[发明专利]一种基于全桥拓扑封装结构的高压交流LED灯

说明书

技术领域

本发明属于LED光源领域，特别涉及一种基于全桥拓扑封装结构的高压交流LED灯，具体说是用于照明的高压交流LED灯。

背景技术

直流LED为封装产业的研究主流，研究方向以改善芯片与SLUG之间的热阻为方向，如覆晶与基板封装等，芯片部分则是提升内外部量子效率或光萃取，一般以LED材料的角度作为研究方向，直流LED具有以下缺点：

1.目前的直流LED仅能承受低压直流，高压或交流都可能使得发光二极管损坏，故使用上都必须配合直流转换电路才能用于市电系统。

2.低压直流发光二级管正向导通发光，反向低压有漏电流但不发光，必须将发光二级管元件串并联使用提高反向击穿电压，以防止反向电压过高损坏发光二级管。该结构单个LED损坏将严重影响回路，造成同一串联组的发光二级管不亮。为减少该情况，需要减少串联二极管数目，但是相对的会使得电路变长，损耗变大，往往造成末端电压不足，亮度不均匀。

3.大功率低压直流的LED芯片易因为静电(ESD)使得瞬间逆向电压升高造成损坏，例如                                                。美国第6547249B2号专利，利用外加一个反向并联的二级管来产生保护电路的作用。

4.将多个直流LED串联可直接接到220V交流，但仅具有单边伏安特性曲线；且由于上述2、3所述缺点，串入交流中，易被反向击穿。

高功率LED分为两种封装方式：方式一为晶粒使用矩阵方式排列于金属板基或陶瓷板基上固晶打线，但这种方式需要贵金属材料作为连接线，及强大的主动散热系统。方式二为采用将一个晶圆分割为多个微晶粒，各晶粒间绝缘，利用导电材料串并联。一个晶圆分割为微晶粒后，正向等效电阻提高约h倍（h为晶圆面积比上微晶粒面积），再通过串联，大大提高了正向区工作电阻(提高h²倍)。利用该特殊结构，直接接于高压交流。但该芯片具有成本过高、晶粒间绝缘困难、过于集中的封装方式导致散热困难等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于全桥拓扑封装结构的高压交流LED灯，其特征在于，所述高压交流LED灯为一个或多个交流LED芯片串联，所述交流LED芯片是按照全桥割集封装结构或全桥封装结构进行封装的LED芯片。该高压交流LED灯可串联镇流电路接入高压交流电源。

所述全桥封装结构为将单个全桥拓扑的发光二极管封装在一块芯片内，该芯片内发光二极管用电路按全桥拓扑连接，其单个全桥拓扑结构就是在全桥的两个桥臂顶点上跨接一个发光二极管。

所述全桥割集是单个桥式或多个桥式级联拓扑的割集，即至少包含1个发光二级管的最小割集；满足串联工作时，在高压交流电压正半周和负半周，割集内都有一半及以上的发光二极管工作的优化割集，所述割集封装结构是将一个割集内的发光二级管封装在1块芯片内，芯片内发光二极管分别用电路按该割集拓扑连接，封装方式包括：晶粒按拓扑排列于金属板基或陶瓷板基上固晶打线；单体封装方式，将晶片分割为多个晶粒或微晶粒，各晶粒按拓扑结构连接，将输入端作为引脚，晶片以电性引脚引出，将多块芯片按照桥式或其级联拓扑结构连接完整做为一个模块，可将该模块灌装为一个模块组。

本发明有益效果是：解决了普通低压直流LED灯由于串联数目不足容易被反向击穿和仅具有单边伏安特性的缺陷，全桥与全桥割集封装结构的LED模块具有双边伏安特性曲线，反向偏压维持为约2倍的正向PN结压，不易被反向击穿；割集封装的多芯片连接以及多芯片多模块串联，解决了传统单芯片高压交流LED过于集中的封装导致散热困难、晶粒间绝缘困难的问题。改变了LED驱动电路设计为恒流恒功率电路的直流驱动模式，不仅可与传统荧光灯镇流电路兼容，还可采用调频、双极性脉宽调制等控制技术，容易实现可调光和智能化的照明系统。

附图说明

图1是全桥封装的拓扑结构的高压交流LED灯原理电路示意图。

图2是两种全桥割集封装的拓扑结构原理电路示意图。

图3是全桥割集封装的拓扑结的高压交流LED灯原理电路示意图。

图4是单串高压交流LED正向工作等效电路。

具体实施方式

  本发明提供一种基于全桥拓扑封装结构的高压交流LED灯，是一种用于照明的高压交流LED灯；该交流LED灯采用桥式封装结构或割集封装结构。下面结合附图对该结构的工作过程做详细说明。下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。