獨立自供電的led圖文式排列的照明用led燈的製作方法

2023-10-08 01:17:59 1

專利名稱：獨立自供電的led圖文式排列的照明用led燈的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於開關電源技術領域和LED照明燈具設計技術領域。
背景技術：
LED燈的驅動電路，一般採用開關電源(穩壓)加恆流電路。開關電源工作時，自身也需要有一個相對穩定的工作電壓，向開關電源自身供電即所謂自供電。目前開關電源的自供電有以下兩種方式(不包括直接利用輸入的直流電壓等方式)第一種方式是在變壓器或電感器上設置饋電繞組，該繞組的感應電壓經整流、濾波、穩壓等電路給開關電源自身供電。為了在輕負載乃至空載時，電路仍能得到自供電，就需要在開關電源內部設置附加負載，這附加負載的功耗及其所引起的轉換損耗也就被浪費掉了。第二種方式是在申請號為「201010109158. 4」的專利申請文件中涉及的負載饋電方式，儘管這種方式的電能利用率很高，但這種方式有其應用場合的局限性饋電電流不得小於自供電所需的電流，當負載較輕(如將燈光調到亮度較低)和空載(如關燈待機) 時，這種方式就不適用了。儘管在顯示領域已有LED顯示屏，在廣告領域有由LED組成圖形文字的廣告招牌， 但在LED照明領域，LED的排列通常是在結構空間內均勻分布。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題有以下兩個方面一、在開關電源方面，如何避免因自供電的需要而設置的附加負載所帶來的電能的浪費，從而提高整機的轉換效率？二、在LED照明燈具設計方面，如何使LED的排列更有創意？為了解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案一、在開關電源方面，本實用新型公開了一種獨立自供電技術方案設置一套獨立的DC-DC(直流-直流)轉換電路即自供電電路，專門給開關電源(包括自供電電路)自身提供穩定的工作電壓，該自供電電路獨立工作，不受主開關電路的控制，與負載無直接關係。無需設置附加負載，即使輸出空載，也能保證整機電路正常穩定地工作。如圖1所示，整套開關電源電路由輸入電路、獨立自供電電路、主開關電路構成， 其中，輸入電路包含整流、濾波等電路，獨立自供電電路向自身和主開關電路供電，主開關電路向負載供電。DC-DC轉換電路的應用已很普及，其工作原理即獨立自供電電路的工作原理，這裡不作說明。一、在LED照明燈具設計方面，本實用新型公開了一套將LED進行圖文式排列的技術方案，即將LED排列成各種圖案或文字。圖案或文字有以下幾種表現形式(1)陽式圖文以LED點陣構成點、線條、筆劃，並進一步構成圖案或文字(如圖2， 圖中一個黑色小方塊代表一隻LED，下同)，也可對圖案的空白處以LED點陣進行填充。(2)陰式圖文以LED點陣構成背景，以空缺位構成圖案或文字(如圖3)。(3)空心式圖文以LED點陣勾畫出線條和筆劃的輪廓，並進一步構成圖案或文字 (如圖4)。(1)彩色圖文由多種顏色的LED構成圖案或文字，使圖案或文字的色彩更豐富、 當紅、綠、藍三基色亮度的比例適當時，可以得到白光的照明效果；當某種或某幾種顏色更亮時，可以得到特殊的照明效果。由LED排列成的文字，可以是漢字，也可以是外文；可以是單個的字，也可以是詞或短語。排列成各種圖案或文字的LED點陣，在電氣連接上分組串聯，每組所串聯LED的數目與驅動電壓相適應，且每組以固定或可調的恆流電路驅動。採用本實用新型所公開的獨立自供電技術方案的有益效果是省掉了附加負載， 避免了附加負載所帶來的電能的浪費，提高了整機的轉換效率，同時，獨立自供電電路的轉換效率也高於一般的饋電繞組式的自供電電路，可以明顯降低待機功耗(最低的待機功耗不超過40mW)。該技術方案適用於有輕載狀態的電器和有待機狀態的電器，如電視機、電腦、空調、冰箱、洗衣機、電磁爐、微波爐、路燈、過道燈、消防應急燈、安全通道指示牌、充電器、電源適配器等目前用於白熾燈的感應視時開關，其待機功耗約為200mW，如果以採用本技術方案設計的帶感應延時開關功能的LED燈(待機功耗約為40mW)，取代目前的感應延時開關加白熾燈，則不僅亮燈時節能80%，而且待機功耗也明顯降低。由於全球這類電器數量龐大，採用本技術方案，將為節能減排作出重大貢獻。獨立自供電電路所用元器件的成本，按目前的市價，約需3元人民幣由於有明顯的節能效果，採用本技術方案的產品與其所替代的產品相比，成本增加點是可以接受的，從長遠看，在經濟上也是合算的。採用本實用新型所公開的LED圖文式排列的技術方案的有益效果是使LED的排列更有創意，使照明燈具增添了文化的內涵，使照明燈其可以很容易地實現個性化和多樣性設計，從而讓大眾更樂於接受LED燈這種節能環保的新型照明燈具，有利於加快淘汰低能效照明燈具的進程。

圖1為含有獨立自供電電路的開關電源電路框圖；圖2為陽式圖文示例(漢字「龍」)；圖3為陰式圖文示例(漢字「子」)；圖4為空心式圖文示例(漢字「王」)；圖5為自供電及主開關模塊電路原理圖；圖6為延時開關LED燈驅動模塊電路原理圖；具體實施方式
實施例帶延時開關功能的LED燈電路。整套電路由自供電及主開關模塊電路和延時開關LED燈驅動模塊電路組成，其中感應電路(聲控、紅外感應等)與LED燈可以做成整體式，也可以做成分體式(即聲控、紅外感應、觸摸、按鈕等，與LED燈分離，兩者通過信號線(可以是帶饋電的)連接)。在分體式LED燈中，感應頭(聲控、紅外感應、觸摸等)和按鈕可以接多個(不少於三個)，且感應頭和按鈕的信號線並聯於LED燈的同一組接口，這樣可以簡化接線。自供電及主開關模塊電路原理圖如圖5所示，該電路工作於NOS (無振蕩開關)模式，自供電電路是降壓式轉換電路，主開關電路是升壓式轉換電路。有關NOS模式、受控的啟動電路等相關電路的工作原理，請參閱申請號為「201010109158. 4」的專利申請文件。在圖5中，「MAIN」框線內為主開關電路，其餘為自供電電路(輸入電路為兩者其用)。L為輸入火線，\為輸入零線，Fl為保險管，D17 20構成整流電路，C2為濾波電容， VI、VC、VD、VD2、W、VF、LOAD為模塊之間的連接點，在圖5和圖6中，標誌相同的連接點是短接的，其中VI為輸入電壓，VC為工作電壓，VD為基準電壓，VD2為第二基準電壓，VO為輸出電壓，VF為恆流驅動電路的反饋電壓連接點，LOAD為負載與恆流驅動電路的連接點。Ql 為開關管，R90為Ql基極洩流電阻，Ll為電感，D8為續流二極體，Q43、Q44、Q45、R4、R86、 R93、R91構成Ql的驅動電路，Q5、Q33、R3、R6、R7、R53、R56構成受控的啟動電路，R8UR85 構成電壓取樣電路，Q39為電壓測控三極體(當工作電壓VC低於預設的值時，Q39導通)， C12為抗幹擾電容，Q28、Q35、R80、R82、R109構成雙穩態核電電路，Q35、R47、R54、ClO構成置開信號產生電路，ClO起抗幹擾和適當延時的作用，C5為濾波電容，R43、R79為電流取樣電阻，Q56為禁止置開三極體(當C5的充電電流大於預設的值時，禁止置開)，R13、R110為 Q56的偏置電阻，Q36為置關三極體(當C5的充電電流達到預設的最大值時，置關)，R10、 R87 為 Q36 的偏置電阻，Q26、Q29、Q30、R16、R22、R34、R40、R68、R69、R78 為工作電壓監控電路，Q20、R12、R18構成穩壓電路並與工作電壓監控電路一起構成基準電壓產生電路。主開關電路中，L2為電感，D25為整流二極體，C4為濾波電容，Q21為開關管，R51 為QM基極洩流電阻，R67為電流取樣電阻，Q4、Q 19、Rl、R16、R55、R72構成Q21的驅動電路，Q3為置關三極體(當導通電流達到預設的最大值時，置關)，R31、R70為Q3的偏置電阻，R2、R14構成輸出電壓取樣電路，Q10、R11、R27構成Q24基極下降邊加速電路，Q8、Q9、 R23、R35、R62構成雙穩態核心電路，Q7、R19、R41、C8構成置開信號產生電路，C8起抗幹擾和適當延時的作用，Q6、R8、R21、R26、D3構成電流測控電路(R8為電流取樣電阻，R24、R26 為Q6的偏置電阻)，Q23為輸出電壓測控三極體(當輸出電壓VO低於預設的值時，Q23導通)，Q1UR29.R32構成電壓測控電路(是負載電壓自適應電路的一部分，當恆流驅動電路的電壓低於預設的值時，Q14才可能導通)，LEDl LEDl 14為負載(發光二極體)。AGND和GND為兩個電位點，分別與各自的等電位點連接(包括各個模塊電路)延時開關LED燈驅動模塊電路原理圖如圖6所示，Sl為短接點(在整體式LED燈中，Sl的兩端短接；在分體式LED燈中，裝R37，而Sl的兩端開路)，Q12、Q58、Q59、Q60、C1、 C3、D2、R30、R38、R42、R44、R73、R83、R122構成單穩態延時電路，開燈信號(高電平)從Q60 的C極輸出，當有觸發信號使Q59導通時，Q58截止，Q12導通，向C3恆流充電(進入延時狀態)，Q60導通，輸出開燈信號，當C3充足電時，Q59截止，Q58導通，C3通過Q58和D2放電，Q60也截止，輸出關燈信號，進入待機狀態，直到下一個觸發信號的到來。Qll、R52、R120、R121 構成第二基準電壓產生電路，Qll、Q16、R9、R17、R18、R61 構成恆流驅動電路(其中Q16、R9、R18、R61構成穩壓電路)。Dl為負載電壓自適應電路的反饋通路，阻止過高電壓進入控制電路。「 SENS0R1 」框線內為整體式LED燈用的光控和聲控電路，DS1、Q22、Q37、Q72、R21、 R51、R146、R147構成光控電路，DSl為光敏二極體，當白天光線足夠強時，Q22導通，Q72、 Q37截止，停止向聲控電路供電，單穩態延時電路就不會被觸發。反之，夜間光線弱時，Q22 截止，而Q72、Q37導通，向聲控電路供電，若聲音夠強，則單穩態延時電路被觸發，LED燈就亮。R148、C31構成緩衝電路，防止電壓上升過快，造成誤觸發。MIC1、Q2、Q57、C6、C7、C11、 R20、R25、R33、R36、R39、R49構成聲控電路，MICl為拾音頭，觸發信號(低電平)從Q57的 C極輸出。SEm為另外的感應頭(如紅外線感應器)觸發信號(低電平有效)連接點。「SUPPLY」框線內為分體式LED燈用的向開關和感應頭饋電及觸發信號檢測電路， Q27、C14、R66、R7UR74構成向開關和感應頭饋電的電路，該饋電電路直流阻抗較低(利於接多個開關和感應頭)，而交流阻抗較高(利於觸發信號的檢測)V為LED燈與開關和感應頭之間饋電及觸發信號線的連接點，AGND為另一個連接點Q21、C16、R65、R75、R77構成觸發信號檢測電路，觸發信號從Q21的極輸出(高電平)。R37的作用是防止觸發信號經C3和 Q58直接到AGND而不能產生有效觸發。「SWITCH」框線內為分體式LED燈用的開關、光控和聲控電路.SW4為手動輕觸開關，C18為觸發信號耦合電容，R76為C18的放電電阻，DS2、R57、Q17、R81、R88、Q32、R88、R89、 Q31構成光控電路，LEDl 15為夜間才亮的開關位置指示燈(發光二極體)，R91為LED115 的限流電阻。「SENS0R2」框線內(包括1 58、(15、1 92、]\0〔2、(17、〔9、1 95 99、Q34、C19、 Q13)為聲控電路，觸發信號從Q13的C極輸出(將饋電電壓下拉)，若分體式LED燈裝在複式房的樓梯處，則只需手動輕觸開關而不裝「SENS0R2」框線內的聲控電路(因房間內經常會有聲響，可能誤觸發LED燈)。光控和聲控電路的工作原理同「SENS0RI」框線內的電路， 這裡不再重複。
權利要求1.獨立自供電的LED圖文式排列的照明用LED燈，其特徵在於，在驅動電路方面，在開關電源中，設置一套獨立的直流-直流轉換電路即自供電電路，專門給開關電源自身提供穩定的工作電壓，自供電電路獨立工作，不受主開關電路的控制，與負載無直接關係，整套開關電源電路由輸入電路、獨立自供電電路、主開關電路構成，其中，輸入電路包含整流、濾波電路，獨立自供電電路向自身和主開關電路供電，主開關電路向負載供電；在LED的排列方面，將LED排列成圖案或文字。
專利摘要獨立自供電的LED圖文式排列的照明用LED燈，在驅動電路方面，在開關電源中，設置一套獨立的直流-直流轉換電路即自供電電路，專門給開關電源自身提供穩定的工作電壓，自供電電路獨立工作，不受主開關電路的控制，與負載無直接關係，整套開關電源電路由輸入電路、獨立自供電電路、主開關電路構成，其中，輸入電路包含整流、濾波電路，獨立自供電電路向自身和主開關電路供電，主開關電路向負載供電；在LED的排列方面，將LED排列成圖案或文字。這種開關電源無需設置附加負載，明顯降低了待機功耗，提高了整機的轉換效率，適用於有輕載狀態的電器和有待機狀態的電器。
文檔編號H05B37/02GK202032454SQ20102057319
公開日2011年11月9日 申請日期2010年10月21日 優先權日2010年10月21日
發明者宋建國 申請人:宋建國