋式組合，利用LED單向?qū)щ姷奶匦?，將橋式整流的輸出端直接短接；在全橋LED組合的四個臂上分別并聯(lián)四組相同參數(shù)的PTC正溫度系數(shù)的熱敏電阻和分流電阻，見附件1《本發(fā)明的電原理圖》。優(yōu)選地，所述的電網(wǎng)照明交流市電直接采用照明市電正弦交流電，實際上是將正弦交流電分解為兩列脈動直流，克服了傳統(tǒng)的恒流供電的缺陷。要取得同樣的LED發(fā)光亮度，用脈沖電流的形式來驅(qū)動，比用恒流驅(qū)動時LED結(jié)溫下降約5° C左右。降低了結(jié)溫，實際上是減少了 LED的光衰，也就延長了 LED的壽命。優(yōu)選地，所述的PTC電阻器為正溫度系數(shù)的熱敏電阻器。由于PTC的零功率電阻特性，在全橋結(jié)構(gòu)LED拓撲電路的四個臂上分別串聯(lián)一只上述型號的PTC器件，不會增加整個電路的功率負擔(dān)，而與之并聯(lián)的普通廉價碳膜電阻器阻值遠遠大于PTC的常溫電阻器， 相當(dāng)于開路。優(yōu)選地，所述的電阻器為普通小功率碳膜電阻器。優(yōu)選地，所述碳膜電阻器的阻值為1Κ-3ΚΩ。實施例2按上述電原理圖制作的LED燈試驗數(shù)據(jù)如附表1。如圖2所示，本電路采用的兩種LED器件(SMD3528和Φ5-3. 3V/20mA)，在輸入電壓由165V - 195V階段，全電路的電流上升較快，但在195V — 245V階段，整個電路的變化趨于平穩(wěn)狀態(tài)，且保持在LED器件的工作電流220mA左右，這表明PTC橋接電路起到了理想的穩(wěn)流作用，從而保護了 LED的光衰指標(biāo)，而195V - 245V正好是市電(220V)的范圍。實施例3如圖3所示，隨著輸入電壓的升高，整個電路的功率增大，但在190V - 230V區(qū)間， 整個電路的功率趨于平穩(wěn)，這表明在市電15%波動區(qū)間LED熱耗散趨于穩(wěn)定。尤其是本電路的試驗數(shù)據(jù)是在不加任何輔助散熱措施的狀態(tài)下測得，這為LED照明光源的散熱系統(tǒng)的設(shè)計和制造提供了可靠的精確的支撐和保障。實施例4如圖4所示，隨著輸入電壓的增大，電路的功率因數(shù)(PF)很快向上爬升，這說明電路的有功功率增大，特別是在上述市電15%上下波動期間，電路的功率因數(shù)都在0. 9以上， 即便是LED負載再加大，功率因數(shù)只會上行，這對于供電電網(wǎng)十分有利，同時更不用像現(xiàn)在市場流行的恒流源驅(qū)動的LED光源那樣，采用諸如填谷電路來補償系統(tǒng)的功率因數(shù)，這又一次降低設(shè)計制造成本。綜上所述1、按照本實用新型的電原理圖進行LED芯片封裝，可制成各種形狀平面LED模塊， 直接封裝在適當(dāng)厚度的鋁基板上，在封裝的PCB板上預(yù)留置入8只小功率SMD貼片接點，一個簡單實用廉價的LED光源就形成了。所以結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，LED燈具成品工藝簡單可靠，是本發(fā)明的第一大特點。2、由于甩掉傳統(tǒng)的整流濾波恒流驅(qū)動整個電路，使除了 LED光源模塊之外的整燈制造成本節(jié)省96%以上，從而大大節(jié)約資源。3、從附表2所列數(shù)據(jù)可以看出，這種LED燈的功率因數(shù)極高(0. 9以上)，不需要附加功率因數(shù)補償電路，而且也不需要EMI電路。4、由于不需要專門的恒流源驅(qū)動電路，即便是1 一 3W這樣功率很小的通用E24、 E27甚至T5、T8、T10等LED燈管也不用考慮燈頭內(nèi)空間置入PCB電路板的設(shè)計制造的局限性，這樣極限性地節(jié)約了研發(fā)制造成本。附表 1 SMD3528 (2. 2V/22mA) LED 實驗記錄
電壓(V) I電流(mA) I功率(W) |PF 165121. 70.854
170132.00.867
175142. 30.876
180172.80.878
185193.20.888
190203.40.893
195223.80.905
200224.00.908
205224.10.913
210224.30.921
215234.50.922
220234.80.924
225245.00.927
230245. 10.932
235245. 30.933
240245. 50.936
245丨24丨5.6|θ. 938~
權(quán)利要求1.基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，其特征在于包括全橋式LED組合模塊，電網(wǎng)照明交流市電通過電源線與全橋式LED組合模塊連接，所述的全橋式LED組合模塊包括PTC電阻器、碳膜式電阻器和全橋式連接LED芯片，PTC電阻器和碳膜式電阻器并聯(lián)， 并聯(lián)的PTC電阻器和碳膜式電阻器與全橋式連接LED芯片串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，其特征在于 所述LED芯片的數(shù)量為110-120PCS。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，其特征在于 所述LED芯片的拓撲結(jié)構(gòu)為全橋式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，其特征在于 所述PTC電阻器為正溫度系數(shù)的PTC電阻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，其特征在于 所述碳膜式電阻器的功率為0. 125-0. 5W。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，其特征在于 所述碳膜電阻器的阻值為1K-3K。
專利摘要基于全橋結(jié)構(gòu)PTC穩(wěn)流無驅(qū)動LED照明光源，電網(wǎng)照明交流市電通過電源線與全橋式LED組合模塊連接，全橋式LED組合模塊包括PTC電阻器、碳膜式電阻器和全橋式連接LED芯片，PTC電阻器和碳膜式電阻器并聯(lián)，并聯(lián)的PTC電阻器和碳膜式電阻器與全橋式連接LED芯片串聯(lián)。本實用新型的有益效果在于去除LED負載前所有的驅(qū)動電路，將LED芯片的組合方式變?yōu)槿珮蚴酵負浣Y(jié)構(gòu)，利用LED單向?qū)щ娞匦裕瑢蚴秸鞯妮敵龆苏摌O直接短接；在全橋式LED組合模塊上分別串聯(lián)4個并聯(lián)的PTC正溫度系數(shù)的熱敏電阻器和分流電阻器，使無驅(qū)動橋接LED模塊具有節(jié)電性好、效能高、結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊體積小、占用整燈的成本低等特點。
文檔編號H05B37/02GK202261988SQ20112040967
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者吳德余, 姚萬鈞, 許建國 申請人:常州市建國電器有限公司, 杭州麗晶照明電器有限公司