减小分布寄生电容反冲引起led光衰的光源板保护方法

专利名称：减小分布寄生电容反冲引起led光衰的光源板保护方法
技术领域：
本发明属于LED固态半导体照明技术领域，涉及一种减小分布寄生电容反冲引起 LED光衰的光源板保护方法。
背景技术：
大功率LED光源板，如路灯、隧道灯、工矿灯等普遍采用铝基覆铜板二次绝缘、散热焊接、承载配光透镜等设计。但在一些光源板的LED产品应用中，发现开关试验100次后，大约有10%以上的LED表现为小电流(IOOmA以内)不发光或者弱发光，测试LED的PN 结特性，表现出100K欧到几欧姆的电阻特性，这一特性的LED，工作时部分电流通过电阻流过，只发热不发光，该LED出现较大光衰，这是LED的一种新的光衰现象，直接影响LED光源板的照明效果及灯具寿命。这一隐含的光衰机理，大大提高了 LED故障率，严重制约了大功率LED照明广泛应用的步伐，成为LED照明广泛应用的一大障碍。

发明内容
本发明的目的是提供一种减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法，解决了现有技术中存在光源板上的部分LED在工作时，由于寄生电容储能反向冲击 LED，造成LED PN结软击穿，呈现电阻特性，反向漏电流也大大超标，这样工作时部分电流通过电阻流过，只发热不发光，导致部分LED出现较大光衰的问题。本发明所采用的技术方案是，第一种，一种减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法，该方法按照以下方式实施对光源板上的每颗LED外加并联的保护二极管，或者在光源板上的每颗LED封装时内部封装一个并联的保护二极管。第二种，一种减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法，该方法按照以下方式实施对光源板上的每2颗至10颗LED作为一组，外加并联的保护二极管，或者，在光源板上的每2颗至10颗LED集成封装时内部封装一个并联的保护二极管。第三种，一种减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法，该方法按照以下方式实施对光源板上的每2颗至5颗LED作为一组，外加一个并联双向齐纳管或双向TVS 管，钳位电压选择方法为，不小于每组保护的LED个数X4V。本发明的有益效果是，通过对光源板上的每颗LED外加或者LED封装时内部封装保护二极管，就可以泄放寄生电容的储能，V+上电时同样也对所有分布电容充电，而V+关断时，分布电容能够通过保护管放电，不会对LED的PN结产生反向冲击，从而避免出现较大光衰的问题。


图1是现有的LED光源板寄生分布电容示意图；图2是本发明方法实施例1在每颗LED内部封装或者外加保护二极管的结构示意图；图3是本发明方法实施例2对每两颗至10颗LED为一组外加保护二极管组合保护的结构示意图；图4是本发明方法实施例3对每三颗LED为一组采用双向齐纳管进行保护的结构示意图。
具体实施例方式现有典型的LED光源板(铝基覆铜板)上，整个灯具根据光源功率不同由若干块光源板串并联组成，由于铝基板绝缘层很薄(IOOum以内)，其导线与底板铝板的寄生电容较大，如图1所示，C+与C-的容量大约在500pF-10nF，CL大约在500pF左右，分析以下两种情况光源板上电工作时，V-与外壳PE相连通等电位(或者V-与V+ —起与PE存在浮动电势差，这里以V-与外壳等电位分析)，V+通过LED正向导通对所有分布电容充电，充电位最高电位处为C+，与V+同电位，其次为第一颗LED的CL，为V+减去一个VF压降，或者讲为后面所有LED的VF之和(V-认为0电位)。第二颗LED及后面的CL电位逐次减小，最低的为C-电位，与V-相同。光源板上电工作时，LED处于正向导通状态，可安全稳定工作；V+断电/掉电时，C+通过电源自身放电，电位降为V_(0位)，而第一个CL无处放电，基本保持原有的高电位，它对第一颗LED产生了反向电压！这个反向电压只要大于单颗LED反向耐压值，通过500PF的储能，会把第一颗LED的PN结反向软击穿；这个LED软击穿呈电阻特性后，第一个CL的储电会很快通过这个电阻放电，电位降到0位，这样第二颗LED马上也发生类似情况、很快也软击穿，这一连锁现象，直至后面的某一个CL电位低于 LED反向耐压(30V以下)时为止。一般情况下，厂家不给出LED的反向耐压值，也就是说不建议对LED反向冲击。因此，由于光源板寄生分布电容的存在，光源板掉电时(开关时)，该寄生的分布电容储能对其相邻LED产生反向冲击，致使LED反向软击穿，LED的PN结因此呈现不同程度的电阻特性，反向漏电流从原来的uA级急剧增加到mA级以上，这一特性的LED，再次工作时部分电流通过电阻流过，只发热不发光，该LED出现较大光衰，这就是导致光源板LED中的部分LED出现光衰的机理。对于上述的光衰现象，本发明方法的解决原理是通过将光源板寄生分布电容的储电，在光源板掉电时同时泄放，就可以避免它对LED反向冲击，具体技术方案是对LED外加或者LED封装时内部封装保护二极管，就可以泄放寄生电容的储能，V+上电时同样也对所有分布电容充电，而V+关断时，分布电容可以通过保护管放电，不会对LED的PN结产生反向冲击。
综上所述，本发明的减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法是， 按照以下方式实施对光源板上的每颗LED外加并联的保护二极管；或者在光源板上的每颗LED封装时内部封装并联保护二极管；或者，对光源板上的每2颗至10颗LED作为一组，外加并联的保护二极管；或者，每2颗至10颗LED集成封装时内部封装一个并联的保护二极管或者，对光源板上的每2颗至5颗LED外加并联的双向齐纳管(双向TVS管)，双向钳位电压选择方法为，不小于(每组保护的)LED个数X4V。所加的保护二极管依次串联。外加保护管，最好选择快复二极管，正向电流容量在IOOmA左右，反向耐压大于等于50V，如lN4148(100V/100mA/25nS)，同时考虑到不同厂家LED具有6V-30V左右不等的反向耐压能力，根据情况参照图2，选择逐颗LED进行保护；参照图3，或按照2颗至10颗不等的整体保护方式，所加的保护二极管依次串联；参照图4，或3颗(举例)LED选择采用 12V-15V双向齐纳管(双向TVS管)，所加的双向齐纳管(双向TVS管)依次串联，如SMAJ/ SMBJ12CA等进行保护。
权利要求
1.一种减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法，其特征在于，该方法按照以下方式实施对光源板上的每颗LED外加并联的保护二极管， 或者在光源板上的每颗LED封装时内部封装一个并联的保护二极管。
2.根据权利要求1所述的光源板保护方法，其特征在于，所述的保护二极管依次串联。
3.一种减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法，其特征在于，该方法按照以下方式实施对光源板上的每2颗至10颗LED作为一组，外加并联的保护二极管， 或者，在光源板上的每2颗至10颗LED集成封装时内部封装一个并联的保护二极管。
4.根据权利要求1所述的光源板保护方法，其特征在于，所述的保护二极管依次串联。
5.一种减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法，其特征在于，该方法按照以下方式实施对光源板上的每2颗至5颗LED作为一组，外加一个并联双向齐纳管或双向TVS管， 钳位电压选择方法为，不小于每组保护的LED个数X4V。
全文摘要
本发明公开了减小分布寄生电容反冲引起LED光衰的光源板保护方法是，按照以下方式实施对光源板上的每颗LED外加并联的保护二极管；或者在光源板上的每颗LED封装时内部封装并联的保护二极管；或者，对光源板上的每2-10颗LED作为一组，外加并联的保护二极管；或者，对光源板上的每2颗至5颗LED作为一组，外加一个并联双向齐纳管或双向TVS管，钳位电压选择方法为，不小于每组保护的LED个数×4V。本发明的保护方法，能够泄放寄生电容的储能，V+上电时同样也对所有分布电容充电，而V+关断时，分布电容能够通过保护管放电，不会对LED的PN结产生反向冲击，从而避免出现较大光衰的问题。
文档编号H05B37/02GK102325415SQ201110267980
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者刘义芳, 王清平, 邢先锋 申请人:西安明泰半导体科技有限公司