專利名稱：仿生節(jié)能型led燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED燈，尤具是仿生節(jié)能型LED燈。
背景技術(shù)：
LED(半導(dǎo)體發(fā)光二極管)照明是一種節(jié)能、壽命長、發(fā)光效率高的新型固體冷光 源，可普遍應(yīng)用于照明、廣告、裝飾等行業(yè)。近年來得到了飛速發(fā)展。LED照明比白熾燈可節(jié) 電80%，比節(jié)能燈可節(jié)電50%。但是LED照明仍存在著照明系統(tǒng)由于配套電源、驅(qū)動裝置 及大功率LED發(fā)熱等問題造成價格高，重量重，阻礙著推廣和普及。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠進(jìn)一步節(jié)約電力的仿生節(jié)能型LED燈。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種仿生節(jié)能型LED燈，其特別之處在于，包括脈沖驅(qū)動器和LED光源，其中LED 光源由至少2組子光源組成，該脈沖驅(qū)動器與LED光源連接從而驅(qū)動所有組子光源輪換點(diǎn) 亮，還包括直流電源，該直流電源分別與脈沖驅(qū)動器和LED光源連接從而供電。其中脈沖驅(qū)動器的頻率為20Hz至60KHz。其中直流電源為蓄電池或可將220V市電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷霓D(zhuǎn)換器。其中蓄電池還通過充電控制電路與太陽能電池板連接。其中脈沖驅(qū)動器由相互連接的脈沖發(fā)生器和功率驅(qū)動器組成，該脈沖發(fā)生器產(chǎn)生 占空比可調(diào)的脈沖信號驅(qū)動功率驅(qū)動器交替通、斷從而控制與功率驅(qū)動器連接的所有組子 光源輪換點(diǎn)亮。其中脈沖發(fā)生器采用輸出脈沖占空比可調(diào)的振蕩電路，功率驅(qū)動器采用開關(guān)電 路。其中LED光源由2組子光源組成，振蕩電路的輸出為頻率25-250HZ占空比可調(diào)的 矩形脈沖信號，而開關(guān)電路在該矩形脈沖的波峰和波谷分別控制2組子光源中的1組點(diǎn)亮。一種仿生節(jié)能型LED燈，其特別之處在于，包括脈沖驅(qū)動器和LED光源，該脈沖驅(qū) 動器與LED光源連接從而以20Hz至60KHz的頻率驅(qū)動LED光源閃爍，還包括直流電源，該 直流電源分別與脈沖驅(qū)動器和LED光源連接從而供電。本發(fā)明的LED燈利用了一種仿生節(jié)能的新概念，其基本原理是根據(jù)人體視覺具有 暫時記憶功能和LED具有毫秒級起動特性，可以脈沖方式觸發(fā)LED工作達(dá)到既保持相應(yīng)的 亮度，又節(jié)省了電力。由于LED間隙通電工作，可以減小發(fā)熱量，這對大功率LED來說可以 縮小散熱器體積和重量，相應(yīng)降低成本，如果用太陽能供電，與同類產(chǎn)品相比可以縮小太陽 能光電板面積和較小的蓄電池從而可降低產(chǎn)品成本。
附圖1為本發(fā)明的電路原理附圖2為本發(fā)明中脈沖驅(qū)動器的電路原理圖；附圖3為本發(fā)明中脈沖驅(qū)動器的電路原理圖；附圖4為本發(fā)明中脈沖驅(qū)動器的電路原理圖；附圖5為本發(fā)明中脈沖驅(qū)動器的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明如圖1所示為一個無需外部供電、可作為路燈使用的仿生節(jié)能型LED燈，包括直流 電源，直流電源采用鉛酸蓄電池組，該蓄電池組還通過充電控制電路與太陽能電池板電連 接從而在需要時為蓄電池組充電，該直流電源與一振蕩電路電連接從而為其供電，振蕩電 路的輸出為頻率至少20Hz ( 一般可在20Hz至60KHz范圍內(nèi)選擇)占空比可調(diào)的矩形脈沖 信號，該振蕩電路通過一開關(guān)電路分別與2組LED子光源電連接從而使2組LED子光源交 替工作，具體是開關(guān)電路在該矩形脈沖的波峰和波谷分別控制2組LED子光源中的1組點(diǎn) 亮工作，即A組點(diǎn)亮?xí)rB組熄滅，然后B組點(diǎn)亮?xí)rA組熄滅，周而復(fù)始。一般每組LED子光源均由至少1個LED組成，可根據(jù)需要自行增加，而開關(guān)電路采 用兩個交替導(dǎo)通和截止的三極管以及外圍電阻構(gòu)成。如圖1所示，虛線框中包括振蕩電路、開關(guān)電路、和A組、B組LED子光源，其實(shí)質(zhì)上 也是一種脈寬調(diào)制器，它由電阻R7、電阻R8、二極管D2、二極管D3和電容C2及555時基電 路IC2組成無穩(wěn)態(tài)振蕩器，占空比則可由電阻R7、電阻R8的阻值決定，當(dāng)阻值相同時，占空 比各占50%，當(dāng)555時基電路IC2的“3”腳輸出高電位時，觸發(fā)場效應(yīng)管IRFl導(dǎo)通，從而帶 動A組LED子光源點(diǎn)亮，此時場效應(yīng)管IRFl的D腳為低電位，則B組LED子光源不亮。當(dāng) 555時基電路IC2的“3”腳輸出低電位時，場效應(yīng)管IRFl關(guān)斷，A組LED子光源熄滅，場效 應(yīng)管IRFl “D”腳高電位，觸發(fā)場效應(yīng)管IRF2導(dǎo)通，B組LED子光源點(diǎn)亮，如此反復(fù)交叉點(diǎn) 亮A組或B組LED子光源，A組亮?xí)rB組不亮，B組亮，則A組不亮。所以每次只有A組LED 子光源或B組LED子光源耗電，調(diào)制振蕩器頻率大于25Hz/S后，對人的視覺來說，認(rèn)為兩組 同時亮，這就是說相當(dāng)于用一組LED子光源的電點(diǎn)亮兩組LED子光源，從而達(dá)到50%節(jié)電效 果，電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14為外圍電阻。本例采用了 15V 400mA太陽能光電板和4. 5AH鉛酸蓄電池，可以帶動60只LED (A 組30只，B組30只)交叉工作，每組工作電流I = 250mA，工作電壓V = 6V，P = 1. 5W。如 以常規(guī)LED為例，則60只LED耗電約6W，節(jié)電效果非常顯著。很明顯，本發(fā)明也可作為家庭 或辦公場所等照明、裝飾時使用，此時直流電源采用可將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷霓D(zhuǎn)換 器，轉(zhuǎn)換器與市電連接即可為LED燈和脈沖驅(qū)動器部分供電。如圖1所示，還具備光控功能，電容Cl濾波，穩(wěn)壓器317和電阻Rl、電阻R2組成穩(wěn) 壓電路輸出6V電壓，光敏二極管隊、電阻R3、電阻R4、電容Cl、555時基電路ICl組成光控 開關(guān)電路，白天光亮?xí)r光敏二極管^低阻，555時基電路ICl的“2、6”腳高電位，“3”腳輸出 低電位，場效應(yīng)管IRF3關(guān)斷，虛線框中電路部分不工作，兩組LED也不亮。晚上，光敏二極 管Dl呈高阻，555時基電路ICl的“2、6”腳低電位，“3”腳輸出高電位，觸發(fā)場效應(yīng)管IRF3 導(dǎo)通，振蕩電路和開關(guān)電路工作，兩組LED高頻交替點(diǎn)亮。白天太陽能電池板通過S端、負(fù) 極、二極管Dl給12V蓄電池充電，晚上無光時蓄電池有足夠能量給其余電路供電。
4
本發(fā)明中振蕩電路輸出的矩形脈沖振蕩頻率大于25Hz/S，占空比對兩組照明則用 1 1，對多組電路則大于1 1。開關(guān)電路中的場效應(yīng)管電路，是帶有限流電阻的開關(guān)電 路，根據(jù)LED負(fù)載大小，電源電壓確定限流電阻值，以LED安全工作電流為準(zhǔn)。光控開關(guān)電路則采用控制555時基電路2、6腳電位及電阻R3、電容Cl組成緩沖電 路，使白天、晚上開關(guān)明確，無過渡不穩(wěn)定現(xiàn)象，很明顯當(dāng)直流電源部分采用可將220V市電 轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷霓D(zhuǎn)換器時可以將該光控開關(guān)電路部分省略。本發(fā)明中的脈沖驅(qū)動器由脈沖發(fā)生器和功率驅(qū)動器兩部分組成。脈沖發(fā)生器采用 常規(guī)振蕩電路，輸出的脈沖要求占空比可調(diào)，單、雙路脈寬占空比控制在0.5左右，而多路 的占空比則可控制在0.9左右，而功率驅(qū)動器采用開關(guān)電路，具體由晶體管或場效應(yīng)管和 外圍電阻等構(gòu)成，工作時處于交替導(dǎo)通和截止的狀態(tài)。以下為可在本發(fā)明技術(shù)方案中應(yīng)用的多個脈沖驅(qū)動器組成方案1、單路脈沖驅(qū)動器如圖2所示，振蕩電路由555時基電路和R1、R2· C組成，振蕩頻率> 20Hz。電阻 R1、電阻R和電容C值可決定振蕩頻率，例如電阻R1、電阻R2各為6. 8ΚΩ，電容C = 104， 則頻率約1000Hz低于或高于此頻率也可用，但不能低于20Hz。電路中當(dāng)電阻R2 ·電容C 值決定后，調(diào)電阻Rl可調(diào)制輸出脈沖占空比，此值0.5，能滿足人視覺記憶。產(chǎn)生的脈沖由 555時基電路3腳輸出，推動場效應(yīng)管IRF工作，當(dāng)3腳高電位時場效應(yīng)場管導(dǎo)通，推動LED 光源導(dǎo)通發(fā)光，當(dāng)3腳低電位時場效應(yīng)管IRF關(guān)斷，LED光源關(guān)斷，如此交替導(dǎo)通可造成頻 率> 20Hz有明顯變化的LED光源，由于人眼的殘留特性，實(shí)現(xiàn)感觀上無明暗變化的LED光 源，即LED光源以較高頻率閃爍，但人眼看起來卻不閃爍的效果。2、兩路脈沖驅(qū)動器(1)、如圖3所示，振蕩電路仍由555時基電路為核心產(chǎn)生，原理如上述單路脈沖驅(qū) 動器，但在脈沖輸出分成兩路，一路直接輸出驅(qū)動LED光源，另一路由三極管例相電路推動 另一路功率驅(qū)動LED光源，一路LED子光源亮，另一路LED光源滅，另一路亮，一路滅，交叉 驅(qū)動使兩路LED光源輪換發(fā)光，在電路中除每一路本身有明暗變化外，兩路交替工作也有 明暗變化。但是視覺感官認(rèn)為連續(xù)無明暗變化的光源。(2)、如圖4所示，以集成電路35M為脈沖發(fā)生器組成的脈沖驅(qū)動器，該電路特性 可以使兩路直接交替驅(qū)動功率驅(qū)動器，電路比較簡單，頻率由Rl · Cl控制，當(dāng)電阻Rl = 6. 5R,電容Cl = 0. 4μ f時，頻率 2KHz,3524集成電路可采用SG!35M。3、多路脈沖驅(qū)動器如圖5所示，脈沖發(fā)生器仍由555時基電路和R · C元器件組成，由3腳輸出脈沖 給數(shù)字電路4017的14腳提供脈沖源，數(shù)字電路4017的輸出依3、2、4、7、10、1等順序排列， 驅(qū)動功放推動6組LED光源依順序發(fā)光，圖中僅6組也可采用更多組合。此電路的節(jié)能效 果好，可達(dá)80%，但視覺亮度有一定衰減，適合于廣告、裝飾、景觀顯示等場合。除以上幾種脈沖驅(qū)動器外，還可以用現(xiàn)有常規(guī)電路組成更多的脈沖驅(qū)動器電路。本發(fā)明的電源驅(qū)動器可用220V市電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷姆€(wěn)壓穩(wěn)流驅(qū)動器成品，選用 時可根據(jù)功率電壓電流要求確定，而LED光源選用時，根據(jù)需要選定功率、發(fā)光色澤，發(fā)光 角度、色溫、發(fā)光強(qiáng)度等參數(shù)，然后與脈沖驅(qū)動器部分組裝連接即可構(gòu)成一臺完整的仿生節(jié) 能型LED燈。
權(quán)利要求
1.一種仿生節(jié)能型LED燈，其特征在于包括脈沖驅(qū)動器和LED光源，其中LED光源由 至少2組子光源組成，該脈沖驅(qū)動器與LED光源連接從而驅(qū)動所有組子光源輪換點(diǎn)亮，還包 括直流電源，該直流電源分別與脈沖驅(qū)動器和LED光源連接從而供電。
2.如權(quán)利要求1所述的仿生節(jié)能型LED燈，其特征在于其中脈沖驅(qū)動器的頻率為 20Hz 至 60KHz。
3.如權(quán)利要求1所述的仿生節(jié)能型LED燈，其特征在于其中直流電源為蓄電池或可 將220V市電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷霓D(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求3所述的仿生節(jié)能型LED燈，其特征在于其中蓄電池還通過充電控制 電路與太陽能電池板連接。
5.如權(quán)利要求1所述的仿生節(jié)能型LED燈，其特征在于其中脈沖驅(qū)動器由相互連接 的脈沖發(fā)生器和功率驅(qū)動器組成，該脈沖發(fā)生器產(chǎn)生占空比可調(diào)的脈沖信號驅(qū)動功率驅(qū)動 器交替通、斷從而控制與功率驅(qū)動器連接的所有組子光源輪換點(diǎn)亮。
6.如權(quán)利要求5所述的仿生節(jié)能型LED燈，其特征在于其中脈沖發(fā)生器采用輸出脈 沖占空比可調(diào)的振蕩電路，功率驅(qū)動器采用開關(guān)電路。
7.如權(quán)利要求6所述的仿生節(jié)能型LED燈，其特征在于其中LED光源由2組子光源 組成，振蕩電路的輸出為頻率25-250HZ占空比可調(diào)的矩形脈沖信號，而開關(guān)電路在該矩形 脈沖的波峰和波谷分別控制2組子光源中的1組點(diǎn)亮。
8.—種仿生節(jié)能型LED燈，其特征在于包括脈沖驅(qū)動器和LED光源，該脈沖驅(qū)動器與 LED光源連接從而以20Hz至60KHz的頻率驅(qū)動LED光源閃爍，還包括直流電源，該直流電源 分別與脈沖驅(qū)動器和LED光源連接從而供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED燈，尤其是仿生節(jié)能型LED燈，包括脈沖驅(qū)動器和LED光源，其中LED光源由至少2組子光源組成，該脈沖驅(qū)動器與LED光源連接從而驅(qū)動所有組子光源輪換點(diǎn)亮，還包括直流電源，該直流電源分別與脈沖驅(qū)動器和LED光源連接從而供電。本發(fā)明的LED燈利用了一種仿生節(jié)能的新概念，其基本原理是根據(jù)人體視覺具有暫時記憶功能和LED具有毫秒級起動特性，可以脈沖方式觸發(fā)LED工作達(dá)到既保持相應(yīng)的亮度，又節(jié)省電力。由于LED間隙通電工作，可以減小發(fā)熱量，這對大功率LED來說可以縮小散熱器體積和重量，降低成本，如果用太陽能供電，與同類產(chǎn)品相比可以縮小太陽能板面積從而節(jié)約成本。
文檔編號H05B37/02GK102128408SQ20111002495
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者徐正敏 申請人:西安理想華夏科技創(chuàng)新有限公司