专利名称：电容式恒流源led灯的制作方法
技术领域：
电容式恒流源LED灯
技术领域：
本技术涉及一种使用晶体发光二极管LED (英文light emitting diode的縮写)作为电光转换器件的新型照明光源，即电容式恒流 源LED灯。
背景技术：
晶体发光二极管LED是一种具有电光转换效率很高、能源 消耗极低特点的新型冷光源，用其替代以前普遍使用的白炽灯甚至节能萤光 灯，已经成为许多人的共识。
但是LED由于其本身的物理特点，对所供电源的电压、电流的允许波动 范围很小，要求比较苛刻。为满足LED的工作条件，其电源部分一般都做得 比较精细复杂，以保证电源的控制精度。由此带来的问题是
复杂的电路会影响其可靠性。因为电子元器件会有一定的故障概率，电 路中任一元件的故障都可能使相关电路失去效能，甚至损坏整个系统；为避 免这种情况出现，又可能设置更为复杂的保护、控制电路。结果可能是电路 越做越复杂。
复杂的电路必然造价高。使用元器件越多，或者所用元器件的质量或精 度要求越高，成本就越高。高成本所形成的性价比肯定不利于市场的认可， 不利于LED灯这种低能耗产品的推广。
此外，LED灯尽管电光转换效率极高，仍然有极小部分电力损耗转换为 热能，目前LED采用树脂封装，不能散热；其损耗形成的热量虽小，长时间 的聚集在PN结部位，仍然会加速LED的老化，縮短其使用寿命。
发明内容为了克服目前LED灯电源电路过于复杂、成本高、难维修 和灯具散热难的缺点，本实用新型提出了一种电容式恒流电源电路和通风散 热良好的LED灯具的新设计。
这种电容式恒流源LED灯，包括保险器、限流电容、桥式整流器、滤波电容和LED器件，其特征在于，保险器一端与市电相连，保险器另一端和限 容电容串联并与桥式整流器输入端连接，桥式整流器输出端接滤波电容，并 与LED器件相连。
LED器件为若干个LED发光二极管串联和/或并联组成，这些LED发光二 极管安装固定在灯体上，灯体包括灯头和与之相连的空心筒体，它们均为绝 缘材料制作，灯头顶部固定有金属片，灯头侧面有一小孔，小孔内有一金属 弹片，筒体顶部和周围均匀固定着LED发光二极管，每个LED发光二极管的 支架即引脚向筒体内延伸，每个LED发光二极管的支架通过串联和/或并联在 一起，其正负极分别与滤波电容并接后，与恒流源电路板的整流器输出端正 负极相连，恒流源电路板的交流输入端与灯头顶部和侧面的金属片相连，灯 体上下部位都开有通风孔。
保险器为过流型电子保险，限流电容为无极性电容，滤波电容为电解电容。
可以在LED发光二极管的支架上固定散热金属片。
可以将保险器、限流电容、桥式整流器和滤波电容集中布置在一块电路 板上，置于灯头内。
本实用新型的工作原理介绍如下
1. 在电路设计上，根据LED发光需要提供稳定的恒流电源的特点，依LED 群的负载电流的大小，选择电流匹配的限流电容(必须是无极性电容)作为 恒流源主要控制元件接入交流市电，通过限流电容的电流经桥式整流器形成 一个稳定的电容性恒流源，整流后的直流电送到LED群(许多LED管串联和/ 或并联)，使LED发光；负载LED群并联一滤波电容，除滤波效用外，还起到 稳定电压、抗冲击电流的作用，保护LED不易损坏。同时在市电进口端装设 电流型保险，在电路故障时迅速切断电源。
2. 在灯具结构设计上，为消除LED采用树脂封装而不易散热的缺陷，设 置采用小功率LED作发光元件时，将LED的金属支架(LED的正、负极引出脚) 在灯具筒体内部延伸凸出在空气中，必要时可以在支架(引脚)上附加铝制金属片以增加散热面积，同时在灯具的上、下部位开设通风孔。LED工作时， 其PN结处产生的热量沿支架(引脚)传导散发于空心筒体内，空心筒体内空 气受热而上升从高位通风孔逸出，冷空气自低位通风孔进入补充，形成自然 对流冷却，使LED维持在较低温度的状态，减缓其老化。
本设计的优点是
1. 采用电容性恒流源简单。因为电路只用简单的几个元件，即可满足LED 正常工作的要求，电路极其简洁。电路中不使用降压或限流的阻性耗能元件， 使电路达到最佳经济状态。
2. 采用电容性恒流源可靠。接入市电的限流电容器所通过的交流电流， 是依照公式I (电流)二U (巿电电压)+1/2;rfC(限流电容器的容抗)确
定的。相对而言，因为市电的电压u和频率f是稳定的，限流电容器成品的 容量c也是稳定的，故限流电容器的容抗也是稳定的，稳定的容抗上加一个
稳定的市电电压，所以流过限流电容器的是一个稳定的电流，此电流经整流
后，变为一个稳定的直流电供给LED群。只要LED群负载的总电流与恒流源 的电流匹配，就可满足LED的正常工作要求。与LED群并接的大容量滤波电 容则更好的保护了发光二极管免受可能出现的冲击电压、电流所造成的伤害。 本电路LED采用并联与串联混用的方式，还可避免因个别LED损坏而造成整 灯不亮的缺点，提高了可靠性。
3. 采用电容性恒流源适应性广。因为采用恒流源方式，串联的支路内可 以在较大范围灵活增减LED的数量，而不须改动其他电子元件的参数，因而 可在较大范围内满足亮度调节要求，提高标准化作业效率。
4. 采用电容性恒流源造价低。因为电路简单，元件少，所用元件小巧而 普通，因而大大降低造价，有利于低能耗LED灯的普遍推广。
5. 灯具结构采用支架(引脚)导引LED内部热量，空气以自然对流的方 式对LED降温，能有效减缓LED的老化速度，延长使用寿命。
6. 本设计注重灯具的安全性。电路设置有电流型保险，防止电路故障扩 大造成损失；灯头整体采用PVC或其他阻燃耐热材料制成，灯体市电的接入，采用在灯头顶部设金属片和在灯头侧位开一小孔加金属弹片的方式，去除常 规的金属灯头，人员难以接触到灯头可能带电的部位，大大降低了触电的机率。
图1是本实用新型的电路图，
图2是灯体主视图， 图3是灯体A-A剖视图， 图4是灯体俯视图。
图中1、保险器，2、限流电容，3、桥式整流器，4、滤波电容，5、发 光二极管LED， 6、通风孔，7、 PVC灯体，8、凸伸于灯具内的LED支架(引 脚)，9、灯头侧引线孔及金属弹片，10、灯头顶部金属片。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型详细说明如下
在图1中，保险器1与限流电容2串联后，与桥式整流电器3联接，接 入220V市电，形成稳定的恒流源；整流后的直流电输出至与滤波电容4并联 的的LED群5，转换为光能。LED5的数量按设计照度要求考虑，LED5的联接 方式以其总电流与恒流源相匹配为原则确定串或并联方式。整个电路集中布 置在一块电路板上，置于灯头内。
在图2、图3、图4中，若干LED5均匀的分布于采用PVC材料制作的空 心筒体7的周边和顶部，形成发光体；LED5的支架8 (引脚)在筒体7内适 当延伸凸起，增加与空气的接触面，并按电路要求联接；在PVC筒体7的上 部和下部的周边上开有通风孔6，电路板需要接入的市电引线焊接于灯头顶部 的金属片10和侧面的金属片9上，灯头旋入灯座接触受电。
权利要求1、电容式恒流源LED灯，包括保险器、限流电容、桥式整流器、滤波电容和LED器件，其特征在于，保险器一端与市电相连，保险器另一端和限流电容串联并与桥式整流器输入端连接，桥式整流器输出端接滤波电容，并与LED器件相连。
2、 根据权利要求1所述电容式恒流源LED灯，其特征在于，LED器件为 若干个LED发光二极管串联和/或并联组成，这些LED发光二极管安装固定在 灯体上，灯体包括灯头和与之相连的空心筒体，它们均为绝缘材料制作，灯 头顶部固定有金属片，灯头侧面有一小孔，小孔内有一金属弹片，筒体顶部 和周围均匀固定着LED发光二极管，每个LED发光二极管的支架，即引脚向 筒体内延伸，每个LED发光二极管的支架通过串联和/或并联在一起，其正负 极分别与滤波电容并接后，与恒流源电路板的整流器输出端正负极相连，恒 流源电路板的交流输入端与灯头顶部和侧面的金属片相连，灯体上下部位都 开有通风孔。
3、 根据权利要求1所述电容式恒流源LED灯，其特征在于，保险器为过 流型电子保险，限流电容为无极性电容，滤波电容为电解电容。
4、 根据权利要求1所述电容式恒流源LED灯，其特征在于，在LED发光 二极管的支架上固定散热金属片。
5、 根据权利要求1所述电容式恒流源LED灯，其特征在于，保险器、限 流电容、桥式整流器和滤波电容集中布置在一块电路板上，置于灯头内。
专利摘要电容式恒流源LED灯，包括保险器、限流电容、桥式整流器、滤波电容和LED器件，其特征在于，保险器一端与市电相连，保险器另一端和限流电容串联并与桥式整流器输入端连接，桥式整流器输出端接滤波电容，并与LED器件相连。本设计的优点是1.采用电容性恒流源电路简单。因为电路只用简单的几个元件，即可满足LED正常工作的要求，电路极其简洁。电路中不使用降压或限流的阻性耗能元件，使电路达到最佳经济状态。2.采用电容性恒流源对LED供电稳定可靠。3.电容性恒流源适应性广。4.造价低。5.灯具结构采用支架(引脚)导引LED内部热量，空气以自然对流的方式对LED降温，能有效减缓LED的老化速度，延长使用寿命。6.本设计灯具安全。
文档编号H02M7/08GK201382385SQ20092006413
公开日2010年1月13日 申请日期2009年4月18日 优先权日2009年4月18日
发明者邱赛昂 申请人:邱赛昂