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1、(10)申请公布号 CN 103542386 A (43)申请公布日 2014.01.29 CN 103542386 A (21)申请号 201310535859.8 (22)申请日 2013.11.01 F21V 23/02(2006.01) F21Y 101/02(2006.01) (71)申请人 深圳市九洲光电科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市光明新区公明办 事处松白路东侧九洲工业园 1 号楼一 至四层 (72)发明人 王兴华 汪华 (74)专利代理机构 深圳市精英专利事务所 44242 代理人 李新林 (54) 发明名称 LED 基板及耐高压 LED 灯具 (57) 摘要 。
2、本发明公开了一种耐高压 LED 灯具， 其包括 驱动电源、 散热外壳及 LED 基板， 所述 LED 基板包 括电路层、 绝缘层和金属层， 其特征在于 ： 所述电 路层包括相互分离的正极铜箔和负极铜箔， 所述 铜箔的总面积满足 S 4Kd*CY1/， 其中， S 为 正极铜箔和负极铜箔的面积之和， K 为绝缘层的 静电参数， d 为绝缘层的厚度， CY1 为驱动电源的 电容， 为绝缘层的介质常数。本发明的耐高压 LED 灯具通过加大正负极铜箔面积来加大铝基板 的分布电容， 从而降低耐压测试时施加在铝基板 两端的电压， 使得灯具可在不增加元器件的情况 下满足耐压测试要求， 安全可靠且降低成本。 。
3、(51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103542386 A CN 103542386 A 1/1 页 2 1.一种用于耐高压LED灯具的LED基板， 所述耐高压LED灯具包括驱动电源、 散热外壳 及所述LED基板， 所述LED基板包括电路层、 绝缘层和金属层， 其特征在于 ： 所述电路层包括 相互分离的正极铜箔和负极铜箔， 所述铜箔的总面积满足 S 4Kd*CY1/， 其中， S 为正 极铜箔和负极铜箔的面积之和， K 为绝缘层的静电。
4、参数， d 为绝缘层的厚度， CY1 为驱动电源 的电容， 为绝缘层的介质常数。 2. 如权利要求 1 所述的 LED 基板， 其特征在于 ： 所述正极铜箔的面积大于或等于负极 铜箔的面积。 3.如权利要求1或2所述的LED基板， 其特征在于 ： 所述LED基板的耐压值为2.0KV且 其爬电距离大于或等于 2.0mm。 4. 一种耐高压 LED 灯具， 其包括驱动电源、 散热外壳及 LED 基板， 所述 LED 基板包括电 路层、 绝缘层和金属层， 其特征在于 ： 所述电路层包括相互分离的正极铜箔和负极铜箔， 所 述铜箔的总面积满足 S 4Kd*CY1/， 其中， S 为正极铜箔和负极铜箔的面。
5、积之和， K 为 绝缘层的静电参数， d 为绝缘层的厚度， CY1 为驱动电源的电容， 为绝缘层的介质常数。 5. 如权利要求 4 所述的耐高压 LED 灯具， 其特征在于 ： 所述正极铜箔的面积大于或等 于负极铜箔的面积。 6. 如权利要求 4 或 5 所述的耐高压 LED 灯具， 其特征在于 ： 所述 LED 基板的耐压值为 2.0KV 且其爬电距离大于或等于 2.0mm。 权 利 要 求 书 CN 103542386 A 2 1/3 页 3 LED 基板及耐高压 LED 灯具 技术领域 0001 本发明涉及 LED 技术领域， 更具体地涉及一种 LED 基板及耐高压 LED 灯具。 背景。
6、技术 0002 LED 是一种能够将电能直接转化为光能的半导体器件， 它改变了白炽灯钨丝发光 与节能灯三基色粉发光的原理， 而采用电场发光。在现代社会中， 因为 LED 体积小、 寿命长、 光效高、 无辐射与低功耗等优点使得人们越来越广泛地使用 LED 灯照明。 0003 目前， 现有的 LED 灯具一般包括金属灯壳和设置在金属灯壳上的 PC 罩， 金属灯壳 内设置有 LED 基板 （导热电路板） 和驱动电源， 驱动电源输出端连接导热电路板上的若干个 LED灯珠。 如图1所示， 导热电路板从上至下分别为电路层、 导热绝缘层和金属基层， 电路层 大多采用载流能力强的铜箔层。在 LED 灯具认证安。
7、规高压测试中， 需要对 LED 灯具的介电 强度进行测试 （灯具的耐压性能是靠绝缘实现的， 其包括电源初次级的绝缘和灯珠与散热 体间的绝缘） 。一般的安规高压测试方式如下 ： 首先， 将高压仪的两个输出端分别连接驱动 电源的输入端和金属灯壳上。由于导热电路板固定在金属灯壳上， 可以视为高压仪的两个 输出端分别连接驱动电源输入端和导热电路板。然后， 高压仪输出 4KV 左右的高压， 对 LED 灯具进行高压测试。如果出现 LED 的导热电路板被击穿， 则认为此 LED 灯具不符合要求， 不 能通过安规高压测试。 0004 为了满足安规测试要求， 现有的方式如中国专利 CN103162259A 所。
8、揭露的一种 LED 灯具通过安规高压测试的方法及一种高耐压 LED 灯具， 其采用在驱动电源的输出端与 LED 灯具导热电路板的金属基层之间的电路上连接有泄流电阻的方式来提高灯具的耐高压性 能， 然而， 该方式却会存在以下问题 ： 第一 ： 如果正极 / 负极与铝基板相连， 铝基板有与金属 外壳相连， 金属外壳与大地相连， 导致所有灯具的正极 / 负极相连短路， 导致电路不平衡。 第二 ： 如果正极与/负极同时接电阻， 则该电阻变成加负载， 导致系统效率降低。 第三 ： 增加 电阻会增加材料成本及加工成本， 元件越多， 不良风险越高。 0005 鉴于此， 有必要提供一种可解决上述缺陷的 LED。
9、 基板及耐高压 LED 灯具。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种 LED 基板以解决现有技术的缺陷。 0007 本发明的另一目的是提供一种耐高压 LED 灯具以解决现有技术的缺陷。 0008 为了实现上述目的， 本发明提供一种用于耐高压 LED 灯具的 LED 基板， 所述耐高 压 LED 灯具包括驱动电源、 散热外壳及所述 LED 基板， 所述 LED 基板包括电路层、 绝缘层 和金属层， 其中， 所述电路层包括相互分离的正极铜箔和负极铜箔， 所述铜箔的总面积满足 S 4Kd*CY1/， 其中， S 为正极铜箔和负极铜箔的面积之和， K 为绝缘层的静电参数， d 为绝缘层的厚度， 。
10、CY1 为驱动电源的电容， 为绝缘层的介质常数。 0009 优选地， 所述正极铜箔的面积大于或等于负极铜箔的面积。 0010 优选地， 所述 LED 基板的耐压值为 2.0KV 且其爬电距离大于或等于 2.0mm。 说 明 书 CN 103542386 A 3 2/3 页 4 0011 为了实现上述目的， 本发明还提供一种耐高压 LED 灯具， 其包括驱动电源、 散热外 壳及LED基板， 所述LED基板包括电路层、 绝缘层和金属层， 其中， 所述电路层包括相互分离 的正极铜箔和负极铜箔， 所述铜箔的总面积满足 S 4Kd*CY1/， 其中， S 为正极铜箔和 负极铜箔的面积之和， K 为绝缘层。
11、的静电参数， d 为绝缘层的厚度， CY1 为驱动电源的电容， 为绝缘层的介质常数。 0012 优选地， 所述正极铜箔的面积大于或等于负极铜箔的面积。 0013 优选地， 所述 LED 基板的耐压值为 2.0KV 且其爬电距离大于或等于 2.0mm。 0014 与现有技术相比， 本发明是对铝基板的电路层进行特殊设计， 通过加大正负极铜 箔面积来加大铝基板的分布电容， 从而降低耐压测试时施加在铝基板两端的电压， 使得灯 具可在不引入新的元器件的情况下满足耐压测试要求。 因此， 本发明具有如下优点 ： 无需引 入新的电路元件， 避免因增加元器件而增加生产成本和不良风险 ； 无需以增厚绝缘层来提 高。
12、耐压要求， 降低铝基板的绝缘要求， 提高散热能力且可减少铝基板材料成本。 0015 通过以下的描述并结合附图， 本发明将变得更加清晰， 这些附图用于解释本发明 的实施例。 附图说明 0016 图 1 为本发明 LED 基板一实施例的层结构示意图。 0017 图 2 为图 1 所示 LED 基板的电路层结构示意图。 0018 图 3 为本发明耐高压 LED 灯具一实施例的电路示意图。 0019 图 4 为图 3 所示耐高压 LED 灯具进行耐压测试的原理图。 具体实施方式 0020 下面将结合本发明实施例中的附图， 对实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描 述， 附图中类似的组件标号代表类似的组。
13、件。 显然， 以下将描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出 创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0021 参照图1至图3， 本实施例的耐高压LED灯具包括驱动电源11、 LED基板12及散热 外壳 （图未示） ， 其中， 驱动电源11输出端连接LED基板12上的若干个LED。 本实施的LED基 板 12 为导热性能较好的铝基板 12， 其从上到下包括电路层 121、 绝缘层 122 和金属层 123， 其中， 所述电路层 121 主要由正极铜箔 121a 和负极铜箔 121b 组成， 。
14、该两铜箔相互分离， 串 并后的 LED 连在该正极铜箔 121a 和负极铜箔 121b 之间。 0022 如图 2 和图 3 所示， 电容 CY1 是驱动电源 11 的电容， 电容 CY2 和 CY3 是铝基板 12 上正负极铜箔 121a、 121b 和铝基板 12 的其它层之间所形成的分布电容， 当进行耐压测试 时， 高压仪 20 所输出的高压直接施加到电容 CY1 和 CY2/CY3（电容 CY2 和 CY3 并联后的电 容） 之间， 其等效原理图如图 4 所示。 0023 假设耐压测试时所施加的交流高压为 VC， 则电容 CY1 上分到的电压为 VCY1， 铝基 板 12 的分布电容 。
15、（假设 CY2=CY1） 上分到电压则为 VCY2/2， 则 VC=VCY+VCY2/2。根据公式， 电容容抗 Xc=1/(2fC)， CY2/CY3 电容容量越大则容抗越小， 在串联电路中分到的电压也 越小， CY1 容量一般用 1000p 到 2200P 之间。假设 CY2/CY3 电容值与 CY1 相等， 则铝基板 12 说 明 书 CN 103542386 A 4 3/3 页 5 分到的电压与 CY1 电容分到的电压相等， 均为 1/2 的 VC。若 CY2/2 大于 CY1， 则 VCY2/2 将 小于 VCY1， 即铝基板 12 上加的电压低于一半的耐压测试高压值， 因此， 铝基板。
16、 12 上的分布 电容越大， 则分到的电压越低。 0024 由于铝基板 12 是由电路层 121、 绝缘层 122 和金属层 123 三层结构所组成， 两块 平行的金属板 （电路层 121 和金属层 123） 加上中间的介质 （绝缘层 122） 就组成一个电容， 因此， 该铝基板 12 的电容可由以下公式计算得出 ： C=S/4Kd（电容计算公式） 。其中， 表示介质常数 （也即绝缘层的介质常数） ， S 表示铜箔总面积 （也即正极铜箔 121a 和负极铜 箔 121b 的面积之和） ， K 表示静电常数 （绝缘层的静电常数） ， d 表示极板间距离 （也即绝缘层 的厚度） ， 由上述公式可知。
17、， 面积 S 越大， 板距 d 越小， 则电容量 C 就越大。 0025 由于铝基板 12 的耐压值一般为 2.0KV， 而安规耐压要求 （即安规测试时所施加的 电压） 一般为 4KV， 若要使铝基板 12 满足耐压测试要求， 则铝基板 12 上加的电压需等于或 低于一半的耐压测试高压值， 则 CY2/CY3 的容量 （铝基板 12 的电容容量） 需大于 CY1 容量， 也即 S/4Kd CY1， 因此， 可得知， 要使得铝基板 12 满足安规耐压要求， 则铝基板 12 上 的铜箔总面积需满足以下条件 ： S 4Kd*CY1/。 0026 对于正极铜箔 121a 和负极铜箔 121b， 若两者。
18、的面积不同， 则所形成的分布电容大 小不同， 那么分到的电压也就不同。如果负极铜箔 121b 的面积比正极铜箔 121a 的小， 则其 电压比正极高， 电源次级变压器绕组和整流管导通， 电压被强行拉平到正极电压， 不会引起 LED 超压死灯。而若正极电压比负极电压高时就有电流流过 LED， 在耐压测试时 LED 会闪 亮， 电压越高， LED 越亮， 当电压大到一定程度而超出 LED 耐压时， 就会损坏 LED 的 PN 结 ； 正 极电压比负极电压高的另一种情况就是负极击穿了， 处于零电位， 这时候正极只要分到极 低的电压也足以导致 LED 损坏。因此， 为了降低耐压测试时产生灯珠不良的风险。
19、， 可将正极 铜箔 121a 的总面积设计为大于或等于负极铜箔 121b 的总面积， 本实施例中采用正极铜箔 121a 和负极铜箔 121b 面积相等的设计。 0027 为了进一步提高铝基板12的性能， 避免其被高压击穿， 可对铝基板12的爬电距离 进行设计。对于常用的耐压值为 2.0KV 的铝基板 12， 其整板的爬电距离需设计为大于或等 于 2.0mm， 如图 2 所示， 铝基板 12 上的正极铜箔 121a 和负极铜箔 121b 均设计为矩形形状， 其与铝基板 12 的边缘的距离为 H1 和 H2， 该距离 H1 和 H2 的取值应大于或等于 2.0mm。基 于此设计可确保铝基板 12 。
20、不存在薄弱环节， 在电压较高时不至于击穿。 0028 如上所述， 本发明是对铝基板的电路层进行特殊设计， 通过加大正负极铜箔面积 来加大铝基板的分布电容， 从而降低耐压测试时施加在铝基板两端的电压， 使得灯具可在 不引入新的元器件的情况下满足耐压测试要求。 因此， 本发明具有如下优点 ： 无需引入新的 电路元件， 避免因增加元器件而增加生产成本和不良风险 ； 无需以增厚绝缘层来提高耐压 要求， 降低铝基板的绝缘要求， 提高散热能力且可减少铝基板材料成本 ； 降低耐压测试时出 现灯珠不良的风险， 提高生产效率， 降低不良率。 0029 以上结合最佳实施例对本发明进行了描述， 但本发明并不局限于以上揭示的实施 例， 而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、 等效组合。 说 明 书 CN 103542386 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103542386 A 6 2/3 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103542386 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 103542386 A 8 。