专利名称：高效led照明灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明灯，特别是涉及一种高效LED照明灯，属于电子应用技 术领域。
背景技术：
LED作为一种新型固态光源，具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、可靠性高等特 点，目前已被世界公认为是一种最有发展前景的节能环保照明光源，成为各国节能新技术 领域的竞争焦点，我国已将半导体LED照明列入中长期科技发展规划，在今后的城市灯光 照明和民用领域将得到广泛的应用。由于受到单只LED功率水平的限制，通常需要多个LED 串联、并联才能满足照明亮度需求。当前的驱动方式主要有二种第一种是恒压电源供电， 在电源和LED组件电路中串联有限流电阻，如图1所示。由于LED的伏安特性的温度特性 不同于一般二极管，其伏安特性的温度系数是负的。LED输入电功率的大部分都要转化为 热能，若结温升高50°C，那么伏安特性就会左移200mV。所以，采用恒压电源供电会使LED 正向电流随温升的增加而增加，导致结温进一步升高，光衰加大，寿命缩短。同时，电路中串 联的限流电阻会消耗较大的功率，有时比LED都大。第二种是恒流电源供电，可以避免LED 正向电压的改变而引起电流变动，是目前众多厂家选用的LED驱动方式，可以采用开关电 源模式或线性稳压器件恒流驱动方式，但恒流电源都有一个取样电阻，这个取样电阻是串 联在LED供电回路上的，它把LED工作电流转化为电压信号，控制器根据这个电压的变化， 反馈控制开关电源的占空比或反馈控制线性调整管上的电压降，实现恒定电流输出，如图2 所示。因而，线性稳压器存在取样电阻和线性调整管功耗大的问题，开关电源模式还存在噪 声辐射干扰的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种高效LED照明灯，该照明灯可降低LED供电电路 的消耗，最大限度地提高LED照明灯的亮度和照明时间。本实用新型的技术方案高效LED照明灯包括蓄电池、LED灯板；一监控切换电路单元由时基电路1(^、三 端稳压器ic2、电阻R、电阻R1、电阻&、精密可调电阻W、二极管D、稳压二极管DW、继电器J、 继电器的常开触点JK、滤波抗干扰电容C1、滤波抗干扰电容C2、滤波抗干扰电容C3组成；其 中，蓄电池E正极分别与电阻R —端、继电器的常开触点JK 一端、滤波抗干扰电容C3 —端、 电阻R1 —端、三端稳压器IC2输入端1脚相接，蓄电池E负极分别与LED灯板负极、滤波抗 干扰电容C3另一端、电阻& 一端、滤波抗干扰电容C1 一端、滤波抗干扰电容C2 —端、稳压二 极管DW正极、时基电路IC1的1脚、继电器J 一端、二极管D正极相接；时基电路IC1的2脚 分别与滤波抗干扰电容C2另一端、精密可调电阻W的滑动触头相接，时基电路IC1的3脚分 别与继电器J另一端、二极管D负极相接，时基电路IC1的5脚分别与滤波抗干扰电容C1另 一端、稳压二极管DW负极相接，时基电路IC1的4、6、8脚均与三端稳压器IC2输出端2脚相接；精密可调电阻W的普通两端分别与电阻R1另一端、电阻&另一端相接；LED灯板正极分 别与电阻R另一端、继电器的常开触点JK另一端相接。所述的LED灯板是由LED组进行并联组成，每一 LED组是由8只LED两两并联后 再串联组成。所述的蓄电池为铅酸蓄电池、镍氢蓄电池或锂电池。工作时，时基电路IC1接成单稳态工作模式，三端稳压器IC2保证时基电路IC1工 作电压稳定，电阻R1、电阻&、精密可调电阻W是电压监控网络，组成蓄电池电压取样电路。 取样电压加至时基电路IC1的2脚，调节精密可调电阻W设定监控电压。当蓄电池电压降 低为选定电压(如12. 5V)，时基电路IC1的2脚电位则低于设定的阀值电平，此时时基电路 IC1的3脚输出高电平使继电器J吸合，继电器的常开触点JK接通，电阻R被短路，蓄电池 E直接向LED灯板供电。当蓄电池E电压升高到大于选定电压(12. 5V)时，时基电路IC1的 2脚电位则高于设定的阀值电平，此时时基电路IC1的3脚输出低电平使继电器J释放，继 电器的常开触点JK断开，电阻R被接入。本实用新型的积极效果是1、本实用新型按照LED的电压、电流变化特性，根据蓄电池输出电压变化范围， 既不采用恒压，也不用恒流，而是有效地引入继电器的常开触点K和电阻R构成的切换电 路，依据蓄电池电压监控电路，在选定电压出现的条件下，通过电阻R短路或者接入来切换 供电电路，降低LED供电电路的消耗，实现高效率地利用蓄电池电力，从而最大限度地提高 LED照明灯的亮度和照明时间。2、本实用新型可以使LED灯板在一个照明周期内不至于将蓄电池放电至终止电 压。蓄电池从选定电压放电至放电终止电压，无额外功率消耗地全部用于LED照明，在蓄电 池整个允许工作电压范围内，实现了高效利用电源电力的LED照明。
图1是已有技术恒压电源供电电路图；图2是已有技术恒流电源供电电路图；图3是本实用新型LED组的电路图；图4是本实用新型电原理图。
具体实施方式
如图4所示，高效LED照明灯由蓄电池E、监控切换电路单元和LED灯板1组成。 所述的蓄电池可以为铅酸蓄电池、镍氢蓄电池或锂电池。所述的监控切换电路单元由555 时基电路Ι(^、78 08三端稳压器IC2、电阻R、20KQ电阻R1UOKQ电阻&、10ΚΩ精密可调 电阻W、二极管D、5. IV稳压二极管DW、继电器J、继电器的常开触点JK、滤波抗干扰电容Cp 滤波抗干扰电容C2、滤波抗干扰电容C3组成。其中，蓄电池E正极分别与电阻R—端、继电器的常开触点JK 一端、滤波抗干扰电 容(3—端、20ΚΩ电阻R1—端、78L08三端稳压器IC2输入端1脚相接；蓄电池E负极分别与 LED灯板负极、滤波抗干扰电容C3另一端、10ΚΩ电阻& 一端、滤波抗干扰电容C1 一端、滤 波抗干扰电容C2 —端、5. IV稳压二极管DW正极、555时基电路IC1的1脚、继电器J 一端、二极管D正极相接；555时基电路IC1的2脚分别与滤波抗干扰电容C2另一端、10ΚΩ精密 可调电阻W的滑动触头相接；555时基电路IC1的3脚分别与继电器J另一端、二极管D负 极相接；555时基电路IC1的5脚分别与滤波抗干扰电容C1另一端、5. IV稳压二极管DW负 极相接，555时基电路IC1的4、6、8脚均与78L08三端稳压器IC2输出端2脚相接；IOK Ω精 密可调电阻W的普通两端分别与20Κ Ω电阻队另一端、IOK Ω电阻&另一端相接，LED灯板 正极分别与电阻R另一端、继电器的常开触点JK另一端相接。所述的LED灯板是100组由 8支LED两两并联后再串联的LED组进行并联组成。工作时，555时基电路IC1接成单稳态工作模式，78L08三端稳压器IC2保证555时 基电路IC1工作电压稳定，20KΩ电阻R1UOKQ电阻&、IOKΩ精密可调电阻W是电压监控 网络，组成蓄电池电压取样电路。取样电压加至555时基电路IC1的2脚，调节10ΚΩ精密 可调电阻W设定监控电压。当蓄电池电压降低为选定电压(如12. 5V)，555时基电路IC1的 2脚电位则低于设定的阀值电平，此时555时基电路IC1的3脚输出高电平使继电器J吸 合，继电器的常开触点JK接通，电阻R被短路，蓄电池E直接向LED灯板供电。当蓄电池E 被充电使电压升高到大于选定电压(12. 5V)时，555时基电路IC1的2脚电位则高于设定的 阀值电平，此时555时基电路IC1的3脚输出低电平使继电器J释放，继电器的常开触点JK 断开，电阻R被接入。高效LED照明灯按照LED的电压、电流变化特性，根据蓄电池输出电压变化范围， 既不采用恒压，也不用恒流，而是有效地引入继电器的常开触点K和电阻R构成切换电路， 依据蓄电池电压监控电路，在选定电压出现的条件下，通过电阻R短路或者接入来切换供 电电路，降低LED供电电路的消耗，实现高效率地利用蓄电池电力，从而最大限度地提高 LED照明灯的亮度和照明时间。下面以“50W太阳能光伏和风能DC12V路灯”做为具体实施例"50W太阳能光伏和风能DC12V路灯”的LED灯板，是由100组如图3所示的8只 LED两两并联后再串联的LED组进行并联组成，单只LED为5mm白光草帽头封装，正向电压 3. OV-3. 6V，典型值电压3. 3V，电流20mA。由于当加于LED两端的正向电压超过3. 6V后，正 向电压很小的增加，LED的正向电流都会成倍急剧增长，使LED管芯温升过快，加速LED光 衰减，使LED的寿命缩短，严重时甚至烧坏LED。因此，将每只LED的工作电压设定为3. 3V、 工作电流不大于20mA。电源由标准电压12V的免维护铅蓄电池提供，其整个允许工作电压 范围为10. 8V-14. 5V，10. 8V为放电终止电压，14. 5V为充足电时最高电压。在蓄电池充足电达到最高电压14. 5V的情况下，每只LED的工作电流不超过20mA。 根据欧姆定律，I = V-R, R的取值=(蓄电池充足电时最高电压-4只LED串联后的工作 电压)+100 组 LED 并联后的电流=[14.5V-(3.3VX4R)] + (0.02AX2X10(Ui)。R = 1. 3 + 4 = 0. 325 Ω。监控切换电路单元对设定的电压进行监控。当蓄电池电压逐渐降低时，LED的工作电流必然也会逐渐降低。实际测试，当环境 温度为30°C，电压降低为12. 5V时，每只LED的工作电流为15mA，整体亮度下降不明显，完 全能够满足设计照明要求。因此，当蓄电池电压降低为12. 5V时，555时基电路IC1的2脚 电位则低于设定的阀值电平，监控切换电路单元将电阻R短路，LED灯板直接接入蓄电池， 每只LED的工作电流增加为20mA，蓄电池电压直接供给LED灯板。当蓄电池电压降低为放 电终止电压(10. 8V)时，每只LED的工作电压为10. 8V + 4 = 2. 7V，基本是LED的截止电压，电流趋近为0，不会造成蓄电池过放电。每一 LED组的组成不限于8只，可以根据需要确定为2、4、6、8、10或12只等。选择合适容量蓄电池，可以使LED灯板在一个照明周期内不至于将蓄电池放电至 10. 8V的终止电压。蓄电池从12.5V放电至10. 8V，几乎占全部蓄电能量的80%，无额外功 率消耗地全部用于LED照明，在蓄电池整个允许工作电压范围10. 8V-14. 5V内，实现了高效 利用电源电力的LED照明。
权利要求1.一种高效LED照明灯，包括蓄电池和LED灯板，其特征是监控切换电路单元对蓄电 池设定的电压进行监控；所述的监控切换电路单元包括时基电路IC1、三端稳压器IC2、电阻 R、电阻礼、电阻&、精密可调电阻W、二极管D、稳压二极管DW、继电器J、继电器的常开触点 JK、滤波抗干扰电容C1、滤波抗干扰电容C2和滤波抗干扰电容C3 ；其中，蓄电池E正极分别 与电阻R —端、继电器的常开触点JK 一端、滤波抗干扰电容C3 —端、电阻R1 —端、三端稳压 器IC2输入端1脚相接，蓄电池E负极分别与LED灯板负极、滤波抗干扰电容C3另一端、电 阻&一端、滤波抗干扰电容C1 一端、滤波抗干扰电容C2—端、稳压二极管DW正极、时基电路 IC1的1脚、继电器J 一端、二极管D正极相接；时基电路IC1的2脚分别与滤波抗干扰电容 C2另一端、精密可调电阻W的滑动触头相接，时基电路IC1的3脚分别与继电器J另一端、二 极管D负极相接，时基电路IC1的5脚分别与滤波抗干扰电容C1另一端、稳压二极管DW负 极相接，时基电路IC1的4、6、8脚均与三端稳压器IC2输出端2脚相接；精密可调电阻W的 普通两端分别与电阻R1另一端、电阻&另一端相接；LED灯板正极分别与电阻R另一端、继 电器的常开触点JK另一端相接。
2.根据权利要求1所述的高效LED照明灯，其特征是所述的LED灯板是由LED组进 行并联组成，每一 LED组是由8只LED两两并联后再串联组成。
3.根据权利要求1或2所述的高效LED照明灯，其特征是所述的蓄电池为铅酸蓄电 池、镍氢蓄电池或锂电池。
专利摘要一种高效LED照明灯，属于电子应用技术领域，它包括蓄电池和LED灯板，其特征是一监控切换电路单元对蓄电池设定的电压进行监控；所述的LED灯板是由LED组进行并联组成，每一LED组是由8只LED两两并联后再串联组成。依据蓄电池电压监控电路情况切换供电电路，降低LED供电电路的消耗，实现高效率地利用蓄电池电力，从而最大限度地提高LED照明灯的亮度和照明时间。
文档编号H05B37/02GK201852018SQ20102060961
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者卢会水, 房林, 李云东 申请人:山东华盈电力能源发展有限公司