[发明专利]一种简约节能半导体灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用发光二极管的照明装置。

背景技术

发光二极管(LED)是一种注入式电致发光器件，具有体积小、效率高、寿命长、无环境污染、无紫外线污染等优点。目前发光二极管技术不断进步，其光电转换效率亦不断提升。随着发光二极管发光强度的提高，除了一般传统的指示灯、交通信号灯、夜景工程等领域，发光二极管在照明领域的应用已经越来越广泛，被视为未来最具潜力的照明光源。

传统的发光二极管皆须以低压直流电(DC)驱动。因此，在使用市电即110-220伏的交流电(AC)作为电源供应时，必须附带变压器和整流器将市电降压并转换为低压直流电，才能确保安装在绝缘板上的发光二极管能够正常运作。而变压器和整流器将市电降压并转换为低压直流电的过程中，有高达15～30％的电力耗损，所以这样的发光二极管照明装置不具省电的特性，也没有发挥出发光二极管光电效率高的优点。

从相干度理论和准单色光理论出发研究发光二极管的时间相干与空间相干特性，也即光束叠加会产生两种极端效果：一种情形是振幅叠加，形成干涉图样，为完全相干。另一种情形是强度叠加，观察不到干涉图样，成为完全不相干。实际情况由于光源的特性限制，光束叠加的特性是居于两者之间，即部分相干。对部分相干问题，一般从时间相干性和空间相干性考虑，其中时间相干性比较的是同一点光源具有一定光程差的光波，空间相干性比较的是空间不同点的光波。发光二极管光源是非单色性的，具有一定的时间相干性；同时，发光二极管具有一定的发光面积，具有空间相干性。

对照明装置的第一要求是安全标准，是强制性标准；第二是满足不同作业和生活需要的性能标准；第三是在满足上述条件的前提下，考虑能效标准。照明的光分布分为空间分布和时间分布，空间分布有能量叠加，时间分布也有能量叠加原理，这两个方面目前仪器都无法测量。所以照明的能效是人眼观察的主观能效，不是客观的能效，而是现有仪器测量不能够完全反映的主观量。

发明内容

本发明旨在提供一种简约节能半导体灯。

本发明的技术方案是：一种简约节能半导体灯，市电向提升供电频率的交流变频器供电，该交流变频器的两个输出端向至少一个发光二极管灯串供电；每个发光二极管灯串具有由两组相同数目的发光二极管顺序串联成的两个灯组，这两个灯组反向并联。每个发光二极管灯组中串联的发光二极管个数视选用的单颗发光二极管的电压和交流变频器的输出电压而定。

所述交流变频器的输出电压与市电的电压相同。

所述交流变频器的输出频率为30-40千赫兹。

所述的发光二极管安装在绝缘板上，该绝缘板采用导热的材料制成并与金属散热板复合在一起。

所述的散热板上设有散热鳍片。

本发明简约节能半导体灯，本发明采用交流高频电源驱动两组顺序串联后再反向并联的发光二极管灯组。在交流变频器的输出为正半波时，顺向的发光二极管灯组发亮；在交流变频器的输出为负半波时，逆向发光二极管灯组发光。与传统发光二极管照明装置相比，交流变频器的损耗远低于变压器和整流器的损耗，所以省电。不使用变压器和整流器，可以降低电路成本，且在灯具设计上更加轻巧。市电经过交流变频器会使顺向与逆向两个发光二极管灯组依此交错点亮。整体的发光频率高，可减少人眼的闪烁感，光线稳定柔和。适应人对照明的视觉和心理要求。交流变频器的输出电压与市电的电压相同，不需升压或降压，可以选用简单而廉价的交流变频器。发光二极管响应时间较快，一般可在几十纳秒内响应外加电压的变化。请参看图8所示的发光二极管响应曲线，发光二极管的点亮时间——上升时间tr，即接通电源使发光亮度达到正常的10％开始，一直到发光亮度达到正常值的90％所经历的时间；发光二极管熄灭时间——下降时间tf，即正常发光减弱至原来的10％所经历的时间。不同材料制得的发光二极管响应时间(上升时间tr，下降时间tf)各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间＜10^-9S，GaP为10^-7S。因此它们可用在电源频率高达10-100MHZ的高频系统。请参看图9所示的本发明简约节能半导体灯在不同频率时光效率实验结果的归一曲线，该实验表明交流变频器的输出频率为30-40千赫兹范围内时，发光二极管的发光效率相对较高，所以节能而且充分利用了时间和空间相干叠加原理，提高照明的主观能效，因此有高能效的特点。安装发光二极管灯串的绝缘板采用导热的材料制成并与金属散热板复合在一起，以及散热板上设有散热鳍片可通过降温改善发光二极管的工作状况，提高整体的可靠性。