专利名称：一种简约节能半导体灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用发光二极管的照明装置。
背景技术：
发光二极管(LED)是一种注入式电致发光器件，具有体积小、效 率高、寿命长、无环境污染、无紫外线污染等优点。目前发光二极管 技术不断进步，其光电转换效率亦不断提升。随着发光二极管发光强 度的提高，除了一般传统的指示灯、交通信号灯、夜景工程等领域， 发光二极管在照明领域的应用已经越来越广泛，被视为未来最具潜力 的照明光源。
传统的发光二极管皆须以低压直流电(DC)驱动。因此，在使用市 电即110 — 220伏的交流电(AC)作为电源供应时，必须附带变压器 和整流器将市电降压并转换为低压直流电，才能确保安装在绝缘板上 的发光二极管能够正常运作。而变压器和整流器将市电降压并转换为 低压直流电的过程中，有高达15 30%的电力耗损，所以这样的发光 二极管照明装置不具省电的特性，也没有发挥出发光二极管光电效率 髙的优点。
从相干度理论和准单色光理论出发研究发光二极管的时间相干与 空间相干特性，也即光束叠加会产生两种极端效果 一种情形是振幅 叠加，形成干涉图样，为完全相干。另一种情形是强度叠加，观察不 到干涉图样，成为完全不相干。实际情况由于光源的特性限制，光束叠加的特性是居于两者之间，即部分相干。对部分相干问题， 一般从 时间相干性和空间相干性考虑，其中时间相干性比较的是同一点光源 具有一定光程差的光波，空间相干性比较的是空间不同点的光波。发
光二极管光源是非单色性的，具有一定的时间相干性；同时，发光二 极管具有一定的发光面积，具有空间相干性。
对照明装置的第一要求是安全标准，是强制性标准；第二是满足 不同作业和生活需要的性能标准；第三是在满足上述条件的前提下， 考虑能效标准。照明的光分布分为空间分布和时间分布，空间分布有 能量叠加，时间分布也有能量叠加原理，这两个方面目前仪器都无法 测量。所以照明的能效是人眼观察的主观能效，不是客观的能效，而 是现有仪器测量不能够完全反映的主观量。
发明内容
本发明旨在提供一种简约节能半导体灯。
本发明的技术方案是 一种简约节能半导体灯，市电向提升供电 频率的交流变频器供电，该交流变频器的两个输出端向至少一个发光 二极管灯串供电；每个发光二极管灯串具有由两组相同数目的发光二 极管顺序串联成的两个灯组，这两个灯组反向并联。每个发光二极管 灯组中串联的发光二极管个数视选用的单颗发光二极管的电压和交流 变频器的输出电压而定。
所述交流变频器的输出电压与市电的电压相同。 所述交流变频器的输出频率为30 — 40千赫兹。所述的发光二极管安装在绝缘板上，该绝缘板采用导热的材料制 成并与金属散热板复合在一起。
所述的散热板上设有散热鳍片。
本发明简约节能半导体灯，本发明采用交流高频电源驱动两组顺 序串联后再反向并联的发光二极管灯组。在交流变频器的输出为正半 波时，顺向的发光二极管灯组发亮；在交流变频器的输出为负半波时， 逆向发光二极管灯组发光。与传统发光二极管照明装置相比，交流变 频器的损耗远低于变压器和整流器的损耗，所以省电。不使用变压器 和整流器，可以降低电路成本，且在灯具设计上更加轻巧。市电经过 交流变频器会使顺向与逆向两个发光二极管灯组依此交错点亮。整体 的发光频率髙，可减少人眼的闪烁感，光线稳定柔和。适应人对照明 的视觉和心理要求。交流变频器的输出电压与市电的电压相同，不需 升压或降压，可以选用简单而廉价的交流变频器。发光二极管响应时 间较快， 一般可在几十纳秒内响应外加电压的变化。请参看图8所示 的发光二极管响应曲线，发光二极管的点亮时间——上升时间tr，即 接通电源使发光亮度达到正常的10%开始， 一直到发光亮度达到正常 值的90%所经历的时间；发光二极管熄灭时间——下降时间tf，即正 常发光减弱至原来的10%所经历的时间。不同材料制得的发光二极管 响应时间(上升时间tr，下降时间tf)各不相同；如GaAs、 GaAsP、 GaAlAs其响应时间<10、， GaP为l(T S。因此它们可用在电源频率 高达IO - 100MHZ的高频系统。请参看图9所示的本发明简约节能半 导体灯在不同频率时光效率实验结果的归一曲线，该实验表明交流变频器的输出频率为30 — 40千赫兹范围内时，发光二极管的发光效率 相对较髙，所以节能而且充分利用了时间和空间相干叠加原理，提高 照明的主观能效，因此有高能效的特点。安装发光二极管灯串的绝缘 板采用导热的材料制成并与金属散热板复合在一起，以及散热板上设 有散热鳍片可通过降温改善发光二极管的工作状况，提高整体的可靠 性。
图1为本发明简约节能半导体灯第一个实施例的电路结构示意图。
图2为图1实施例正面结构示意图。 图3为图1实施例的侧面结构示意图。 图4为图1实施例的立体结构示意图。 图5为图4的左部的局部放大示意图。
图6为图1实施例采用直插式发光二极管的局部放大示意图。 图7为图1实施例采用板上芯片封装的发光二极管集成组件的结 构示意图。
图8为本发明简约节能半导体灯第二个实施例的电路示意图。 图9为发光二极管的响应时间曲线图。
图10为本发明简约节能半导体灯在不同频率时发光效率的归一 曲线图。
具体实施方式
一、实施例一
本发明简约节能半导体灯一个实施例是按照长条形管灯的特点 设计的双灯组合，它的电路如图l所示。本实施例包含两个独立的简 约节能半导体灯。第一个简约节能半导体灯包含交流变频器1和发光
二极管灯串2。第二个简约节能半导体灯包含交流变频器r和发光二
极管灯串2'。
第一个简约节能半导体灯具有偶数个发光二极管。这些发光二极 管可以是白光、红光、绿光、蓝光等发光颜色中的一种或多种。这些
发光二极管平分为两组；两组相同数目的发光二极管顺序串联成两个 灯组21、 22,两个灯组21、 22反向并联后串接在提升供电频率的交 流变频器1的两个输出端12之间，该交流变频器1的输入端11连接 市电。发光二极管灯组21、 22中串联的发光二极管个数等于交流变频 器1的输出电压除以单颗发光二极管的工作电压。本实施例中,交流变 频器1的输出电压与市电的电压相同为220V,两个灯组21、 22分别 串联的发光二极管个数大约65个。交流变频器1的输入频率为50赫 兹，输出频率为30 — 40千赫兹。
第二个简约节能半导体灯与第一个简约节能半导体灯相同,具 有相同数量的发光二极管。这些发光二极管平分为两组并顺序串联成 两个灯组21'、 22'，两个灯组21'、 22'反向并联后串接在提升供电 频率的交流变频器l'的两个输出端12'之间，该交流变频器l'的
输入端ir连接市电。交流变频器r与交流变频器i相同。
请参看图2至图5，本实施例中,绝缘板31采用导热的材料(例如陶瓷或玻璃或导热硅胶片)制成，绝缘板31的一个表面与金属散热 板3复合在一起,绝缘板31的另一个表面安装第一个简约节能半导体 灯的交流变频器1和两个灯组21、22以及第二个简约节能半导体灯的 交流变频器l'和两个灯组21'、 22'。绝缘板31安装第一个简约节能 半导体灯和第二个简约节能半导体灯的表面敷有被分隔为多个焊盘 32的铜膜或铝膜。各发光二极管依次焊接在每一排焊盘32中相邻的 两个焊盘32上，形成第一个简约节能半导体灯的两个灯组21、 22和 第二个简约节能半导体灯的两个灯组21'、 22'。散热板3可采用铝质 或铜质材料，作为支撑两个简约节能半导体灯的载体，并兼任散热的 功能，其背面可设计成多个散热鳍片，增大散热面积，增强散热能力。
一个透明的半圆筒状的灯罩4固定在散热板3上，罩住两个简约 节能半导体灯，形成透明的保护层；灯罩4能够使第一个简约节能半 导体灯的两个灯组21、22及第二个简约节能半导体灯的两个灯组21'、 22'发出的光向外散发。灯罩4采用无机或有机玻璃材质，制成半圆 筒状具有散光的效果。为获得更好的散光效果，可以在灯罩4内壁进 行雾化处理或直接打磨成磨砂面，使光线更加均匀。
散热板3和罩4的两端分别套装灯具卡头5、 5'。灯具卡头5、 5' 可采用金属或塑胶制造，其作用是固定散热板3、灯罩4及电极6、 6'。
两根电极6分别连接第一个简约节能半导体灯交流变频器1的两 个输入端。两根电极6'分别连接第二个简约节能半导体灯交流变频 器l'的两个输入端。
根据实际需要，散热板3和灯罩4的外形可以做成方形、圆形等各种形状。
图2至图5中，采用表面贴片式SMT(Surface Mount Technology) 的发光二极管。也可如图6所示，采用直插式DIP (Dual In-Line Package)的发光二极管;或者如图7所示，采用板上芯片封装C0B(Chip on Board)方式的发光二极管集成组件。
二、实施例二
本发明简约节能半导体灯的第二个实施例的电路如图8所示。本 实施例可用一个交流变频器10同时驱动发光二极管灯串20和发光二 极管灯串20',或者单独驱动发光二极管灯串20或发光二极管灯串 20,。
本实施例具有偶数个发光二极管，这些发光二极管的发光颜色可 以是白光、红光、绿光、蓝光中的一种或多种。这些发光二极管平分 为四组；两组相同数目的发光二极管顺序串联成发光二极管灯串20 的两个灯组210、 220,两个灯组210、 220反向并联，然后经过开关 Kl串接在交流变频器10的两个输出端120之间。两组相同数目的发 光二极管顺序串联成发光二极管灯串20'的两个灯组210，、 220，，两 个灯组21(T、 22(T反向并联，然后经过开关K2串接在交流变频器10 的两个输出端120之间。交流变频器10的输入端110连接市电。发光 二极管灯组210、 220、 210'、 22(T中串联的发光二极管个数等于交 流变频器10的输出电压除以单颗发光二极管的工作电压。本实施例中， 交流变频器10的输出电压与市电的电压相同为220V,四个灯组210、220、 210'、 220'分别串联的发光二极管个数大约65个。交流变频器 10的输入频率为50赫兹，输出频率为30 — 40千赫兹。
通过控制开关Kl及开关K2的开启闭合，可以调控发光二极管灯串 20和发光二极管灯串20'全部开启，或者只有发光二极管灯串20或 发光二极管灯串20'开启，以实现节能和适时亮度控制。
本实施例的机械结构与前一实施例的机械结构基本相同，这里不 再赘述，但两个开关K1、 K2的操作部分应设在散热板的外侧，以便实 施控制。
以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范 围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应 属于本发明涵盖的范围。
权利要求
1.一种简约节能半导体灯，其特征在于市电向提升供电频率的交流变频器供电，该交流变频器的两个输出端向至少一个发光二极管灯串供电；每个发光二极管灯串具有由两组相同数目的发光二极管顺序串联成的两个灯组，这两个灯组反向并联。
2. 根据权利要求1所述的一种简约节能半导体灯，其特征在于: 所述交流变频器的输出电压与市电的电压相同。
3. 根据权利要求2所述的一种简约节能半导体灯，其特征在于: 所述交流变频器的输出频率为30 — 40千赫兹。
4. 根据权利要求1或2或3所述的一种简约节能半导体灯，其特征在于所述的发光二极管安装在绝缘板上，该绝缘板采用导热的材料制成并与金属散热板复合在一起。
5. 根据权利要求4所述的一种简约节能半导体灯，其特征在于所述的散热板上设有散热鳍片。
全文摘要
本发明一种简约节能半导体灯，涉及一种采用发光二极管的照明装置。该半导体灯中，市电向提升供电频率的交流变频器供电，该交流变频器的两个输出端向至少一个发光二极管灯串供电；每个发光二极管灯串具有由两组相同数目的发光二极管顺序串联成的两个灯组，这两个灯组反向并联。解决了发光二极管须以低压直流电驱动的问题，且市电经过交流变频器会使顺向与逆向两个发光二极管灯组依此交错点亮。整体的发光频率高，可减少人眼的闪烁感，光线稳定柔和。交流变频器的损耗远低于变压器和整流器的损耗，所以省电并且可以降低电路成本，使灯具更加轻巧。
文档编号F21Y101/02GK101586791SQ20091011129
公开日2009年11月25日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者何开钧, 陈亚勇 申请人:厦门市光电工程技术研究中心