交流发光二极管电路的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种交流发光二极管电路的设计方法，根据对光效和光通量的具体要求设计AC LED，并通过得到采用不同限流电阻时AC LED的光通量与整体导通电压的关系曲线和光效与整体导通电压的关系曲线。通过做图法，由光通量与整体导通电压的关系曲线和光效与整体导通电压的关系曲线，获得达到目标光通量时整体导通电压，再根据光效最大原则确定最佳的整体导通电压值，由单晶粒的导通电压确定AC LED中晶粒的串联个数，达到对光通量与光效的设计要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明电路的设计，更具体地说，涉及发光二极管用于照明的电路设计。
技术介绍
交流发光二极管(AC LED)是一种不需要交直流转换器，直接以交流市电驱动的LED照明光源。如何做到光效性价比的最优化，是设计照明电路的主要问题之一。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种最优性价比光效的发光二极管照明电路设计方法，从而达到高光效。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种交流发光二极管电路的设计方法，电路包括以串联方式连接由正弦交流电源供电的N颗串联发光二极管和限流电阻R；具体设计步骤包括：S1、实验测量发光二极管的最大光效ηmax和最小光效ηmin，并由如下公式(2)得到发光二极管的等价光效ηeqv；S2、由如下公式(1)确定发光二极管光通量Φv与限流电阻R、整体导通电压VF的关系；S3、在光通量、限流电阻R确定的情况下，选择导通电压相对更大的N颗发光二极管用于电路设计，以便取得高光效；公式为：Φv=ηeqvVFπUm2+2πVF2-(2Um2+4VF2)arcsin(VFUm)-6UmVF1-Um2VF2R2π---(1)]]>ηeqv=ηmax+ηmin2---(2)]]>其中，Φv是光通量；VF是N颗串联发光二极管的整体导通电压；R是限流电阻的大小；Um正弦交流电的电压最大值；ηeqv是等价光效。本专利技术给出一种交流发光二极管(AC LED)的设计方法，该方法可根据对光效和光通量的具体要求设计AC LED。根据该方法可得到采用不同限流电阻时AC LED的光通量与整体导通电压的关系曲线和光效与整体导通电压的关系曲线。通过做图法，由光通量与整体导通电压的关系曲线和光效与整体导通电压的关系曲线，获得达到目标光通量时整体导通电压，再根据光效最大原则确定最佳的整体导通电压值，由单晶粒的导通电压确定AC LED中晶粒的串联个数，达到对光通量与光效的设计要求。附图说明图1是AC LED应用模型示意图。图2是LED的光效与工作电流曲线的关系示意图。图3是光通量与整体导通电压的关系示意图。图4是光效与整体导通电压的关系示意图。具体实施方式一、原理根据AC LED的通用应用模型，该模型AC LED和限流电阻R串联(如图1)，得到其光效与整体导通电压的关系、光通量与整体导通电压的关系。AC LED的光通量Φv满足下式Φv=ηeqvVFπUm2+2πVF2-(2Um2+4VF2)arcsin(VFUm)-6UmVF1-Um2VF2R2π---(1)]]>AC LED的光效η满足下式η=ηeqvVF2ππUm2+2πVF2(2Um2+4VF2)arcsin(VFUm)6UmVF1Um2VF2+VF2π---(2)]]>其中：VF是AC LED的整体导通电压，是N颗LED串联后的整体导通电压，其值是单颗LED的导通电压Vf与其串联个数N的乘积；R为与AC LED串联电阻的大小；Um正弦交流电的电压最大值；ηeqv是AC LED的等价光效，其中最大光效ηmax和最小光效ηmin通过构成AC LED的单颗LED的光效与工作电流关系得到(如图2)，该曲线可通过实验测量得到，通常LED的光效随其工作电流的增大而减小，ηmav是实验能够测得的最大光效值，ηmin是ACLED最小光效值，此时其工作电流最大。其最大工作电流Imax等于交流电电压最大值减去AC LED的整体导通电压后除以限流电阻值，这样由图2可确定最小光效值。二、具体实施例根据公式(1)，对于等价光效为60lm/W的AC LED，分别采用1.5K、2K、2.5K、3K和3.5K的限流电阻，采用220V/50Hz交流电供电得到光通量和整体导通电压的关系曲线，如图3所示。根据式(2)，对于等价光效为60lm/W、70lm/W、80lm/W、90lm/W和100lm/W的AC LED采用220V/50Hz交流电供电可分别得到光效和整体导通电压的关系曲线，如图4所示。其中由图4可知，整体导通电压越高，光效越佳。(1)由图1可知采用小限流电阻可提高光通量，光通量随着整体导通电压的增大而先增大后减小，光通量在整体导通电压为145V左右时达到最大值，并且限流电阻阻值对该导通电压几乎没有影响。即对于任何限流电阻，欲取得最大光通量应使当AC LED的整体导通电压为145V。(2)对于指定的光通量输出，以300lm为例说明如何确定整体导通电压，如图3每条曲线至多与300lm水平线有2个交点。对于R＝1.5K而言两个交点分别为A点与F点，即理论上而言A点与F点对应的光通量皆为300lm。又由图4可知，对于导通电压更大的A点，AC LED对应的光效更高，因此取A点对应的整体导通电压进行AC LED的设计。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流发光二极管电路的设计方法，电路包括以串联方式连接由正弦交流电源供电的N颗串联发光二极管和限流电阻R；其特征在于，包括如下步骤：S1、实验测量发光二极管的最大光效ηmax和最小光效ηmin，并由如下公式(2)得到发光二极管的等价光效ηeqv；S2、由如下公式(1)确定发光二极管光通量Φv与限流电阻R、整体导通电压VF的关系；S3、在光通量Φv、限流电阻R确定的情况下，选择导通电压VF相对更大的N颗发光二极管用于电路设计；公式为：Φv=ηeqvVFπUm2+2πVF2-(2Um2+4VF2)arcsin(VFUm)-6UmVF1-Um2VF2R2π---(1)]]>ηeqv=ηmax+ηmin2---(2)]]>其中，Φv是光通量；VF是N颗串联发光二极管的整体导通电压；R是限流电阻的大小；Um正弦交流电的电压最大值；ηeqv是等价光效。

【技术特征摘要】
1.一种交流发光二极管电路的设计方法，电路包括以串联方式连接由正弦
交流电源供电的N颗串联发光二极管和限流电阻R；其特征在于，包括如下步
骤：
S1、实验测量发光二极管的最大光效ηmax和最小光效ηmin，并由如下公式(2)
得到发光二极管的等价光效ηeqv；
S2、由如下公式(1)确定发光二极管光通量Φv与限流电阻R、整体导通电压
VF的关系；
S3、在光通量Φv、限流电阻R确定的情况下，选择导通电压VF相对更大

【专利技术属性】
技术研发人员：高英明，邹念育，李浩，曹冠英，于晶杰，贺晓阳，郭旭，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21