Led照明燈具及其電源裝置的製作方法

2023-12-08 23:52:51

專利名稱：Led照明燈具及其電源裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED照明燈具及其電源裝置，尤其涉及一種可適用於 交流電源並具備高效率及低耗能特點的LED照明燈具及其電源裝置。
背景技術：
近年來，節能省碳的環保意識逐漸高漲，因而低耗能高亮度的LED照 明設備漸受矚目，並且在市場上存在著取代傳統白熾燈的可能性；再者，由 於近年來半導體工藝技術的進展，使得LED產業迅速地發展，其產品質量 從發光色的種類、亮度、持久度、發光效率等觀點來看，其性能凌駕於傳統 白熾燈之上；儘管如此，目前在辦公大樓、住宅大樓、公共建築物中所使用 的照明燈具仍然多以白熾燈為主。
一般而言，上述的照明燈具是直接連接至商用交流電源(日本國內 100V、美國110V、歐洲230V)進行照明用途，然而，若採用LED作為 照明燈具，必須以直流電源來予以驅動，因此必須先將所述商用交流電源轉 換為直流電源，但這將使得所述LED照明燈具的造價高昂且體積龐大。有 鑑於此，便有業者嘗試將LED照明燈具直接連接至商用交流電源予以使用， 相關i兌明如下。
請參考圖23，其為第一傳統LED照明燈具的電if各圖，所述LED照明燈 具包括 一橋式全波整流二極體2002、 一AC輸入端子2003、另一 AC輸 入端子2004、 一串聯電阻2005、 一恆流組件2006以及一 LED燈具2007， LED燈具2007由2 ~ 8個VF為2V的LED串聯而成，因此LED燈具2007 的Vp為4-16V,此外，在日本境內的商用交流電源的電壓為IOOV的情形 下，由所述橋式全波整流二極體2002所輸出的全波整流波形的峰值電壓約為140V。
另外，在所述LED燈具2007的LED的Vp為2V的情況下，驅動所述 LED燈具2007需要的Ip大約為10mA，故使所述串聯電阻2005和恆流組件 2006所承受的電壓為140V-2V= 138V，因此，有138Vxl0mA = 1.38W被 釋放出來，另一方面，發光所消耗的電力為2Vxl0mA = 0.02W，其效率為 0.02W/( 1.38W+0.02W) =0.014，所以其發光效率為1.4%,亦即有近99% 的熱量被釋放出來。
請參考圖24，其為第二傳統LED照明燈具的電路圖，所述LED照明燈 具包括 一橋式全波整流二極體2002、 一AC輸入端子2003、另一 AC輸 入端子2004、 一電壓調節器2105以及一限流電阻2106,其中，電壓調節器 2105是用於平衡全波整流AC波形的變動，因此所述LED照明燈具不需要 使用恆流組件2006，然而，雖然其發光穩定，但卻因為其運作是建立於電 壓的串聯調解的基礎上，所以電力效率與第 一 傳統LED照明燈具同樣低落。

發明內容
鑑於上述傳統LED照明燈具的缺陷，本發明提供了 一種LED照明燈具 及其電源裝置，以解決上述問題。
本發明的主要目的在於提供 一 種可適用於交流電源並具備高效率及低 耗能特點的LED照明燈具及其電源裝置。
為了達到上述發明目的，本發明採取以下的技術手段予以達成，其中本 發明的電源裝置包括
整流波形獲得裝置，是用於獲得交流電源的電壓整流波形；
電源輸出裝置，是由交流電源的電壓整流波形半周期以上的期望電壓值 中取得電力，以作為工作電源來輸出。.
另外，本發明的LED照明燈具，包括電源裝置部以及LED燈具，其 特徵在於所述LED燈具是由一個或一個以上串聯的LED所構成並連接於 所述電源裝置部的輸出端，所述電源裝置部獲得交流電源的電壓整形波形，
8並由所述交流電源的電壓整流波形半周期以上的期望電壓值中取得電力，以
作為驅動所述LED燈具電源。
因此本發明的LED照明燈具不4又可適用於交流電源，更可在本發明的 電源裝置的配合下，獲得高效率及低耗能的優勢，以改善傳統LED照明燈 具的缺陷。


圖1為本發明第一實施例的電路圖。
圖2為本發明第一實施例的電壓波形圖。
圖3為本發明第二實施例的電路圖。
圖4為本發明第二實施例的電壓波形圖。
圖5為本發明第二實施例的具體電路構造圖。
圖6為本發明第三實施例的電路圖。
圖7為本發明第四實施例的電5^圖。
圖8為本發明第四實施例的電壓波形圖。
圖9為本發明第四實施例的具體電路構造圖。
圖IO為本發明第五實施例的電路圖。
圖11為本發明第五實施例的開關電容降壓電路的動作說明圖。
圖12為本發明第五實施例的開關電容降壓電路的具體電路構造圖。
圖13為本發明第六實施例的電^各圖。
圖14為本發明第六實施例的開關電容降壓電路的具體電路構造圖。
圖15為本發明的LED照明燈具構造圖。
圖16為本發明的LED照明燈具的另一構造圖。
圖17為本發明的軟性印刷電路基板剖面圖。
圖18為本發明的軟性印刷電路基板的另一實施例剖面圖。
圖19為本發明的軟性印刷電路基板的再 一 實施例剖面圖。
圖20為本發明第七實施例的電^^圖。圖21為本發明的第七實施例的LED燈具及穩壓二極體的電流電壓關係圖。
圖22為本發明第八實施例的電5^圖。
圖23為第 一傳統LED照明燈具的電路圖。
圖24為第二傳統LED照明燈具的電路圖。
主要組件符號說明
102:橋式全波整流二極體
103:恆壓組件
104:串聯電阻
105:恆流組件
106: LED燈具
107:節點A
108:第一AC輸入端子
1081:節點B
109:第二AC輸入端子
201:電壓波形
202:電壓波形
303:電容
304:分壓電阻
305:分壓電阻
306: 1VddH電源線
307:電流;險測電^各
308:接地線
309:對應零點交叉的輸入電壓4企測電路 310:振蕩除頻電路 311:作用線 312:作用線313:作用線
314: 2VddL電源線
315:電感
316:開關組件
317:飛輪二極體
321:節點B
322:切換控制電^各
401:電壓波形
402:電壓波形
502:集成電路
609:輸入輸出電壓4全測電^各
620:電容
621:串聯阻抗
708:零交叉對策用的電阻
7]1:作用線
712: ON/OFF控制電路
715:節點B
716:電容
717:電容
801:電壓波形
802:電壓波形
1011:振蕩電路
1013:頻率信號控制電路
1018:開關電容降壓電路
1018a: HV輸入端子
1018b: HV輸出端子
1018c: LV輸出端子1018d:頻率輸入端子
1018e:反相頻率輸入端子
1018f:接地端子
1021:作用線
1023:作用線
1025:電阻
1300:集成電路
1301:開關電容降壓電路
1301a:ACH輸入端子
1301b:ACL輸入端子
1301c:HV輸出端子
1301d:LV輸出端子
1302:開關電容降壓電路
1302a:ACH輸入端子
1302b:ACL輸入端子
1302c:HV輸出端子
1302d:LV輸出端子
1307:阻止逆向電流的二極體
1308:阻止逆向電流的二;f及管
1501:金屬蓋
1502:外殼
1503:照明燈模塊
1503a:LED晶片
1504:電源裝置
1504a:全波整流橋式二才及管
1504b:IC晶片
1504c:電感1504d:電路基板
1504e:AC輸入引線
1504f:AC輸入引線
1504g:電源引線
1504h:電源引線
1601:軟性印刷電路基板
1604a:AC輸入端子
1604b:AC輸入端子
1604c:電源端子
1604d:電源端子
2001:穩壓二極體
2002:橋式全波整流二極體
2003:AC輸入端子
2004:AC輸入端子
2005:串聯電阻
2006:恆流組件
2007:LED燈具
2105:電壓調節器
2106:限流電阻
具體實施例方式
參見圖1，其為本發明LED照明燈具及其電源裝置的第一實施例的電 路圖，所述LED照明燈具及其電源裝置包括多個橋式全波整流二極體 (BrDl) 102、 一定電壓組件103、 一串4關電阻104、 一恆流組件(CRD; Current Regulated Diode ) 105、 一 LED燈具106、 一第一 AC輸入端子108、 一第二 AC輸入端子109、 一節點A 107以及一節點B 1081,其中，恆壓組 件103為穩壓二極體(Dzl ),第一 AC輸入端子108連接於交流電火線(HOTLINE),第二 AC輸入端子109則連接於交流電零線(COOL LINE) , AC 輸入電壓為100V。
LED燈具106的陽才及通過恆流組件105、串聯電阻104以及恆壓組件 103被連接至橋式全波整流二極體102的正極輸出端，LED燈具106的陰極 則連接至橋式全波整流二極體102的負極輸出端。
另外，LED燈具106是由一個LED或由多個LED串聯而成，且所述 LED照明燈具的電源裝置是由LED燈具106以外的電路部分所構成。
參見圖2,其為圖1中的節點A ( 107)以及節點B ( 1081 )的電壓波形 圖，其中縱軸表示電壓(V),橫軸表示時間(t),電壓波形201為節點A 107的電壓波形，電壓波形202為節點B 1081的電壓波形，AC輸入電壓的 峰值約140V,所述恆壓組件103的電壓為IOOV。
同時參見圖1及圖2，所述橋式全波整流二極體102將100V的AC輸 入電壓進4亍全波整流，而當100Hz全波整流波形大於100V時，恆壓組件103 便點亮LED燈具106，此時的亮滅期間的比率分配，也就是LED燈具106 的ON/OFF的工作周期為6: 4,使得LED燈具106在發光不感到閃爍的範 圍內的電力高效率化。
此外，LED燈具106、恆流組件105以及串聯電阻104的電壓只超過恆 壓組件103的電壓約40V,並且通過恆流組件105針對LED燈具106的通 過電流來進行恆流化的動作。
參見圖3,其為本發明LED照明燈具及其電源裝置第二實施例的電路 圖，所述LED照明燈具及其電源裝置包括電容303、兩個分壓電阻304、 305、 1VddH電源線306、電流衝會測電路307、接地線308、對應零點交叉的 輸入電壓4企測電路309、振蕩除頻電^各310、三條作用線311、 312、 313、 2VDDL電源線314、電感315、由N通道型MOSFET製成的開關組件316、 飛輪二極體317、切換控制電路322、節點A 107以及節點B321，另外，圖 1與圖3中相同的符號與標號代表相同的組件。
其中，兩個分壓電阻304、 305串聯連接，從而將橋式全波整流二才及管102的輸出電壓進行分壓，所以其分壓點連接至對應零點交叉的輸入電壓檢
測電路309的輸入端、振蕩除頻電路310的工作電源輸入端以及2VDDL電 源線314，電容303則淨皮連接至同一分壓點和接地之間。
另外，LED燈具106在本實施例中是由2-8個LED串耳關而成，LED 燈具106、電感315以及開關組件316串聯連接並且插入至1VDDH電源線 306以及接地線308之間；電流檢測電路307則插入至兩段1VDDH電源線 306之間；飛輪二極體317並聯連接至LED燈具106與電感315的串聯電i 各。
此外，切換控制電路322從2VDDL電源線314接受工作電源而從電流 檢測電路307、對應零點交叉的輸入電壓檢測電路309以及振蕩除頻電路310 接受信號，以控制如後述的ON、 OFF。
參見圖4，其為圖3中所示節點A107以及節點B321的電壓波形圖， 其中縱軸表示電壓(V),橫軸表示時間(t),電壓波形401為節點A 107 的電壓波形，電壓波形402為節點B 321的電壓波形，AC輸入電壓的峰值 約140V。
同時參見圖3及圖4,當節點A107的輸入電壓從0V上升至40V時， 切換控制電路322開始工作，而當電壓下降為40V時，切換控制電路322 便停止工作；並且，兩個分壓電阻304、 305的分壓點電壓為5V，因此切換 控制電^各322動作時的ON電壓，亦為5V。
橋式全波整流二極體102將100V的AC輸入電壓進行全波整流，並且 當全波整流波形大於40V時，通過切換控制電路322使得開關組件316控 制LED燈具106的0N、 OFF狀態，也就是i兌，開關組件316的ON、 OFF 頻率即為LED燈具106的ON、 OFF頻率，所述頻率為40KHz，藉此使得 LED燈具106在發光不感到閃爍的範圍內的電力高效率化。
另外，切換控制電路322針對LED燈具106的通過電流進行恆流化的 動作，所以即使構成LED燈具106的LED數量有所改變，其通過的電流也 會因為恆流化而相同。電容303經由兩個分壓電阻304、 305來進行電壓分 壓的動作，且由於電壓不超過5V，因此可解決耐低壓的問題，且由於能夠完成對應零點交叉的輸入電壓^r測電路309、振蕩除頻電路310以及切換控 制電路322的電源供給，所以也可解決低容量的問題。
然而，上述"恆流"指的是平均電流的恆流，在本實施例中，是使用振 蕩電路來切換，若以恆定10mA的電流為例，如果峰值電流為30mA，以30% 的工作周期來驅動的話，則平均即為10mA;就用於LED的發光用途而言， 此為較為理想的驅動方式，因為LED的電流亮度特性相對於人們所感受到 的亮度，是超線性(super linear)而不是線性(linear)的。
舉例而言，在電流為2倍的情況下，LED的亮度為2"倍，這是因為人 們眼睛所見，仍殘留著峰值的亮度，所以若將驅動LED的峰值電流設定為 比相同平均電流的DC電流高(此稱為脈衝驅動)，人們則會感到較為明亮， 如此便能夠在使用較少電力的情況下得到相同感覺的亮度。然而，所述脈衝 驅動必須是100Hz以上，藉以避免LED閃爍的情形，故在後述的具有振蕩 電if各的第三及第五實施例中，亦同樣地有效，在第四及第六實施例中，雖無 振蕩電路，但只要以100Hz以上來工作，則仍然同樣有效。
在此，以電阻分壓來構成2Vdd電源並且將輸入^t奪值電壓140V的工作
輸入電壓VDET設定成40V，然而，對於如此的輸入，因為將VoET設定為10%
以上，所以會使切換調節器的ON/OFF比率極端地小，因而能輕鬆地確保電 路設計上的容限。
另一方面，切換頻率時如果特別提高VDET,如AC頻率100Hz，則會造 成LED出現閃爍，所以當AC頻率在50Hz以下時，肉眼能夠感到此閃爍； 在此情況下，通過將工作輸入電壓Vdet減小至3~40V，則即使AC頻率在 50Hz以下，也完全不須擔心會有閃爍現象發生。
參見圖5,其為本發明第二實施例的具體電路構造圖，所述LED照明 燈具及其電源裝置更包括 一集成電路502，集成電路502的開關組件316 可以是集成電路502以外的結構，另外，圖5與圖3中相同的符號與標號代 表相同的組件。
參見圖6，其為本發明LED照明燈具及其電源裝置的第三實施例的電路圖，所述LED照明燈具及其電源裝置包括輸入輸出電壓檢測電路609、 電容620以及串聯阻抗621，另外，圖6與圖3中相同的符號與標號代表相 同的組件，但開關組件316是由PNP型電晶體製成的。
LED燈具106連結於橋式全波整流二極體102的正極輸出端，電流檢 測電^各307則連結於橋式全波整流二極體102的負極輸出端；電感315設置 於開關組件316及LED燈具106之間，串聯阻抗621則設置於電感315及 LED燈具106之間。
輸入輸出電壓檢測電路609 4企測輸出電壓，並將輸出電壓的4企測值和輸 入電壓的檢測值傳給切換控制電路322、以作為一限幅器(Limiter)，並且 作為電壓反饋型的切換電源來控制切換控制電路322。
也就是說，輸入輸出電壓檢測電路609是作為將LED燈具106的輸出 電壓保持穩定的輸出電壓調節器，當輸出電壓為16V而LED燈具106為2V 時，若負載超過10mA,則輸出電壓成為2V,換言之，輸入輸出電壓片全測電 路609在輸出電壓介於2V~ 16V時，進行10mA的恆流動作。再者，開關 組件316亦可為N通道型MOSFET或PNP型MOSFET。
參見圖7,其為本發明LED照明燈具及其電源裝置的第四實施例的電 路圖，所述LED照明燈具及其電源裝置包括零交叉對策電阻708、作用線 711、 ON/OFF控制電路712、電容716、 717以及節點B 715，另外，圖7 與圖6中相同的符號與標號代表相同的組件。
然而，電容716與開關組件316可達到輸出電壓平滑化的功能，電容 717和串聯電阻共同構成充放電電路，而LED燈具106在本實施例中是由2 個至數百個LED串聯連接而成，且ON/OFF控制電路712從輸入輸出電壓 檢測電路609接受信號以控制開關組件316。
也就是說，在本實施例中，為了自然降低消耗電流，因而延長開關組件 316的OFF時間，此時，電源供給電容716、 717而點亮LED燈具106,而 在ON/OFF控制電路712的設定上，開關組件316的ON、 OFF電壓可設定 為ON電壓30V、 OFF電壓16V,所以開關組件316可採用耐壓小的電晶體。參見圖8,其為圖7中的節點A 107以及節點B715的電壓波形圖，其 中縱軸表示電壓(V),橫軸表示時間(t)，電壓波形801為節點A 107的 電壓波形，電壓波形802為節點B 715的電壓波形，AC輸入電壓的峰值約 l術。
同時參見圖7至圖9，圖9為本發明第四實施例的具體電路構造圖，且 圖9與圖7中相同的符號與標號代表相同的組件，其中，在ON/OFF控制電 路712上，AC輸入電壓的峰值約140V,當輸入電壓(節點A 107的電壓) 從0V上升到30V時，開關組件316為ON，當輸入電壓超過30V時，開關 組件316為ON，然後，節點B715電壓下降至16V,開關組件316為OFF， 再下降至16V以下時，則開關組件316再度為ON。
也就是說，在本實施例中，橋式全波整流二極體102將AC輸入電壓進 行全波整流，通過ON/OFF控制電路712，當全波整流波形處於30V以下 且輸出電壓下降至16V時，開關組件316為ON狀態，之後，當全波整流波 形到達30V，電源供給至電容716、 717時，LED燈具106即在低電力耗損 的情況下,皮連續地點亮。
再者，ON/OFF控制電路712的運轉以及運轉停止電壓能夠任意地設定 在點亮LED燈具106所需的最低電壓，並且，對LED燈具106的供給電流 也可通過串聯電阻621及電容716、717而任意設定，所以構成LED燈具106 的LED串聯個數可高達100個。
參見圖10,其為本發明LED照明燈具及其電源裝置的第五實施例電路 圖，所述LED照明燈具及其電源裝置包括振蕩電路1011、頻率信號控制 電^各1013、開關電容降壓電路1018、作用線1021、 1023以及增殖電阻1025, 另外，圖10與圖1、圖6及圖9中相同的符號與標號代表相同的組件，在 此實施例中，LED燈具106的電源供給ON、 OFF控制、電壓降壓功能以及 恆流控制等動作由開關電容降壓電^各1018來執行。
開關電容降壓電路1018接受來自頻率信號控制電路1013及電流4企測電 路307的信號、進而控制來自恆流組件105的橋式全波整流二極體102的正極輸出，藉以點亮LED燈具106。
開關電容降壓電路1018包括HV輸入端子1018a、HV輸出端子1018b、LV輸出端子1018c、頻率輸入端子1018d、反相頻率輸入端子1018e以及才妄地端子1018f;其中，HV輸入端子1018a通過恆流組件105連接在正極輸出端上，HV輸出端子1018b連接於LED燈具106的陽極，LV輸出端子1018c則通過電流檢測電路307連接於LED燈具106的陰極，並且，頻率輸入端子1018d與反相頻率輸入端子1018e分別連接至頻率信號控制電路1013的頻率輸入端子與反相頻率輸出端子上，最後，接地端子1018f則連接至接地線308上。
再者，振蕩電路1011通過兩個分壓電阻304、 305將電壓分壓後輸出，進而將預設的振蕩信號輸出至作用線1023,頻率信號控制電路1013則接受來自作用線1021、 1023的電流以及振蕩信號、而將依照電流檢測信號值所調控的頻率信號傳送至開關電容降壓電^各1018,此外，增殖電阻1025淨皮並聯連接至LED燈具106， LED燈具106由2 8個串聯連接的LED構成。
參見圖11,其為開關電容降壓電路1018的動作說明圖，其中，SW廣SWh為開關，CPTi CPTn為電容，另外，HV輸入端子1018a、 HV輸出端子1018b、LV輸出端子1018c、頻率輸入端子1018d、反相頻率輸入端子1018e以及"t妄地端子1018f則與圖IO相同。
其中，頻率輸入端子1018d輸入了將各開關SW廣SW2n切換至狀態1的頻率信號，且反相頻率輸入端子1018e輸入了將各開關SW!-SW2n切換至狀態2的頻率信號。
狀態1時，電容CPT
CPTn串聯連接而設置於HV輸入端子1018a及接地端子1018f之間的開關SW廣SW^上；狀態2時，電容CPT廣CPTn並聯連接而設置於HV輸出端子1018b及LV輸出端子1018c之間的開關SWj ~SWh上。開關SW廣SW^另與HV輸入端子1018a、 HV輸出端子1018b、LV輸出端子1018c及接地端子1018f連接。
同時參見圖IO及圖11，狀態1時，串聯連接的電容CPT廣CPTn通過HV輸入端子1018a連接至1VddH電源線306，以點亮LED燈具106;狀態2時，並聯連接的電容CPT廣CPTn通過HV輸出端子1018b連接至LED燈具106的陽才及，以點亮LED燈具106。
所以在狀態1及狀態2中，通過輸入至頻率輸入端子1018d的頻率信號以及輸入至反相頻率輸入端子1018e的反相頻率信號，開關SW, SW2n一皮以預_沒的頻率交替重複地切換控制，所以所述電容CPT1 ~ CPTn侵j皮以預i殳的頻率重複地進行充》文電動作以點亮LED燈具106。
LED燈具106的ON、 OFF頻率，如40KHz,通過頻率信號控制電路1013來達到發光而不感到閃爍的範圍內的電力高效率化。
頻率信號控制電路1013接受來自電流檢測電路307的信號來設定正確頻率的頻率信號與反相頻率信號，開關電容降壓電路1018的輸出電壓以電容CPT^ ~ CPTn的電容量來設定。
故通過開關電容降壓電路1018，不需要使用變壓器或電感315,亦不需要使用高耐壓性開關組件，便可將商用電源的電壓降低至適合LED燈具106的低電壓，也就是說，以電壓反饋控制的電壓調節器便能夠達到將AC配接器電源的小型化、低成本化的效果。
參見圖12，其為開關電容降壓電路1018的具體電路構造圖，其中，NMOS廣NMOSn為各N型通道的MOSFET,另外，圖12與圖11中相同的符號與標號代表相同的組件，所述開關電容降壓電路適用於單片半導體集成電路，所以可通過更多數量的串聯電容並降低電容的耐壓而使絕緣層的厚度更薄，由此將可縮小其面積。
參見圖13，其為本發明LED照明燈具及其電源裝置第六實施例的電路圖，所述LED照明燈具及其電源裝置包括恆流組件105、由2 ~ 8個LED串聯的LED燈具106、第一AC輸入端子108、第二AC輸入端子109、印刷電阻1025、集成電路1300、開關電容降壓電路1301、 1302以及阻止逆向電流的二極體1307、 1308，其中，AC輸入電壓為100V,第一AC輸入端子108連接於交流電火線，第二AC輸入端子109連接於交流電零線。
20開關電容降壓電^各1301、 1302由第一 AC輸入端子108與第二 AC輸入端子109獲得AC輸入、而將直流輸出DCouT給予LED燈具106而使其點亮。
開關電容降壓電路1301、 1302包括ACH輸入端子1301a、 1302a、ACL輸入端子1301b、 1302b、 HV輸出端子1301c、 1302c以及LV輸出端子1301d、 1302d; ACH輸入端子1301a、 1302a與ACL輸入端子1301b、1302b為交叉連接，也就是說，ACH輸入端子1301a與ACL輸入端子1302b被連接至第一AC輸入端子108,ACH輸入端子1301b與ACL輸入端子1302a被連接至第二 AC輸入端子107。
另一方面，開關電容降壓電路1301的HV輸出端子1301c通過阻止逆向電流的二極體1307連接至LED燈具106的陽極；開關電容降壓電路1302的HV輸出端子1302c通過阻止逆向電流的二極體1308也連接至LED燈具106的陽極。
開關電容降壓電^各1301的LV輸出端子1301d及開關電容降壓電^各1302的LV輸出端子1302d被連通並通過上述恆流組件，被連接至LED燈具106的陰極；印刷電阻1025的一端則通過上述恆流組件並聯連接至LED燈具106, LED燈具106由2~ 8個LED串聯而成。
參見圖14,其為開關電容降壓電路1301、 1302的具體電路構造圖，其中，PM0S廣PM0S2n為P通道型MOSFET， CPT! ~ CPT2n為電容，DiR1 ~Di^+t為整流二極體，另外，圖14與圖13中相同的符號與標號代表相同的組件。
其中，P通道型MOSFET PMOSi ~ PMOS2。在各對冊極上正電壓為OFF,負電壓為ON,電容CPT! ~ CPT2n設置於ACH輸入端子1301a、 1302a及ACL輸入端子1301b、 1302b之間並且串聯連接於AC輸入的正極；電容CPTi CPT2n也設置於HV輸出端子1301c、 1302c及LV輸出端子1301d、 1302d之間的P通道型MOSFET PMOS! ~ PMOS2n上並且並聯連接於AC輸入的負極；同時參見圖13及圖14,開關電容降壓電路1301、 1302在AC輸入的正極上，由所述串聯連接的電容CPTi CPT。透過ACH輸入端子1301a連接至第一 AC輸入端子108上，進而向ACL輸入端子1301b通電來各自被充電。
另夕卜，在AC輸入的負極上，所述並聯連接的電容CPT, ~ CPTn通過HV輸入端子1301c及反向二極體1307連接至LED燈具106的陽極，並且向LV輸出端子1301d釋放電流，再通過50Hz的交流電流點亮LED燈具106;再者，開關電容降壓電路1302在AC輸入的正、負極上與開關電容降壓電路1301的相位相差90度，並以50Hz的交流電流點亮LED燈具106;因此，LED燈具106可以100Hz的交流電流來點亮而使得發光並且達到不感到閃爍的範圍內的電力高效率化。
開關電容降壓電^各1301、 1302因為所述P通道型MOSFET PMOS! ~PMOS^的ON、 OFF切換，所以不需要控制脈衝，並且開關電容降壓電路1301、 1302的輸出電壓依據電容CPT, ~ CPTn的電容量予以適當地設定。
故依照開關電容降壓電路1301、 1302的構造，不需要使用變壓器或電感，亦不需要使用高耐壓性切換組件，便可將商用電源的電壓降低至適合LED燈具106的低電壓以點亮LED燈具106。
另外，在本實施例中，不需要使用橋式全波整流二極體，也就是說，本實施例使用電壓反饋控制而非電流反饋控制的電壓調節器，因此可以達成AC配接器電源的小型化與低成本化；然而，在本實施例中，恆流組件105亦可i殳在LED燈具106的陽^l側，並可省去逆向電流阻止二4^管1307、 1308，且可在集成電路1300外，構成印刷電阻1025及恆流組件105。
參見圖15，其為本發明LED照明燈具的構造圖，其中，(a)為正面圖、(b)為背面圖、(c)為右側面圖、(d)為(c)中的D-D剖面圖，所迷LED照明燈具包括E-IO型金屬蓋1501、連接至金屬蓋1501的合成樹脂或玻璃制外殼1502以及覆蓋於外殼1502前端面的照明燈模塊1503。
照明燈模塊1503設有等距設置的8個同心圓，各同心圓上設有一LED晶片1503a,各LED晶片1503a串聯連接至一電源裝置1504的輸出端上。 電源裝置1504包括全波整流才喬式二極體1504a、IC晶片1504b、電感1504c、 電路基板1504d、 AC輸入引線1504e、 1504f以及電源引線1504g、 1504h。
若將所述LED照明燈具以金屬蓋1501置入商用交流電源輸入腳座，所 述商用交流電源通過AC輸入引線1504e、 1504f供給至電源裝置1504而使 照明燈才莫塊1503的LED晶片1503a同時點亮而發光照明。
參見圖16,其為LED照明燈具的另一構造圖，所述LED照明燈具包括 軟性印刷電路基板1601、 AC輸入端子1604a、 1604b以及電源端子1604c、 1604d,其中，圖16與圖15中相同的符號與標號代表相同的組件。另外，
圖17為軟性印刷電^各基板1601的沿I-i線、n-n線、m-in線的剖面圖。
同時參見圖16及圖17，其採用軟性印刷電路基板1601,可將其彎曲成 為S字狀或Z字狀以節省空間以及跳線。
另外，圖18為軟性印刷電路基板1601另一實施例的沿I-I線、II-II 線、III-III線的剖面圖；圖19為軟性印刷電路基板1601再一實施例的沿I -I線、II-II線、III-III線的剖面圖。
參見圖15至圖19，電源端子1604c、 1604d"i殳置於照明燈才莫塊1503旁、 而且分別設置於軟性印刷電路基板1601的兩側，AC輸入端子1604a、 1604b 分別設置於軟性印刷電路基板1601的內、外側。這樣，能夠加長AC輸入 端子1604a、 1604b以及電源端子1604c、 1604d的距離以確保絕緣性。
參見圖20,其為本發明LED照明燈具及其電源裝置第七實施例的電路 圖，所述LED照明燈具及其電源裝置包括第一AC輸入端子108、第二 AC輸入端子109、設置於第一 AC輸入端子108與第二 AC輸入端子109 之間的橋式整流二極體102、連4妄於橋式整流二才及管102的恆流組件105、 串if關於恆流組件105的LED燈具106以及並耳關於LED燈具106的穩壓二^L 管2001。
同時參見圖20及圖21,圖21為本發明第七實施例的LED燈具106及 穩壓二極體2001的電流電壓關係圖，在本實施例中，當施加至LED燈具106的電壓未達到預設電壓VF時，由於電流流至穩壓二極體2001以防止LED 燈具106的暗點亮，並且一旦當過大電流流至LED燈具106時，穩壓二^L 管2001即可分擔所述過大電流而保護LED燈具106。
也就是說，在圖21的區域S中，電壓比LED燈具106的順向下降電壓 VF小，所以LED燈具106不會點亮，但即使將第一 AC輸入端子108與第 二 AC輸入端子107的開關關閉，也會有約100至500pA的電流因高阻抗而 流至電路中，使得在區域S中，穩壓二極體2001的電流不流至LED燈具 106而能夠防止暗點亮；另一方面，當電流為10mA時，LED燈具106的順 向下降電壓VF會超過電壓範圍W而使LED燈具106點亮；再者， 一旦電 流超過範圍W而成為過大電流，則穩壓二極體2001可分擔所述過大電流而 保護LED燈具106。
此外，穩壓二極體2001的穩壓電壓必須超過LED燈具106的順向下降 電壓VF的10%,也必須j氐於LED燈具106的順向下降電壓VF的30%,若 小於10%則無法有效地防止暗點亮，若大於30%則無法充分地分擔過大電流 而保護LED燈具106。
參見圖22,其為本發明LED照明燈具及其電源裝置第八實施例的電路 圖，所述LED照明燈具及其電源裝置包括多個相互串聯連接的LED燈具 106、並聯連接至各LED燈具106的穩壓二極體2001以及恆流組件105,在 此實施例中，即使任一LED燈具106被切離而暗滅，也因為有恆流組件105 在電流流經並聯於LED燈具106的穩壓二極體2001時使穩壓二極體2001 擊穿(breakdown)，因而可維持剩餘的LED燈具106的點亮狀態。
權利要求
1、一種電源裝置，其特徵在於包括整流波形獲得裝置，是用於獲得交流電源的電壓整流波形；電源輸出裝置，是於交流電源的電壓整流波形半周期以上的期望電壓值中取得電力，以作為工作電源來輸出。
2、 一種電源裝置，其特徵在於包括橋式整流用二極體、振蕩電路、頻率 信號控制電路以及開關電容降壓電路，所述開關電容降壓電路包括多個串聯 連接的切換開關以及設置於所述切換開關之間的電容，各切換開關是通過所述 頻率信號控制電路，於一邊的位置上對電容充電並於另一邊的位置上從電容放 電，進而使所述切換開關可在兩個位置上進行切換的動作。
3、 一種電源裝置，其特徵在於包括振蕩電路、頻率信號控制電路以及兩 個開關電容降壓電路； 一開關電容降壓電路一邊的高電壓側輸入端子以及另一 邊的低電壓側輸入端子連接至一電源裝置一邊的輸入端子上；另一開關電容降 壓電路一邊的低電壓側輸入端子以及另一邊的高電壓側輸入端子連接至所述電 源裝置另一邊的輸入端子上。
4、 一種LED照明燈具，其特徵在於包括電源裝置以及LED燈具，所述 LED燈具由一個或一個以上串聯的LED構成並連接於所述電源裝置的輸出端， 所述電源裝置獲得交流電源的電壓整形波形，並於所述交流電源的電壓整流波 形半周期以上的期望電壓值中取得電力，以作為驅動所述LED燈具的電源。
5、 如權利要求4所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置串聯 於橋式整流二極體以及作為低電壓組件的穩壓二極體，所述橋式整流二極體將 輸入電壓整流之後，所述穩壓二極體即於一預設電壓值以上獲取電力以點亮所 述LED照明燈具。
6、 如權利要求4所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設置 於軟性印刷電路基板上，並呈S字型。
7、 如權利要求6所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設有 端子，並將AC輸入端子的一邊，設置在所述軟性印刷電路基板的表層，另一邊則設置在所述軟性印刷電路基板的裡層。
8、 如權利要求7所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置發出 峰值高於平均值電流的脈衝電流，所述脈衝電流的頻率為100Hz以上。
9、 一種LED照明燈具，其特徵在於包括電源裝置、LED燈具以及穩壓 二極體；所述LED燈具由一個或一個以上串聯的LED構成並連4妄於所述電源 裝置的輸出端，並且所述LED燈具為多個且與所述穩壓二極體並聯連接。
10、 如權利要求9所述的LED照明燈具，其特徵在於，進一步包括串聯連 接於所述電源裝置的輸出端與所述LED燈具的恆流組件。
11、 如權利要求10所述的LED照明燈具，其特徵在於所述穩壓二極體 的穩壓電壓高出所述LED燈具的順向下降電壓的10%,並小於所述LED燈具 的順向下降電壓的30%。
12、 一種LED照明燈具，其特徵在於包括電源裝置以及LED燈具，所 述LED燈具由一個或一個以上串聯的LED構成並連接於所述電源裝置的輸出 端，所述電源裝置進一步包括電流檢測電路、輸入電壓檢測部、振蕩電路、 開關電路以及開關組件，所述開關電路接受來自所述電流檢測電路以及所述輸 入電壓檢測部的信號，藉以控制所述開關組件的ON、 OFF狀態。
13、 如權利要求12所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置獲 得交流電源的電壓整形波形，並於所述交流電源的電壓整流波形半周期以上的 期望電壓值中取得電力，以作為驅動所述LED燈具的電源。
14、 如權利要求13所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設 置於軟性印刷電路基板上，並呈S字型。
15、 如權利要求14所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設 有端子，並將AC輸入端子的一邊，設置在所述軟性印刷電路J^反的表層，另 一邊則設置在所述軟性印刷電路基板的裡層。
16、 如權利要求15所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置發 出峰值高於平均值電流的脈衝電流，所述脈衝電流的頻率為100Hz以上。
17、 一種LED照明燈具，其特徵在於包括電源裝置以及LED燈具，所述LED燈具由一個或一個以上串聯的LED構成並連接於所述電源裝置的輸出 端，所述電源裝置進一步包括輸入輸出電壓檢測部、振蕩電路、開關控制電 路、開關組件以及電流檢測電路，所述開關控制電路接受來自所述輸入輸出電 壓檢測部以及所述電流檢測電路的信號，藉以控制所述開關組件的ON、 OFF 狀態。
18、 如權利要求17所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設 置於軟性印刷電路基板上，並呈S字型。
19、 如 f又利要求18所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置i殳 有端子，並將AC輸入端子的一邊，設置在所述軟性印刷電路基板的表層，另 一邊則設置在所述軟性印刷電路基板的裡層。
20、 如權利要求19所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置發 出峰值高於平均值電流的脈衝電流，所述脈衝電流的頻率為100Hz以上。
21、 一種LED照明燈具，其特徵在於包括電源裝置以及LED燈具，所 述LED燈具由一個或一個以上串聯的LED構成並連接於所述電源裝置的輸出 端，所述電源裝置進一步並包括整流橋式整流器、電流檢測電路、輸入電壓 檢測部、振蕩電路、開關電路以及開關組件，所述開關電路接受來自所述電流 檢測電路以及所述輸入電壓檢測的信號，藉以控制所述開關組件的ON、 OFF 狀態，並且於所述開關組件與所述LED燈具之間設有電容，當所述開關組件開 啟時將對所述電容充電，當所述開關組件關閉時將從所述電容供給電力至所述 LED燈具。
22、 如權利要求21所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設 置於軟性印刷電路基板上，並呈S字型。
23、 如權利要求22所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設 有端子，並將AC輸入端子的一邊，設置在所述軟性印刷電路基板的表層，另 一邊則設置在所述軟性印刷電路基板的裡層。
24、 如權利要求23所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置發 出峰值高於平均值電流的脈衝電流，所述脈衝電流的頻率為100Hz以上。
25、 一種LED照明燈具，其特徵在於包括電源裝置以及LED.燈具，所 述LED燈具由一個或一個以上串聯的LED所構成並連接於所述電源裝置的輸 出端，再者，所述電源裝置進一步包括橋式整流二極體、振蕩電路、頻率信 號控制電路以及開關電容降壓電路，其中，所述開關電容降壓電路進一步包括 多個串聯連接的切換開關以及設置於所述切換開關之間的電容，所述各切換開 關通過所迷頻率信號控制電路，於一邊的位置上對電容充電並於另一邊的位置 上從電容》文電以驅動所述LED燈具，進而使所述切換開關可在兩個位置上進行 切換的動作。
26、 如權利要求25所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設 置於軟性印刷電路基板上，並呈S字型。
27、 如權利要求26所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置i殳 有端子，並將AC輸入端子的一邊，設置在所述軟性印刷電路基板的表層，另 一邊則設置在所述軟性印刷電路基板的裡層。
28、 如權利要求27所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置發 出峰值高於平均值電流的脈衝電流，所述脈沖電流的頻率為100Hz以上。
29、 一種LED照明燈具，其特徵在於包括電源裝置以及LED燈具，所 述LED燈具由一個或一個以上串聯的LED構成並連接於所述電源裝置的輸出 端，所述電源裝置進一步包括振蕩電路、頻率信號控制電路、電流檢測電路 以及兩個開關電容降壓電路，其中， 一開關電容降壓電路一邊的高電壓側輸入 端子以及另一邊的低電壓側輸入端子連接至所述電源裝置一邊的輸入端子上； 另 一開關電容降壓電路一邊的低電壓側輸入端子以及另 一邊的高電壓側輸入端 子連接至所述電源裝置另一邊的輸入端子上。
30、 如權利要求29所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設 置於軟性印刷電路基板上，並呈S字型。
31、 如權利要求30所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置設 有端子，並將AC輸入端子的一邊，設置在所述軟性印刷電路基板的表層，另 一邊則設置在所述軟性印刷電路基板的裡層。
32、如權利要求31所述的LED照明燈具，其特徵在於所述電源裝置發 出峰值高於平均值電流的脈衝電流，所述脈衝電流的頻率為100Hz以上。
全文摘要
本發明公開了一種LED照明燈具及其電源裝置，所述電源裝置包括用於獲得交流電源的電壓整流波形的整流波形獲得裝置，以及由交流電源的電壓整流波形半周期以上的期望電壓值中取得電力的電源輸出裝置；所述LED照明燈具包括電源裝置部以及LED燈具，所述電源裝置部由一交流電源的電壓整流波形半周期以上的期望電壓值中取得電力，以作為驅動所述LED燈具的電源；故所述LED照明燈具可適用於交流電源，並具備高效率及低耗能的優勢。
文檔編號H02M7/08GK101630920SQ20091020346
公開日2010年1月20日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者溫雅雄 申請人:立明股份有限公司