半導體燈模塊化通用驅動電路的製作方法

2023-10-08 01:25:09 2

專利名稱：半導體燈模塊化通用驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種半導體燈驅動電路，尤其是模塊化的、可通用於各種發光 二極體照明燈具或顯示與背光設備的、可以提高系統可靠性和壽命的、可以很大程度減 少各種燈具與採用發光二極體的顯示、背光設備的開發設計與生產時間和成本、且能大 副度減少維修與維護時間與成本的驅動電路。
背景技術：
目前公知的發光二極體驅動電路均是每一種型號的設備或燈具都重新設計調試 一種驅動電路，採用一個電源電路，且內部發光二極體電路也是每一種型號設備或燈具 都重新設計安排。這樣一來，生產成本很高，開發新產品的時間太長成本太高；同時， 每種型號燈具內的發光二極體排列、驅動電路也各不相同，甚至同一廠生產的不同型號 產品都不相同，無法找到可以直接替代的配件；一旦任何一個發光二極體或驅動電路零 件出故障，均須把整個燈具報廢或整體更換維修，導致維護維修時間耽誤很久、維護維 修成本高昂；尤其是用於大型發光二極體顯示屏、背光和大功率路燈等場合時，不但有 以上缺點，還由於內部驅動電路和發光二極體都是同一設備或燈具分別用一個整體電電 路，其功率太大，其散熱問題難於很好解決、大功率應用時可靠性難於得到很大提高， 導致出現發光二極體壽命長但是整體燈具、設備壽命總是不長的尷尬現狀。這種現狀既 不利於建設節約型環保型社會，又使發光二極體照明與顯示、背光產業的用戶滿意度大 大下降，影響產業發展。
發明內容為克服現有發光二極體驅動技術以上缺點，本實用新型提供一種模塊化、可通 用於各種發光二極體照明燈具與背光或顯示設備的、可以很大程度減少各種發光二極體 燈具與顯示設備開發設計與生產的時間和成本、且能大副減少維修維護時間與成本、極 大延長設備整體壽命的的驅動技術方案，燈具整體壽命可以達到35000小時。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是該技術依據發光二極體照明 燈具與顯示設備的特點，把各種不同的發光二極體照明燈具與背光或顯示設備內的照明 總體電路科學地劃分為發光二極體模塊(以下稱為模塊1)、恆流驅動模塊(以下稱為模 塊2)兩類標準模塊，由這兩類模塊中的有限個標準型號靈活自如的組合成能滿足多種多 樣設施或燈具設計需要的單元電路，每一組單元電路由一個發光二極體模塊1和一個與 之匹配的標準型號的恆流驅動模塊2連接組成；同一個發光二極體照明燈具、大型背光 或顯示設備內採用多組上述單元電路自由組合來滿足各種設計的需要。模塊1 發光二極體串聯電路模塊。在小塊電路板上由一個或多個發光二極體 串聯組成，可加串合適的正溫度係數熱敏電阻與該串發光二極體安裝在同一模塊內；同 一個模塊上串聯的每一個發光二極體工作電流是基本相同的，且其串聯後總工作電壓最 好略低於安全電壓，且每個模塊1的最大總功率限定為一個較小值(比如限定為小於5或10W)。設計、生產者依據模塊一的工作電流和總工作電壓來作為模塊型號分類區分的 基礎(可再依據發光參數和模塊尺寸與形狀進一步細分型號)；在模塊型號的分類區分 上，設定為品種數量儘量少的有限個型號，每個型號通過電子廠自動流水線生產組裝或 在發光二極體廠家封裝為系列標準安裝尺寸和形狀的模塊1，並在每個模塊外殼或印製板 等處設置必要的散熱措施，輕易實現發光二極體模塊逐個分散散熱；其具體尺寸可分為 大中小几個型號，形狀可分為圓形、正方形和正多邊形等型號。在進行各種各樣的燈具、背光、顯示設備設計與生產時，只需依據所需要的燈 具的總體形狀顏色體積和功率等要求，從現有標準模塊1的系列中選擇合適的模塊1來 組合拼裝成所需燈具並配合設計適當的外殼來總裝即可，然後每個模塊1配合選用一個 模塊2來供電就行了，燈具、背光顯示廠的新品開發工作無須複雜漫長的計算和反覆實 驗，對燈具、背光、顯示設備設計與生產家的技術人員和操作技工的技術要求也可大幅 度降低，從而大幅度降低成本，並可加速新創意新產品的開發速度。模塊2恆流驅動電源模塊，其特點是輸出電壓電流完全按照對模塊一所劃分的 型號系列中所需電壓和電流來設計，一一對應，相應的區分型號，可再依據外形尺寸的 不同來細分型號。單個模塊批量生產為系列標準模塊，在電路板或外殼上等處做好散熱 處理。由於模塊一按照電壓和電流來區分的品種非常少，且最大功率限制為上述很小 值，故可以採用非常成熟可靠的市面上很普及的現有開關電源電路，做成體積和成本都 很小而可靠性極高的模塊2，無論多大功率的設備和燈具，其散熱問題通過多個模塊2 來分散解決，開發生產成本降低、更換方便、維護成本低、技術成熟、可靠性高、壽命 長。模塊2具體可優先採用如下兩種組成方案一、按模塊1所劃分的型號系列中的不同電壓與電流，一一對應的設定型號， 採用成熟可靠的市面上很普及的現有開關電源電路或DC-DC電路，適當加入恆流限流功 能開發作成標準型號系列的恆流供電模塊2。二、按照模塊1所劃分的型號系列中的不同電壓與電流，一一對應的設定型號 生產無恆流功能的普通開關穩壓電源或DC-DC模塊2A ；並按照模塊1所劃分型號系 列中的不同電流，來一一對應的區分型號生產簡易可靠的低壓降線性恆流電路標準模塊 2B ； 二者靈活多樣的搭配組合給相應的模塊1恆流供電。對有的大功率燈具或發光二極體顯示屏、背光等設備，對本實用新型的應用， 也可以是同一個設備內的全部發光二極體在一張電路板或多張電路板上，但是其電路板 布線設計為多個這樣的獨立電氣單元，從電路上相當於模塊1，再配合多個相對應的模塊 2來恆流供電即可，模塊2也可以是雖沒做成模塊，但是在電路設計和印製板設計時劃分 做成單元電路使用。本實用新型同樣實用於對OLED產品開發設計和生產。本實用新型的有益效果是通過用很少種類的模塊的靈活搭配組合來快速滿足 多種多樣的設施、燈具的LED恆流驅動，巧妙的利用現有成熟技術解決了多種多樣的 發光二極體燈具、背光、顯示設施等的恆流驅動問題，且極大的降低了新產品開發設計 難度、節約了設計時間與成本，且確保了質量和效率，減少了運行成本；同時由於每個
5模塊的功率都限定為較小功率，開關電源電路和低壓降線性恆流電路都成熟穩定、效率 高、且散熱問題易於逐個分散解決，解決了現有發光二極體及其驅動電路在大功率應用 時散熱難的問題；整體壽命和可靠性得到保障，使得LED節能燈具、顯示與背光設備 的整體壽命得到極大提升；且由於模塊系列型號設定為很少品種，批量標準化生產成標 準模塊，通用性強，單個成本不高，維修維護時可以很方便、快速、低成本的只對損壞 模塊更換，無須整個燈具或設施進行更換或維修，即使暫時來不及維修也不至於整個燈 具\設備不能工作，且對新產品的創意設計開發和生產的技術要求和技術成本都大幅度降 低，適宜大規模工業化生產推廣應用，適宜做為企業內、行業內統一的標準技術方案， 有利於半導體燈具行業的工業化發展。


以下結合附圖和一個實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型的系統原理圖。圖2是本實用新型中的模塊2的一個可選方案。圖3是本實用新型的模塊2的另一個可選方案。圖4是本實用新型中的模塊1的一個實施例的內部電路，串聯發光二極體個數可
以調整。圖5是本實用新型中模塊2B的一個實施例的內部電路。其中VI、V2均採用矽 管，Dl、D2均採用壓降約0.7V的矽管，R3 = 0.7/1，I為所需要恆流的電流值；R2取 值很小，和V2 —起在電流太大的特殊情況下起保護作用。圖6是本實用新型中的模塊1的型號劃分的一個實施例。圖7是本實用新型中的模塊2的型號劃分的一個實施例。圖8是本實用新型中一個發光二極體路燈實施例的整體結構示意圖，
具體實施方式
如圖8是一個發光二極體路燈實施例的整體結構示意圖所示，其中採用四個模 塊1 (具體選用附圖6中型號2)，組合拼裝成發光二極體發光面板，燈內部對應每個模塊 1選用一個模塊2A(附圖7中的型號四)和一個模塊2B (附圖7中的型號六)串聯組合來 給模塊1恆流供電。全燈供用了四個模塊1做發光模組、四個模塊2A四個模塊2B串聯 組合來分別對四個發光模組恆流供電，整體組裝在一個路燈金屬外殼內，各個模塊的散 熱外殼和底板均與外殼做好熱連接和絕緣。我們需要開發各種新創意新用途的燈具和顯示或背光電器時，實施例中的模塊 分類可以適當合理分類和增加，且自由靈活多樣進行無窮多種組合，滿足多種多樣的產 品設計、開發、生產、維護需要，實施例中的分類和組合例僅是舉例說明實用新型發明 創造的思想和方法。
權利要求1.一種半導體燈模塊化通用驅動電路，其特徵是依據發光二極體照明燈具與顯示、 背光設備的特點，把各種不同的發光二極體照明燈具與背光或顯示設備內的照明總體電 路科學地劃分為發光二極體模塊(模塊1)、恆流驅動模塊(模塊2)兩類標準模塊，由這 兩類模塊中的有限個標準型號靈活自如的組合成多種多樣的單元電路，每一組單元電路 由一個標準型號的發光二極體模塊1和一個與之匹配的標準型號的恆流驅動模塊2直接連 接組成；同一個發光二極體照明燈具、大型背光或顯示設備內採用多組上述單元電路自 由組合來滿足多種多樣的創意和設計需要。
2.根據權利要求1所述的半導體燈模塊化通用驅動電路，其特徵是模塊1是發光二 極管串聯電路模塊在電路板上由一個或多個發光二極體串聯組成，同一個模塊上串聯 的每一個發光二極體工作電流是基本相同的，且其串聯後總工作電壓最好略低於安全電 壓，且每個模塊1的最大總功率限定為一個較小值比如限定為小於5-10W或50W;設 計、生產者依據模塊一的工作電流和總工作電壓來作為模塊型號分類區分的基礎，可再 依據發光參數和模塊尺寸與形狀進一步細分型號；在模塊型號的分類區分上，設定為品 種數量儘量少的有限個型號，每個型號通過電子廠自動流水線生產組裝或在發光二極體 廠家封裝為系列標準安裝尺寸和形狀的模塊1，並在每個模塊外殼或印製板等處設置必要 的散熱措施，輕易實現發光二極體模塊逐個分散散熱；依其具體尺寸的不同可再細分為 大中小几個型號，形狀可分為圓形、正方形和正多邊形等型號。
3.根據權利要求1所述的半導體燈模塊化通用驅動電路，其特徵是恆流驅動模塊(模 塊2)的輸出電壓、電流完全按照對模塊一所劃分的型號系列中所需電壓和電流來設計， 一一對應，相應的區分型號，可再依據外形尺寸的不同細分型號；單個模塊批量生產為 系列成本、體積都很小的高可靠性的標準模塊，在電路板或外殼上等處做好散熱處理。
4.根據權利要求1所述的半導體燈模塊化通用驅動電路，其特徵是恆流驅動模塊2 具體可優先採用如下兩種方案一是採用非常成熟可靠的市面上很普及的現有開關電源 電路或DC-DC電路，適當加入恆流限流功能開發作成標準型號系列的恆流供電模塊2 ； 二是按照模塊1所劃分的型號系列中的不同電壓與電流，一一對應的設定型號批量生產 無恆流功能的普通開關穩壓電源或DC-DC模塊2A ；並按照模塊1所劃分的型號系列中 的不同電流，來一一對應的區分型號批量生產簡易可靠的低壓降線性恆流電路標準模塊 2B ； 二者靈活多樣的搭配組合給相應的模塊1恆流供電。
5.根據權利要求1所述的半導體燈模塊化通用驅動電路，其特徵是採用線性低壓降恆 流電路與開關穩壓或DC-DC電路搭配，來做為恆流驅動電路，並可把線性低壓降恆流電 路批量生產做成模塊2B。
6.根據權利要求1所述的半導體燈模塊化通用驅動電路，其特徵是採用線性低壓降恆 流電路，其VI、RU R3、DU D2等組成電壓降很低的線性恆流電路，V2、R2等組成 過流保護電路，圖中電晶體均採用矽管，Dl、D2壓降約為0.7V，其恆定工作電流為I = 0.7/R3 ；該電路可做成包含散熱功能的獨立的模塊2B，與模塊2A搭配使用，實現高效 運行和大規模工廠化高效生產。
7.根據權利要求1所述的半導體燈模塊化通用驅動電路，其特徵是在發光二極體電路 板上或者每個模塊1上與發光二極體串聯安裝正溫度係數的熱敏電阻，在發光二極體溫 度升高時自動增大電阻值降低發光二極體工作電流，保護髮光二極體安全和大幅度減小其光衰延長其壽命。
專利摘要一種半導體燈(LED、OLED)模塊化驅動通用技術方案，其特徵是把各種發光二極體照明燈具與背光或顯示設備內的照明總體電路科學地劃分為發光二極體模塊(以下稱模塊1)、恆流驅動模塊(以下稱模塊2)兩類標準模塊，由這兩類模塊中的有限個標準型號靈活自如的組合成多種多樣的單元電路，每一組單元電路由一個標準型號的模塊1和一個與之匹配的標準型號的模塊2直接連接組成；同一個發光二極體燈具、背光或顯示設備內採用多組上述單元電路自由組合來滿足多種多樣的創意設計需要。模塊1上串聯安裝正溫度係數熱敏電阻；採用成熟可靠的現有開關電源電路或DC-DC電路加恆流功能作成模塊2，或用線性低壓降恆流電路與普通開關穩壓或DC-DC電路搭配，作成模塊2。
文檔編號H05B37/02GK201797619SQ200920297549
公開日2011年4月13日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者盧賜武 申請人:盧賜武