Led日光灯及其安装方法
【专利摘要】本发明涉及半导体照明技术，特别涉及LED日光灯以及该日光灯的安装方法。按照本发明实施例的LED日光灯包括：玻璃内管；套在所述玻璃内管外的玻璃外管；封闭所述玻璃内管两端的的端盖，其上设置有适配日光灯座的插脚；LED驱动电源，包括：固定在所述玻璃内管内部的条状基板；多个设置在所述条状基板上的LED单元；驱动电路模块，其被布置在所述条状基板的一端或两端并且与所述LED单元和所述插脚电气连接。
【专利说明】LED日光灯及其安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体照明技术，特别涉及LED日光灯以及该日光灯的安装方法。
【背景技术】
[0002]目前在照明装置中用作光源的发光二极管(LED)是一种固态的半导体器件，它的基本结构一般包括带引线的支架、设置在支架上的半导体晶片以及将该晶片四周密封起来的封装材料(例如硅胶或环氧树脂)。上述半导体晶片包含有P-N结构，当电流通过时，电子被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后以光子的形式发出能量，而光的波长则是由形成P-N结构的材料决定的。
[0003]与传统日光灯相比，LED日光灯具有光电转换效率高、光源亮度恒定、无频闪和不含有害重金属等诸多优点。典型的LED日光灯管由灯管管体、端盖、灯板和驱动电源组成，其中驱动电源可以内置于管体或者安装在管体外部。
[0004]中国实用新型专利200920134372.8公开了一种将LED电源外置的日光灯，其包括LED日光灯体，该灯体上连接有外置的LED电源，该LED电源包括PCB电路板、输入和输出端子、电源盒，PCB电路板内置于电源盒中，输入端子通过PCB电路板、输出端子与LED日光灯体连接。采用外置电源需要对日光灯的接线方式作较大的改动，而且安装也不方便。
[0005]中国发明专利申请201110037855.9公开了一种LED日光灯，其包括灯管和安装在灯管两端的端盖，其中灯管包括灯板、阵列在灯板上的多颗LED以及位于LED上方的出光罩壳，端盖内安装有向LED提供恒定电流的降压恒流源模块，灯板的正负极导电端被连接至降压恒流源模块的输出端。对于上述日光灯，在灯板安装过程中，灯板边缘容易与灯管内壁碰擦，从而刮掉涂覆在内壁上的光扩散粉。此外，上述LED日光灯在设计上完全摒弃了原有日光灯座的束缚，虽然这有利于优化日光灯结构和电路设计，但是与已有日光灯座的兼容性不佳。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的是提供一种LED日光灯，其具有结构紧凑和制造工艺简单等优点。
[0007]按照本发明一个实施例的LED日光灯包括:
[0008]玻璃内管；
[0009]套在所述玻璃内管外的玻璃外管；
[0010]封闭所述玻璃内管两端的的端盖，其上设置有适配日光灯座的插脚；
[0011]LED驱动电源，包括:
[0012]固定在所述玻璃内管内部的条状基板；
[0013]多个设置在所述条状基板上的LED单元；
[0014]驱动电路模块，其被布置在所述条状基板的一端或两端并且与所述LED单元和所述插脚电气连接。[0015]在上述实施例中，通过将基板设置在玻璃内管内，可以保护玻璃外管内表面上的光扩散粉不被刮擦掉。此外，LED单元与驱动电路模块被集成在同一块基板上减小了光电单元的体积，这有利于LED日光灯总体结构的优化。
[0016]优选地，在上述LED日光灯中，所述玻璃外管端部向内收缩。更好地，在上述LED日光灯中，所述玻璃外管端部的外表面向内收缩以形成台阶，并且所述端盖覆盖住所述台阶。经过收缩处理之后，玻璃管的应力得到有效释放，因此提高了管体强度。
[0017]优选地，在上述LED日光灯中，所述玻璃内管的内表面和/或外表面为经过磨砂处理的表面。
[0018]优选地，在上述LED日光灯中，所述玻璃外管的内表面覆盖光扩散粉。
[0019]优选地,在上述LED日光灯中,所述玻璃外管的内表面和/或外表面为经过磨砂处理的表面。
[0020]优选地，在上述LED日光灯中，所述条状基板被粘合在所述玻璃内管的两端。
[0021]优选地，在上述LED日光灯中，所述条状基板为铝基板或双面印刷电路板。
[0022]优选地，在上述LED日光灯中，所述LED单元以串联、并联或混联方式耦合。
[0023]优选地，在上述LED日光灯中，所述驱动电路模块包括:
[0024]桥式整流滤波单元；
[0025]DC-DC升压变换单元，包括电感器、开关二极管、PWM控制器和MOS管，其中，所述电感器和开关二极管串联在所述桥式整流滤波单元与串联耦合的LED单元之间，所述MOS管的漏极电气连接在所述电感器与开关二极管的正极之间，栅极与所述PWM控制器的输出端电气连接；以及
[0026]反馈单元，包括晶体三极管，其基极电气连接至所述串联耦合的LED单元的回路，集电极电气连接至所述PWM控制器的控制端。
[0027]在上述实施例中，通过晶体三极管向PWM控制器提供反馈信号，同时实现了恒流和恒压的功能。此外，在上述结构的驱动电路模块中，元器件数量较少并且可以实现小型化，因此使得将LED单元与驱动电路模块集成在同一块基板上成为可能。
[0028]优选地，在上述实施例中，所述驱动电路模块还包含电气连接在所述PWM控制器的控制端与接地之间的电容器。通过选择大容量电容器，可以使反馈回路响应变缓，从而达到功率因子校正的目的。
[0029]优选地，在上述实施例中，所述PWM控制器和MOS管被集成在同一集成电路芯片中。或者，优选地，所述PWM控制器、MOS管和晶体三极管被集成在同一集成电路芯片中。上述多个半导体器件的集成化提高了可靠性，并有助于驱动电路模块的小型化。
[0030]优选地，在上述LED日光灯中，所述驱动电路模块还包括设置在所述条状基板的第一端的一对引脚，其经所述插脚分别与外部交流电源的火线和零线电气连接。
[0031 ] 优选地，在上述LED日光灯中，所述驱动电路模块还包括一对直接相连的引脚，其设置在与所述第一端相对的第二端。
[0032]本发明的还有一个目的是提供一种安装上述LED日光灯的方法，其具有安装简便的优点。
[0033]在上述LED日光灯的安装方法中，灯座包含第一对插口和第二对插口，其中，在所述第一对插口中的其中一个插口与所述第二对插口中的其中一个插口之间电气连接有连接器，所述第一对插口中的另一个插口电气连接至外部交流电源的火线，并且所述第二对插口中的另一个插口经电感镇流器电气连接至外部交流电源的零线。
[0034]优选地，所述连接器是可移除的并且包括与所述电感镇流器上的启辉器插座相匹配的接口端子。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。
[0036]图1为按照本发明一个实施例的LED日光灯的分解不意图。
[0037]图2为可用于图1所示LED日光灯的LED驱动电源的示意图。
[0038]图3为图1所示LED日光灯的局部示意图。
[0039]图4A为采用电感镇流器的普通日光灯的接线图，图4B为图1所示实施例的LED日光灯替代图4A所示普通日光灯时的接线图。
[0040]图5A为采用电子镇流器的普通日光灯的接线图，图5B为图1所示实施例的LED日光灯替代图5A所示普通日光灯时的接线图。
[0041]图6为图2所示LED驱动电源中所包含的一种驱动电路模块的电路原理图。
[0042]图7为图2所示LED驱动电源中所包含的另一种驱动电路模块的电路原理图。
[0043]附图标号列表:
[0044]ILED 日光灯
[0045]10 管体
[0046]11 内管
[0047]12 外管
[0048]21、22 端盖
[0049]211A、211B、212A、212B 插脚
[0050]30LED驱动电源
[0051]310 基板
[0052]320发光二极管(LED)单元
[0053]330驱动电源模块
[0054]331桥式整流滤波单元
[0055]332DC-DC升压变换单元
[0056]333反馈单元
[0057]BRl全桥整流器
[0058]Cl、C2、C3、C4、C5、C6 电容器
[0059]Dl开关二极管
[0060]L1、L2 电感器
[0061]LEDl-LEDn LED 负载
[0062]Ql晶体三极管
[0063]Rl、R2、R3、R4、R5 电阻器
[0064]Tl MOS 管[0065]Ul开关调整器
[0066]U2 PWM 控制器
[0067]340A、340B、350A、350B 引脚
[0068]40粘合剂
[0069]2普通日光灯
[0070]3启辉器
[0071]4电感镇流器
[0072]5连接器
[0073]6电子镇流器
【具体实施方式】
[0074]下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，更为全面地传达给本领域技术人员本发明的保护范围。
[0075]在本说明书中，除非特别说明，术语“半导体晶圆”指的是在半导体材料(例如硅、砷化镓等)上形成的多个独立的单个电路，“半导体晶片”或“晶片(die)”指的是这种单个电路，而“封装芯片”指的是半导体晶片经过封装后的物理结构，在典型的这种物理结构中，半导体晶片例如被安装在支架上并且用密封材料封装。
[0076]术语“发光二极管单元”指的是包含电致发光材料的单元，这种单元的例子包括但不限于P-N结无机半导体发光二极管和有机发光二极管(0LED和聚合物发光二极管(PLED))。
[0077]P-N结无机半导体发光二极管可以具有不同的结构形式，例如包括但不限于发光二极管管芯和发光二极管单体。其中，“发光二极管管芯”指的是包含有P-N结构的、具有电致发光能力的半导体晶片，而“发光二极管单体”指的是将管芯封装后形成的物理结构，在典型的这种物理结构中，管芯例如被安装在支架上并且用密封材料封装。
[0078]术语“布线”、“布线图案”和“布线层”指的是在绝缘表面上布置的用于元器件间电气连接的导电图案，包括但不限于走线(trace)和孔(如焊盘、元件孔、紧固孔和金属化孔
-rf* ) O
[0079]术语“热辐射”指的是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。
[0080]术语“热传导”指的是热量在固体中从温度较高的部分传送到温度较低的部分的传递方式。
[0081]“电气连接”和“耦合”应当理解为包括在两个单元之间直接传送电能量或电信号的情形，或者经过一个或多个第三单元间接传送电能量或电信号的情形。
[0082]“驱动电源”或“LED驱动电源”指的是连接在照明装置外部的交流(AC)或直流(DC)电源与作为光源的发光二极管之间的“电子控制装置”，用于为发光二极管提供所需的电流或电压(例如恒定电流、恒定电压或恒定功率等)。在具体的实施方案中，驱动电源可以模块化的结构实现，例如其包含印刷电路板和一个或多个安装在印刷电路板上并通过布线电气连接在一起的元器件，这些元器件的例子包括但不限于LED驱动控制器芯片、整流芯片、电阻器、电容器和电感器或线圈等。[0083]诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。
[0084]诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
[0085]诸如“物体A设置在物体B的表面”之类的用语应该广义地理解为将物体A直接放置在物体B的表面，或者将物体A放置在与物体B有接触的其它物体的表面。
[0086]以下借助附图描述本发明的实施例。
[0087]图1为按照本发明一个实施例的LED日光灯的分解不意图。
[0088]图1所示的LED日光灯I包括管体10、位于管体10两端的一对端盖21、22以及位于管体10内的LED驱动电源30。
[0089]如图1所示，管体10包括内管11和套在内管11外的外管12，它们可由玻璃材料制成。需要理解的是，外管12套在内管11外的布置应该宽泛地理解为至少包含下列情形:内管11的外表面与外管12的内表面完全接触；以及内管11与外管12之间至少有一部分存在间隙。
[0090]为了避免眩光效应,可以对内管11的内表面和外表面中的至少一个表面作磨砂处理(例如使用酸溶液使内管表面粗糙化)。可选地，也可以考虑在外管12的内表面涂覆光扩散粉或对外管内外表面中的至少一个作磨砂处理。在本实施例中，由于LED驱动电源30的印刷电路板被设置在内管11内，所以在装配过程中能够避免电路板挂擦掉外管12内表面上的光扩散粉。
[0091]继续参见图1，外管12在其端部121处向内收缩，使得外管端部处的外径小于其余部分的外径。在使外管端部向内收缩的过程中，外管管壁的应力得到有效释放，由此提高了强度，从而有利于减少运输和装配过程中的损耗。需要指出的是，收缩的目的旨在释放应力，因此外管12的内径并不一定需要缩小。在本实施例中，内管11比外管12的长度略短，使得在装配完成之后的LED日光灯中，内管11完全位于外管12内部。但是为了在图1中将内管11也表示出来，这里的内管11的右端部延伸到了外管21的外部。可选地，内管11的长度也可长于外管12，因此在装配完成之后内管11的两端延伸出外管12。
[0092]在端盖21和22的每一个上设置有与普通日光灯灯座适配的插脚，即图1中位于端盖21外表面上的一对插脚211A、211B和位于端盖22外表面上的另一对插脚221A、221B。插脚一方面提供了 LED驱动电源30与外部电源之间的电气连接，另一方面使LED日光灯能固定于灯座。应该理解的是，图1所示的是分解状态下的示意图，当LED日光灯I完成装配时，端盖21和22将分别封闭内管11的两端。在本实施例中，可以借助粘合剂(例如灯泥)将端盖21和22的内表面与外管12的外表面粘合在一起，从而实现端盖的固定。
[0093]在本实施例中，LED驱动电源30可采用下面借助图2_5所述的结构和形式，其中作为光源的LED单兀与驱动电源模块被集成在同一基板上。
[0094]图2为可用于图1所示LED日光灯的LED驱动电源的示意图。
[0095]图2所示的LED驱动电源30包括基板310、多个发光二极管(LED)单元320和驱动电源模块330。以下对各个组成单元作进一步的描述。
[0096]基板310如图2所示呈条状，其可以采用由模具压制法制作的陶瓷基板，这种方法制造的板材较厚(例如1.5-3mm)并且硬度高。可选地，基板310也可以采用导热绝缘高分子复合材料制作。此外，为了提高散热能力，可以在基板表面覆盖红外辐射材料，或者采用兼具优良的绝缘导热性能和红外辐射性能的材料制作基板，从而使得来自LED单元和驱动电源模块的热量同时以热传导和热辐射的方式散发。需要指出的是，除了上述陶瓷、导热绝缘高分子复合材料和红外辐射材料以外，基板310也可以是铝基板或玻璃纤维板。另外，LED电源的元器件可以布置在基板310的一个表面，也可以布置在其两个表面上。
[0097]LED电源30的基板310被固定于内管11的内部，为此例如可以借助硅胶之类的粘合剂将基板310固定于内管11端部的内表面。
[0098]继续参见图2，多个LED单元320沿着基板310纵向排列以形成均匀的发光带。虽然图中所示的LED单元以直列的形式排布在基板上，但是排布方式并不局限于此，例如LED单元还可以以多列或S形的方式排布。LED单元320可以采用封装芯片或管芯的形式，其例如通过表面贴装工艺被安装在基板310上。另外，也可以采用表面贴装工艺将下面将要详细描述的驱动电源模块330的元器件安装在基板310上。
[0099]在图2所示的LED驱动电源中，多个LED单元320被串联耦合在一起，驱动电路模块330例如通过基板310上的布线与LED单元320电气连接，从而向后者提供恒定的电流和/或电压。值得指出的是，虽然这里的多个LED单元以串联方式耦合在一起，但是它们也可以并联、混联或交叉阵列的形式耦合在一起。
[0100]如图2所示，驱动电路模块330的元器件被排布在基板310的两端。此外，在基板310的其中一端设置有引脚340A和340B，分别作为LED驱动电路模块330的第一电极和第二电极(因此以下将引脚340A和340B又称为“电极引脚”)。在完成装配之后，电极引脚340A和340B分别与端盖21上的插脚21IA和21IB电气连接。在工作时，引脚340A和340B中的其中一个经端盖21上相应的插脚与外部交流电源(例如市电)的火线电气连接，而另一个引脚经端盖21上的插脚与外部交流电源的零线电气连接，从而使外部交流电源向驱动电路模块330供电。在图2所示的实施例中，电极引脚340A和340B被焊接在基板310上。为了加固电极引脚，可以使电极引脚穿过基板310并焊接在基板310的另一面上。
[0101]可选地，如图3所示，在基板310的另一端设置一对分别与端盖22上的插脚221A和221B电气连接的引脚350A和350B，这两个引脚穿过基板310之后连接在一起，从而被牢固地固定在基板310上。优选地，引脚350A和350B可以是一体化的部件。此外，基板310的端部借助粘合剂40被固定于内管11的内表面。
[0102]从下面的描述中将会认识到，在与设置电极引脚340A和340B的一端相对的另一端上设置一对直接相连的引脚350A和350B可以大大方便LED日光灯的安装。
[0103]图4A为采用电感镇流器的普通日光灯的接线图，图4B为图1所示实施例的LED日光灯替代图4A所示普通日光灯时的接线图。
[0104]在普通的日光灯照明线路中，灯座一般包含两对插口，日光灯两对插脚分别插入两对插口中。如图4A所示，在分属不同对插口的插口 B、D之间连接启辉器3，插口 A电气连接至外部电源的火线L，而插口 C经电感镇流器4电气连接至外部电源的零线N，安装完成后，普通日光灯2的两对插脚分别与插口 A、B和插口 C和D电气连接。与图4A相比，在图4B所示接线方式下，启辉器3被连接器5替代。优选地，该连接器5是可移除的并且采用类似启辉器的形式，即，其包括与电感镇流器上的启辉器插座相匹配的接口端子。[0105]虽然在上述借助图1-3所述的实施例中，LED驱动电源的电极引脚340A和340B被直接连接到同一端盖的两个插脚上，但是在将LED日光灯I安装到灯座上时，对电极引脚的位置并无特别的要求。也就是说，连接电极引脚的插脚无论是位于图4B所示接线图中的火线侧(即与插口 A和B电气连接)还是零线侧(即与插口 C和D电气连接)，外部电源都能向LED日光灯I正常供电。具体而言，例如当电极引脚340A和340B分别与插口 A和B电气连接而引脚350A和350B分别与插口 C和D电气连接时，电极引脚340A与火线L电气连接，与此同时，由于位于基板310另一端的引脚350A和350B被短接在一起，所以电极引脚340B能够经连接器5、引脚350A和350B以及电感镇流器4电气连接至零线N，由此实现了外部电源向LED驱动电源的供电。另一方面，当电极引脚340A和340B分别与插口 C和D电气连接而引脚350A和350B分别与插口 A和B电气连接时，电极引脚340A能够经电感镇流器4电气连接至零线N，与此同时，由于位于基板310另一端的引脚350A和350B被短接在一起，所以电极引脚340B能够经连接器5、引脚350A和350B与火线L电气连接，从而同样实现了外部电源向LED驱动电源的供电。
[0106]图5A为采用电子镇流器的普通日光灯的接线图，图5B为图1所示实施例的LED日光灯替代图5A所示普通日光灯时的接线图。
[0107]如图5A所示，外部交流电源的火线L和零线N电气连接至电子镇流器6，灯座的插口 A、B、C和D则与电子镇流器6的输出端子电气连接。安装完成后，普通日光灯2的两对插脚分别与插口 A、B和插口 C和D电气连接。与图5A相比，在图5B所示接线方式下，电子镇流器6被去除，插口 B与D之间直接相连，而另一对插口 C和D分别电气连接至外部交流电源的火线L和零线N。同样，在图5B中，连接电极引脚的插脚无论是位于火线侧(即与插口 A和B电气连接)还是零线侧(即与插口 C和D电气连接)，外部交流电源都能向LED日光灯I正常供电。例如如果电极引脚340A和340B分别与插口 A和B电气连接而引脚350A和350B分别与插口 C和D电气连接，则电极引脚340A与火线L电气连接，与此同时，电极引脚340B经引脚350A和350B电气连接至零线N，由此实现了外部电源向LED驱动电源的供电。另一方面，如果电极引脚340A和340B分别与插口 C和D电气连接而引脚350A和350B分另Ij与插口 A和B电气连接，则电极引脚340A电气连接至零线N，而电极引脚340B能够经引脚350A和350B与火线L电气连接，从而同样实现了外部电源向LED驱动电源的供电。
[0108]需要指出的是，虽然驱动电路模块330的元器件如图2所示被设置在基板310的两端，但是将这些元器件仅设置在一端也是可行的。还需要指出的是，作为LED驱动电源电极的引脚340A和340B也可以设置在基板310的两端，在这种设置布局下，引脚340A和330B分别经不同端盖上的插脚与外部交流电源的火线和零线电气连接。
[0109]驱动电源模块330可采用各种拓扑架构的电路，例如包括但不限于非隔离降压型拓扑电路结构、反激式拓扑电路结构和半桥LLC拓扑电路结构等。有关驱动电源模块的详细描述可参见人民邮电出版社2011年5月第I版的《LED照明驱动电源与灯具设计》一书，该出版物以全文引用方式包含在本说明书中。
[0110]驱动电源模块330可以多种驱动方式(例如恒压供电、恒流供电和恒压恒流供电等方式)向LED单元提供合适的电流或电压，其可以由一个或多个独立的部件组成。在图2所示的LED驱动电源中，驱动电源模块的一个或多个部件以晶片或封装芯片的形式实现。
[0111]图6为图2所示LED驱动电源中所包含的一种驱动电路模块的电路原理图。[0112]图6所示的驱动电路模块330包括桥式整流滤波单元331、DC-DC升压变换单元332和反馈单元333，以下对各个单元作进一步的描述。
[0113]如图4所示，桥式整流滤波单元331包括全桥整流器8町、电容器(:1、02、03、压敏电阻器Rl和电感器LI。交流电(例如市电)经全桥整流器BRl整流后在正极端I上输出全波脉动电压。滤波电容器Cl、C2、C3、压敏电阻器Rl和电感器LI构成EMI滤波电路，其一方面抑制交流电网中的高频干扰对驱动电路的影响，另一方面抑制驱动电路对交流电网的电磁干扰。
[0114]值得指出的是，虽然这里示出的是全波整流方式，但是半波整流也是可用的。
[0115]参见图6，滤波电容器Cl和压敏电阻器Rl并联在全桥整流器BRl的交流输入端B3和B4之间，其中压敏电阻器Rl通过抑制电路中出现的异常过电压而将全桥整流器BRl的输入电压钳制在预定的水平。滤波电容器C2、C3和电感器LI组成π型滤波回路并且电气连接在全桥整流器BRl的正极端BI与负极端Β2之间，以对全桥整流器BRl输出的脉动电压进行低通滤波。
[0116]DC-DC升压变换单元332与桥式整流滤波单元331、反馈单元333和LED负载LEDl-LEDn (也即图2所示LED驱动电源中的串联耦合在一起的多个LED单元320)电气连接，其将桥式整流滤波单元331输出的脉动电压提升至所需的电压和电流水平并提供给LED负载。此外，DC-DC升压变换单元332还与反馈单元333协同工作，以使提供给LED负载的电流和电压保持恒定并实现功率因子校正功能。在典型的应用场合下，多个LED单元串联后的总电压被设计为超过电网输入的电压最高值，因此电压的提升是必需的。以波动范围为±10%的220V交流电为例，其最高电压约为342V，则LED串联电压将超过342V。
[0117]在图6所示的驱动电源模块中，DC-DC升压变换单元332包括电感器L2、开关二极管Dl、电容器C6和开关调整器Ul。
[0118]优选地，可以采用集成有脉宽调制(PWM)控制器和金属氧化物半导体场效应管(以下又简称为MOS管)的集成电路芯片作为开关调整器U1，其中PWM控制器的输出端与MOS管的栅极电气连接以实现对MOS管导通和关断的控制。在具体的开关调整器芯片中，为了简化占空比的调节，可保持MOS管的开关频率为定值(例如大约IMHz )，而MOS管的关断时间是可调节的；或者可保持MOS管的关断时间为定值(例如大约320ns)，而MOS管的开关频率是可调节的。典型地，这类开关调整器芯片一般都配置与MOS管的漏极电气连接的漏极引脚、与PWM控制器的控制端电气连接的反馈引脚。上述开关调整器的例子包括但不局限于中国普芯达电子有限公司生产的CW12L30和CW12L40芯片等。
[0119]如图6所示，电感器L2和开关二极管Dl被串联在桥式整流滤波单元331与LED负载之间，其中开关二极管Dl的正极与电感器L2电气连接，负极与LED负载电气连接。优选地，可采用速度快、压降小的肖特基二极管作为开关二极管D1。继续参见图6，开关调整器Ul的漏极引脚D电气连接在电感器L2与开关二极管Dl的正极之间，并且反馈引脚FB与反馈单元333电气连接。此外，在图6所示的电路中，电容器C6与LED负载共接于开关二极管Dl的负极以 在开关二极管Dl截止时向LED负载放电。
[0120]参见图6，开关调整器Ul包括电源引脚VCC和接地引脚GND，其中电源引脚VCC经电容器C4接地。
[0121]反馈单元333包括晶体三极管Q1、电阻器R2、R3和电容器C5。如图6所示，晶体三极管Ql采用共射极放大电路的连接形式，其中，集电极经电阻器R3电气连接至开关调整器Ul的反馈引脚以将反馈信号提供至开关调整器U1，其射极与接地电气连接以作为输入回路和输出回路的共同接地端，并且基极接入LED负载的回路以提取检测信号。电阻器R2电气连接在基极与接地之间以构成输入回路。另外，开关调整器Ul的反馈引脚FB还经电容器C5接地。
[0122]以下描述图6所示驱动电路模块330的工作原理。
[0123]当接通交流电源时，桥式整流滤波单元331将输入的交流电变换为脉动电压并输出至DC-DC升压变换单元332的电感器L2。开关调整器Ul内部的MOS管在PWM控制器信号的控制下以很高的频率导通和关断。
[0124]当MOS导通时，在桥式整流滤波单元331的输出电压的作用下，电流流经电感器L2和MOS管，开关二极管Dl因为电容器C6上的电压而截止。随着流经电感器L2的电流不断增大，电感器内存储的能量也不断增多。此时，LED负载由电容器C6供电，其依靠电容器C6的放电电流工作。
[0125]当MOS管切换至关断状态时，流经电感器L2的电流开始减小，从而在电感器L2的两端诱发感应电动势，其极性为上正右负。感应电动势与桥式整流滤波单元331的输出电压相叠加后提升了桥式整流滤波单元331的输出电压。此时，叠加的电压高于电容器C6上的电压，因此开关二极管Dl进入导通状态，LED负载改由电感器L2供电，并且电容器C6也由电感器L2充电并且直至MOS管再度切换至导通状态。在本实施例中，感应电动势的大小取决于MOS管的占空比，因此可以通过调节PWM控制器输出信号的占空比获得所希望的电压提升幅度。
[0126]当MOS管再度被切换回导通状态时，开关二极管Dl处的叠加电压开始减小并将再次低于电容器C6上的电压，因此开关二极管Dl进入截止状态，LED负载改由电容器C6以提升的电压供电，而电感器L2又开始存储电能。
[0127]由上可见，在PWM控制器的控制下，MOS管在上述导通和关断状态之间不断切换，从而使LED负载正极上的电压始终保持在较高的电压水平。
[0128]参见图6，LED负载与电阻器R4、R5并联在开关二极管Dl的负极与电阻器R2之间，并且LED负载的负极电气连接至晶体三极管Ql的基极。当流经LED负载的电流和/或电压发生波动时，流经晶体三极管Ql的基极的电流也会改变，经过晶体三极管Ql放大后的反馈信号从集电极经电阻器R3输出至开关调整器Ul的反馈引脚，PWM控制器由此可以根据反馈信号对输出信号的占空比进行调整，由此使提供给LED负载的电流和电压保持恒定。
[0129]在图6所示的实施例中，开关调整器Ul的反馈引脚FB还经大容量的电容器C5接地，这可以使反馈环路的响应变缓，反馈电平在交流电线路半周期中接近于恒定。基本恒定的反馈电平表示在MOS管中的电流对应于在交流线路半周期内传送到LED负载上的平均能量。由于开关调整器Ul在固定频率上工作，在MOS管导通时间结束之前，电流的增加不会超出一定的范围。通过在输入的交流电压增加时减少流经MOS管的开关电流，并且在输入的交流电压减少时增加流经MOS管的开关电流，使LED负载输入端的纹波最小化，并且交流输入电流能时刻跟踪交流输入电压的变化，从而实现功率因子校正的功能。
[0130]需要指出的是，在图6所示的实施例中，PWM控制器与MOS管被集成在同一集成电路芯片中，为了进一步提闻集成度，还可以考虑将晶体二极管Ql、PWM控制器和MOS管二者集成在同一集成电路芯片中。
[0131]可选地，PWM控制器和MOS管也可以以分立的电路元件的形式被提供于按照图2所示实施例的LED驱动电源中。图7所示的驱动电路模块示出了这种形式的一个例子，其中与图6中相同或相似的单元采用相同的标号表示。
[0132]图7所示的驱动电路模块330同样包括桥式整流滤波单元331、DC-DC升压变换单元332和反馈单元333。桥式整流滤波单元331和反馈单元333采用与图3所示相同的形式和结构，此处不再赘述。
[0133]参见图7，DC_DC升压变换单元332包括电感器L2、开关二极管D1、电容器C6、PWM控制器U2和MOS管Tl，其中，电感器L2和开关二极管Dl被串联在桥式整流滤波单元331与LED负载之间，开关二极管Dl的正极与电感器L2电气连接，负极与LED负载电气连接。在本实施例中，MOS管Tl的漏极D电气连接在电感器L2与开关二极管Dl的正极之间，源极S电气连接至接地，栅极G与PWM控制器U2的输出端P相连。PWM控制器U2—般以集成电路芯片的形式提供，其控制端FB与反馈单元333电气连接。如图4所示，电容器C6被电气连接在开关二极管Dl的负极与LED负载之间以在开关二极管Dl截止时向LED负载放电。
[0134]反馈单元133同样包括晶体三极管Q1、电阻器R2、R3和电容器C5。晶体三极管Ql采用共射极放大电路的连接形式，其中，集电极经电阻器R3电气连接至PWM控制器U2的控制端FB以将反馈信号提供给PWM控制器U2，其射极与接地电气连接以作为输入回路和输出回路的共同接地端，并且基极接入LED负载的回路以提取检测信号。PWM控制器的控制端FB还经电容器C5接地。
[0135]图7所示驱动电路模块的工作原理与图6所示的相似，因此此处不再赘述。
[0136]可选地，在上述图6和7所示的驱动电源模块中还可以集成实现其它功能的电路，例如调光控制电路、传感电路、智能照明控制电路、通信电路和保护电路等。这些电路可以与驱动控制器集成在同一半导体晶片或封装芯片内，或者这些电路可以单独地以半导体晶片或封装芯片的形式提供，或者这些电路中的一些或全部可以组合在一起并以半导体晶片或封装芯片的形式提供。
[0137]虽然已经展现和讨论了本发明的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到:可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。
【权利要求】
1.一种LED日光灯,其特征在于,包括: 玻璃内管； 套在所述玻璃内管外的玻璃外管； 封闭所述玻璃内管两端的的端盖，其上设置有适配日光灯座的插脚； LED驱动电源,包括: 固定在所述玻璃内管内部的条状基板； 多个设置在所述条状基板上的LED单元； 驱动电路模块，其被布置在所述条状基板的一端或两端并且与所述LED单元和所述插脚电气连接。
2.如权利要求1所述的LED日光灯，其中，所述玻璃外管端部的外表面向内收缩。
3.如权利要求1所述的LED日光灯，其中，所述玻璃内管的内表面和/或外表面为经过磨砂处理的表面。
4.如权利要求1所述的LED日光灯，其中，所述玻璃外管的内表面覆盖光扩散粉。
5.如权利要求1所 述的LED日光灯，其中，所述LED单元以串联、并联或混联方式耦合。
6.如权利要求1所述的LED日光灯，其中，所述驱动电路模块包括: 桥式整流滤波单元； DC-DC升压变换单元，包括电感器、开关二极管、PWM控制器和MOS管，其中，所述电感器和开关二极管串联在所述桥式整流滤波单元与LED负载之间，所述MOS管的漏极电气连接在所述电感器与开关二极管的正极之间，栅极与所述PWM控制器的输出端电气连接；以及 反馈单元，包括晶体三极管，其基极电气连接至所述LED单元的回路，集电极电气连接至所述PWM控制器的控制端。
7.如权利要求1所述的LED日光灯，其中，所述驱动电路模块还包括设置在所述条状基板的第一端的一对电极引脚，其经所述插脚分别与外部交流电源的火线和零线电气连接。
8.如权利要求7所述的LED日光灯，其中，所述驱动电路模块还包括一对直接相连的引脚，其设置在与所述第一端相对的第二端。
9.一种如权利要求8所述LED日光灯的安装方法，灯座包含第一对插口和第二对插口，其特征在于，在所述第一对插口中的其中一个插口与所述第二对插口中的其中一个插口之间电气连接有连接器，所述第一对插口中的另一个插口电气连接至外部交流电源的火线，并且所述第二对插口中的另一个插口经电感镇流器电气连接至外部交流电源的零线。
10.如权利要求9所述的安装方法，其中，所述连接器是可移除的并且包括与所述电感镇流器上的启辉器插座相匹配的接口端子。
【文档编号】F21Y101/02GK103899939SQ201210583504
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】李文雄, 赵依军 申请人:李文雄, 赵依军