Led基板及耐高壓led燈具的製作方法
2023-06-21 10:09:16
Led基板及耐高壓led燈具的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種耐高壓LED燈具，其包括驅動電源、散熱外殼及LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其特徵在於：所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S≧4πKd*CY1/ε，其中，S為正極銅箔和負極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數，d為絕緣層的厚度，CY1為驅動電源的電容，ε為絕緣層的介質常數。本實用新型的耐高壓LED燈具通過加大正負極銅箔面積來加大鋁基板的分布電容，從而降低耐壓測試時施加在鋁基板兩端的電壓，使得燈具可在不增加元器件的情況下滿足耐壓測試要求，安全可靠且降低成本。
【專利說明】LED基板及耐高壓LED燈具
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及LED【技術領域】，更具體地涉及一種LED基板及耐高壓LED燈具。【背景技術】
[0002]LED是一種能夠將電能直接轉化為光能的半導體器件，它改變了白熾燈鎢絲髮光與節能燈三基色粉發光的原理，而採用電場發光。在現代社會中，因為LED體積小、壽命長、光效高、無輻射與低功耗等優點使得人們越來越廣泛地使用LED燈照明。
[0003]目前,現有的LED燈具一般包括金屬燈殼和設置在金屬燈殼上的PC罩,金屬燈殼內設置有LED基板(導熱電路板)和驅動電源，驅動電源輸出端連接導熱電路板上的若干個LED燈珠。如圖1所示，導熱電路板從上至下分別為電路層、導熱絕緣層和金屬基層，電路層大多採用載流能力強的銅箔層。在LED燈具認證安規高壓測試中，需要對LED燈具的介電強度進行測試(燈具的耐壓性能是靠絕緣實現的，其包括電源初次級的絕緣和燈珠與散熱體間的絕緣)。一般的安規高壓測試方式如下:首先，將高壓儀的兩個輸出端分別連接驅動電源的輸入端和金屬燈殼上。由於導熱電路板固定在金屬燈殼上，可以視為高壓儀的兩個輸出端分別連接驅動電源輸入端和導熱電路板。然後，高壓儀輸出4KV左右的高壓，對LED燈具進行高壓測試。如果出現LED的導熱電路板被擊穿，則認為此LED燈具不符合要求，不能通過安規高壓測試。
[0004]為了滿足安規測試要求，現有的方式如中國專利CN 103162259 A所揭露的一種LED燈具通過安規高壓測試的方法及一種高耐壓LED燈具，其採用在驅動電源的輸出端與LED燈具導熱電路板的金屬基層之間的電路上連接有洩流電阻的方式來提高燈具的耐高壓性能，然而，該方式卻會存在以下問題:第一:如果正極/負極與鋁基板相連，鋁基板有與金屬外殼相連，金屬外殼與大地相連，導致所有燈具的正極/負極相連短路，導致電路不平衡。第二:如果正極與/負極同時接電阻，則該電阻變成加負載，導致系統效率降低。第三:增加電阻會增加材料成本及加工成本，元件越多，不良風險越高。
[0005]鑑於此，有必要提供一種可解決上述缺陷的LED基板及耐高壓LED燈具。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種LED基板以解決現有技術的缺陷。
[0007]本實用新型的另一目的是提供一種耐高壓LED燈具以解決現有技術的缺陷。
[0008]為了實現上述目的，本實用新型提供一種用於耐高壓LED燈具的LED基板，所述耐高壓LED燈具包括驅動電源、散熱外殼及所述LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其中，所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S ≥4 Kd^CYl/ ε，其中，S為正極銅箔和負極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數，d為絕緣層的厚度，CYl為驅動電源的電容，ε為絕緣層的介質常數。
[0009]優選地，所述正極銅箔的面積大於或等於負極銅箔的面積。
[0010]優選地，所述LED基板的耐壓值為2.0KV且其爬電距離大於或等於2.0mm。[0011 ] 為了實現上述目的，本實用新型還提供一種耐高壓LED燈具，其包括驅動電源、散熱外殼及LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其中，所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S ^ 4 Kd^CYl/ ε，其中，S為正極銅箔和負極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數，d為絕緣層的厚度，CYl為驅動電源的電容，ε為絕緣層的介質常數。
[0012]優選地，所述正極銅箔的面積大於或等於負極銅箔的面積。
[0013]優選地，所述LED基板的耐壓值為2.0KV且其爬電距離大於或等於2.0mm。
[0014]與現有技術相比，本實用新型是對鋁基板的電路層進行特殊設計，通過加大正負極銅箔面積來加大鋁基板的分布電容，從而降低耐壓測試時施加在鋁基板兩端的電壓，使得燈具可在不引入新的元器件的情況下滿足耐壓測試要求。因此，本實用新型具有如下優點:無需引入新的電路元件，避免因增加元器件而增加生產成本和不良風險；無需以增厚絕緣層來提高耐壓要求，降低鋁基板的絕緣要求，提高散熱能力且可減少鋁基板材料成本。
[0015]通過以下的描述並結合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本實用新型的實施例。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型LED基板一實施例的層結構示意圖。
[0017]圖2為圖1所不LED基板的電路層結構不意圖。
[0018]圖3為本實用新型耐高壓LED燈具一實施例的電路示意圖。
[0019]圖4為圖3所示耐高壓LED燈具進行耐壓測試的原理圖。`【具體實施方式】
[0020]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，附圖中類似的組件標號代表類似的組件。顯然，以下將描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0021]參照圖1至圖3，本實施例的耐高壓LED燈具包括驅動電源11、LED基板12及散熱外殼(圖未示)，其中，驅動電源11輸出端連接LED基板12上的若干個LED。本實施的LED基板12為導熱性能較好的鋁基板12，其從上到下包括電路層121、絕緣層122和金屬層123，其中，所述電路層121主要由正極銅箔121a和負極銅箔121b組成，該兩銅箔相互分離，串並後的LED連在該正極銅箔121a和負極銅箔121b之間。
[0022]如圖2和圖3所示，電容CYl是驅動電源11的電容，電容CY2和CY3是鋁基板12上正負極銅箔121a、121b和鋁基板12的其它層之間所形成的分布電容，當進行耐壓測試時，高壓儀20所輸出的高壓直接施加到電容CYl和CY2/CY3 (電容CY2和CY3並聯後的電容)之間，其等效原理圖如圖4所示。
[0023]假設耐壓測試時所施加的交流高壓為VC，則電容CYl上分到的電壓為VCY1，鋁基板12的分布電容(假設CY2=CY1)上分到電壓則為VCY2/2，則VC=VCY+VCY2/2。根據公式，電容容抗Xc=I/(2 JifC)，CY2/CY3電容容量越大則容抗越小，在串聯電路中分到的電壓也越小，CYl容量一般用1000p到2200P之間。假設CY2/CY3電容值與CYl相等，則鋁基板12分到的電壓與CYl電容分到的電壓相等，均為1/2的VC。若CY2/2大於CYl，則VCY2/2將小於VCY1，即鋁基板12上加的電壓低於一半的耐壓測試高壓值，因此，鋁基板12上的分布電容越大，則分到的電壓越低。
[0024]由於鋁基板12是由電路層121、絕緣層122和金屬層123三層結構所組成，兩塊平行的金屬板(電路層121和金屬層123)加上中間的介質(絕緣層122)就組成一個電容，因此，該鋁基板12的電容可由以下公式計算得出:C= eS/4 JiKcK電容計算公式)。其中，ε表示介質常數(也即絕緣層的介質常數)，S表示銅箔總面積(也即正極銅箔121a和負極銅箔121b的面積之和)，K表示靜電常數(絕緣層的靜電常數)，d表示極板間距離(也即絕緣層的厚度)，由上述公式可知，面積S越大，板距d越小，則電容量C就越大。
[0025]由於鋁基板12的耐壓值一般為2.0KV，而安規耐壓要求(即安規測試時所施加的電壓)一般為4KV，若要使鋁基板12滿足耐壓測試要求，則鋁基板12上加的電壓需等於或低於一半的耐壓測試高壓值，則CY2/CY3的容量(鋁基板12的電容容量)需大於CYl容量，也即ε S/4 π Kd ^ CY1，因此，可得知，要使得鋁基板12滿足安規耐壓要求，則鋁基板12上的銅箔總面積需滿足以下條件:S 3 4 Ji Kd*CYl/ ε。
[0026]對於正極銅箔121a和負極銅箔121b，若兩者的面積不同，則所形成的分布電容大小不同，那麼分到的電壓也就不同。如果負極銅箔121b的面積比正極銅箔121a的小，則其電壓比正極高，電源次級變壓器繞組和整流管導通，電壓被強行拉平到正極電壓，不會引起LED超壓死燈。而若正極電壓比負極電壓高時就有電流流過LED，在耐壓測試時LED會閃亮，電壓越高，LED越亮，當電壓大到一定程度而超出LED耐壓時，就會損壞LED的PN結；正極電壓比負極電壓高的另一種情況就是負極擊穿了，處於零電位，這時候正極只要分到極低的電壓也足以導致LED損壞。因此，為了降低耐壓測試時產生燈珠不良的風險，可將正極銅箔121a的總面積設計為大於或等於負極銅箔121b的總面積，本實施例中採用正極銅箔121a和負極銅箔121b面積相等的設計。
[0027]為了進一步提高鋁 基板12的性能，避免其被高壓擊穿，可對鋁基板12的爬電距離進行設計。對於常用的耐壓值為2.0KV的鋁基板12，其整板的爬電距離需設計為大於或等於2.0mm，如圖2所示，鋁基板12上的正極銅箔121a和負極銅箔121b均設計為矩形形狀，其與鋁基板12的邊緣的距離為Hl和H2，該距離Hl和H2的取值應大於或等於2.0mm。基於此設計可確保鋁基板12不存在薄弱環節，在電壓較高時不至於擊穿。
[0028]如上所述，本實用新型是對鋁基板的電路層進行特殊設計，通過加大正負極銅箔面積來加大鋁基板的分布電容，從而降低耐壓測試時施加在鋁基板兩端的電壓，使得燈具可在不引入新的元器件的情況下滿足耐壓測試要求。因此，本實用新型具有如下優點:無需引入新的電路元件，避免因增加元器件而增加生產成本和不良風險；無需以增厚絕緣層來提高耐壓要求，降低鋁基板的絕緣要求，提高散熱能力且可減少鋁基板材料成本；降低耐壓測試時出現燈珠不良的風險，提高生產效率，降低不良率。
[0029]以上結合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型並不局限於以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據 本實用新型的本質進行的修改、等效組合。
【權利要求】
1.一種用於耐高壓LED燈具的LED基板，所述耐高壓LED燈具包括驅動電源、散熱外殼及所述LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其特徵在於:所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S 3 4 π Kd*CYl/ ε，其中，S為正極銅箔和負極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數，d為絕緣層的厚度，CYl為驅動電源的電容，ε為絕緣層的介質常數。
2.如權利要求1所述的LED基板，其特徵在於:所述正極銅箔的面積大於或等於負極銅箔的面積。
3.如權利要求1或2所述的LED基板，其特徵在於:所述LED基板的耐壓值為2.0KV且其爬電距離大於或等於2.0mm。
4.一種耐高壓LED燈具，其包括驅動電源、散熱外殼及LED基板，所述LED基板包括電路層、絕緣層和金屬層，其特徵在於:所述電路層包括相互分離的正極銅箔和負極銅箔，所述銅箔的總面積滿足S 3 4 π Kd*CYl/ ε，其中，S為正極銅箔和負極銅箔的面積之和，K為絕緣層的靜電參數，d為絕緣層的厚度，CYl為驅動電源的電容，ε為絕緣層的介質常數。
5.如權利要求4所述的耐高壓LED燈具，其特徵在於:所述正極銅箔的面積大於或等於負極銅箔的面積。
6.如權利要求4或5所述的耐高壓LED燈具，其特徵在於:所述LED基板的耐壓值為.2.0KV且其爬電距離大於或等於2.0mm。
【文檔編號】F21V23/02GK203586129SQ201320689530
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】王興華, 汪華 申請人:深圳市九洲光電科技有限公司