CN101267697B

CN101267697B - 电阻平衡电路

Info

Publication number: CN101267697B
Application number: CN2007100883851A
Authority: CN
Inventors: 黄添富; 胡国昌; 花士豪
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: CN101267697A

Abstract

一种电阻平衡电路，其具有至少二个电子元件，为列矩阵排列，且各该电子元件为并联连接以形成一列矩阵结构；一输入端，其设于该列矩阵结构的一端，用以提供该列矩阵结构中各该电子元件的导通电流；以及一输出端，其与该输入端对角设置于该列矩阵结构上，用以导出流经该列矩阵结构中各该电子元件的导通电流，其中流经各该电子元件的导通电流由该输入端至输出端所流经路径为等长。由于本发明的电阻平衡电路将用以提供该矩阵排列结构中各该电子元件的导通电流的输入端以及用以导出流经该矩阵排列结构中各该电子元件的导通电流的输出端在该矩阵排列结构上呈对角设置，以使流经各该电子元件的导通电流由该输入端至输出端所流经路径为等长，进而使设于该矩阵排列结构中的各支路上的电子元件所获得的通导电流相同。

Description

电阻平衡电路

技术领域

本发明涉及一种电阻平衡电路，特别是涉及一种针对以行矩阵排列或列矩阵排列作为至少两电子元件电性连接的连接架构来确保流经该电子元件的导通电流的均等性的电阻平衡电路。

背景技术

由于发光二极管(Light Emitting Diode；LED)具有效率高、寿命长、及不易破损等传统光源无法与之比较的优点，所以广为使用，例如交通信号灯、车灯、台灯、路灯、广告牌及液晶显示器背光模块等光源设备均可见到LED。

以LED作为照明的光源设备，需使用大量的LED，因而形成如图1所示的LED阵列结构1，但由于每一颗LED11特性差异以及LED阵列结构使每一颗LED对于导通电流的流经线路并不相同，易造成LED阵列结构的线路电阻失衡，导致LED阵列结构中的每一颗LED导通电流不同，而使得光源设备中的LED发光亮度不相同，且当LED阵列结构面积愈大时，线路电阻影响其电流的均等性将愈为显著。

针对LED阵列结构的线路电阻失衡而使光源设备发光亮度不平均的问题，美国专利第5,598,068号提出一种技术方案，如图2所示用以显示美国专利第5,598,068号通过电流镜(current mirror)10的设计提供定电流给每一条串接多个LED的线路13，亦即每一个串接多个LED的线路13皆以单一的定电流源12驱动，以使得该光源设备所提供的亮度均等。虽然，美国专利第5,598,068号案能解决现有LED阵列结构的线路电阻失衡的问题，但每一个串接多个LED的线路13皆需由单一的定电流源12驱动，故此种为平衡线路电阻的LED阵列结构在成本上较高；再者，若以半导体技术制成该种LED阵列结构的光源设备时，由于需提供电流镜10及定电流源12的设计，故制造过程(工艺)上亦较复杂。

另外，如图3A所示，为显示美国公开专利第2006/0171135号申请，以并联多颗LED140而形成一LED封装件14，美国公开专利第2006/0171135号申请所提供的LED封装件14适当挑选各LED140的顺向偏压，以确保每一并联线路中LED140导通电流的均等性，且可串接多个该LED封装件14而形成一LED阵列15，如图3B所示。然而，为达到导通电流的均等性，该LED封装件14中多颗并联的LED140为邻近设置，故造成散热不易，且因多颗LED140为并联结构易影响红、绿、蓝混色结果；另外，串接多个该LED封装件14而形成的LED阵列15，同样具有前述图1所示的LED阵列结构的线路电阻失衡问题。

因此，如何解决现有LED阵列结构因线路电阻失衡而造成亮度不均的问题，且可同时克服成本高以及制造过程(工艺)复杂的问题，实为当今以LED阵列结构作为光源设备亟待解决的课题。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种电阻平衡电路，其应用于以行矩阵排列或列矩阵排列作为至少两电子元件电性连接的连接架构中，以使该矩阵排列结构中的各电子元件供其导通电流流经的线路电阻达到平衡，进而达到各电子元件的导通电流均等的目的，且同时达到降低成本以及减化制造过程(工艺)的目的。

为达到上述及其它目的，本发明提供一种电阻平衡电路。该电阻平衡电路具有至少二个电子元件，为列矩阵排列，且各该电子元件为并联连接以形成一列矩阵结构；一输入端，其设于该列矩阵结构的一端，用以提供该列矩阵结构中各该电子元件的导通电流；以及一输出端，其与该输入端对角设置于该列矩阵结构上，用以导出流经该列矩阵结构中各该电子元件的导通电流，其中流经各该电子元件的导通电流由该输入端至输出端所流经路径为等长。

前述电阻平衡电路中，包括多个该列矩阵结构，其中一级的列矩阵结构的输出端及输入端分别与下一级的列矩阵结构的输入端及上一级的列矩阵结构的输出端电性连接，且各级的列矩阵结构中，流经各级列矩阵结构中的各该电子元件的导通电流由该各级列矩阵结构中的输入端至输出端所流经路径为等长。

前述电阻平衡电路中，该电子元件最佳实施例为发光二极管。

再者，本发明的电阻平衡电路的另一实施例中，该电阻平衡电路具有第一级行矩阵结构，其具有至少二个电子元件，各该电子元件为串联连接；以及第二级行矩阵结构，其具有至少二个电子元件，各该电子元件为串联连接，且该第二级行矩阵结构与第一级行矩阵结构并联连接，以形成一多级行矩阵结构；一输入端，其设于该多级行矩阵结构的一端，用以提供该多级行矩阵结构中各该电子元件的导通电流；以及一输出端，其与该输入端对角设置于该多级行矩阵结构上，用以导出流经该多级行矩阵结构中各该电子元件的导通电流，其中流经各该电子元件的导通电流由该输入端至输出端所流经路径为等长。

前述电阻平衡电路中，该第一级行矩阵结构及第二级行矩阵结构之间复与至少一第三级行矩阵结构并联连接，该第三级行矩阵结构具有至少二个电子元件，该第三级行矩阵结构中的各该电子元件串联连接，且各级行矩阵结构中，流经各级行矩阵结构中的各该电子元件的导通电流由该输入端至输出端所流经路径为等长。

由上可知，本发明的电阻平衡电路是针对以行矩阵排列或列矩阵排列作为至少两电子元件电性连接的连接架构来确保流经该电子元件的导通电流的均等性，其将用以提供该矩阵排列的各该电子元件的导通电流的输入端以及用以导出流经该矩阵排列中各该电子元件的导通电流的输出端在该矩阵排列结构上呈对角设置，使流经各该电子元件的导通电流由该输入端至输出端所流经路径为等长，而使设于该矩阵排列结构中的各支路上的电子元件所获得的通导电流相同，以达到各电子元件的导通电流均等的目的，故将本发明的电阻平衡电路应用于现有发光二极管阵列中，即可有效解决现有发光二极管阵列中各发光二极管亮度因受线路电阻的影响而造成亮度不均匀的问题。

附图说明

图1为用以显示现有发光二极管阵列结构的电路示意图；

图2为用以显示美国专利第5,598,068号通过电流镜的设计提供定电流给每一条串接多个发光二极管的线路图；

图3A为用以显示美国公开专利第2006/0171135号以并联多颗发光二极管所形成的发光二极管封装件示意图；

图3B为用以显示串接多个如图3A所示的发光二极管封装件的发光二极管阵列示意图；

图4A为用以显示本发明的电阻平衡电路第一实施例的电路架构示意图；

图4B为用以显示串接多个如图4A所示的发光二极管阵列结构的电阻平衡电路第二实施例的电路架构示意图；

图5A为用以显示本发明的电阻平衡电路第三实施例的电路架构示意图；以及

图5B为用以显示并接多个如图5A所示的发光二极管阵列结构的电阻平衡电路第四实施例的电路架构示意图。

元件符号说明

1 发光二极管阵列结构

10 电流镜

12 定电流源

13 线路

14 LED封装件

140 发光二极管

15 LED封装件

2 列矩阵结构

20、21、22、…、2M 阵列结构

3，3’ 多级行矩阵结构

30 第一级行矩结构

31 第二级行矩结构

E1、EE1 输入端

E2、EE2 输出端

LED11、LED12、…、LED1N 发光二极管

LED21、LED22、…、LED2N 发光二极管

LED31、LED32、…、LED3N 发光二极管

LEDM1、LEDM2、…、LEDMN 发光二极管

P11、P12、…、P1N 线路

P21、P22、…、P2N，SM1，SM2 线路

S1，SS1 线路

S2，SS2 线路

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。

如图4A所示，为用以说明本发明的电阻平衡电路第一实施例的电路架构示意图，而图4B所示，为用以说明本发明的电阻平衡电路第二实施例的电路架构示意图，且图4B是串接多组如图4A所示的电阻平衡电路的电路架构示意图。本实施例的电阻平衡电路是应用于为列矩阵排列的至少两电子元件上，以使流经该列矩阵结构中的各该电子元件的导通电流所流经线路的线路电阻(即线阻)达到平衡的目的，以确保每一线路中电子元件的导通电流的均等性，且可同时达到降低成本以及减化制造过程(工艺)的目的，以下实施例中，该电子元件则以发光二极管为例说明，然，在此须提出说明的是，并非以发光二极管作为限定，亦即，可视实施情况而可选定同样需达到电流均等性需求的电子元件上。

如图4A所示，该电阻平衡电路包括多个发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)、输入端E1及输出端E2，其中该多个发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)为列矩阵排列且并联连接以形成一列矩阵结构2，本实施例中，构成该多个发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)并联连接的线路(P11、P12、…、P1N、P21、P22、…、P2N)为等长；该输入端E1可通过线路S1连接于该列矩阵结构2的一端，该输入端E1用以提供该列矩阵结构2中各该发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)的导通电流；而该输出端E2可通过线路S2连接于该列矩阵结构2的一端，且与该输入端E1对角设置于该列矩阵结构2上，该输出端E2用以导出流经该列矩阵结构2中各该发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)的导通电流。

上述电阻平衡电路中的该列矩阵结构2的发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)，在该输入端E1提供导通电流至该列矩阵结构2时，该发光二极管LED11的导通电流的流经路径为线路S1、线路P21、线路P22、…、线路P2N及线路S2，而该发光二极管LED12的导通电流的流经路径为线路S1、线路P11、线路P22、…、线路P2N及线路S2，而该发光二极管LED13的导通电流的流经路径为线路S1、线路P11、线路P12、…、线路P2N及线路S2，而其余的发光二极管的导通电流的流经路径则以此类推，在此不予赘述。由于本实施例中构成该多个发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)并联连接的线路(P11、P12、…、P1N、P21、P22、…、P2N)为等长，且各该发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)的导通电流均需流经该电流输入线路S1及电流输出线路S2。因此，通过本实施例的电阻平衡电路，将使各该发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)的导通电流流经线路均为相同，而可达到线路电阻平衡的目的。

在此须提出说明的是，图4A仅为本发明的电阻平衡电路的一实施例而已，并非以此作为限定，详而言之，并不须限定该构成多个发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)并联连接的线路(P11、P12、…、P1N、P21、P22、…、P2N)为等长，亦即，本发明的电阻平衡电路需考虑的是，流经各该发光二极管(LED11、LED12、…、LED1N)的导通电流由该输入端E1至输出端E2所流经路径为等长即可。再者，亦可将该输入端E1与该列矩阵结构2构成电性连接的线路S1及输出端E2与该列矩阵结构2构成电性连接的线路S2舍去，而于该列矩阵结构2上直接形成该输入端E1及该输出端E2即可。

再者，如图4B所示，另可将多个如图4A图所示的电阻平衡电路中的列矩阵结构串联连接，将其中一级的列矩阵结构的输出端及输入端分别与下一级的列矩阵结构的输入端及上一级的列矩阵结构的输出端电性连接，以使该多个列矩阵结构为串联连接。

通过上述多个电阻平衡电路的列矩阵结构(20、21、22、…、2M)串联连接，以增加发光二极管排列面积，且由于单一列矩阵结构(20、21、22、…、2M)中的各发光二极管为并联连接，又各该列矩阵结构(20、21、22、…、2M)中，流经各该发光二极管(LED11、LED12、…、 LED1N；LED21、LED22、…、LED2N；LED31、LED32、…、LED3N；LEDM1、LEDM2、…、LEDMN)的导通电流由该输入端E1至输出端E2所流经路径为等长，故流经各该发光二极管的导通电流亦为均等，所以当该多个电阻平衡电路的列矩阵结构(20、21、22、…、2M)串联连接后，与各该列矩阵结构(20、21、22、…、2M)中连接的输出端E2所导出的导通电流均为相同。

上述电阻平衡电路制造过程(工艺)技术可采用半导体封装技术或兼用该半导体封装技术及电路板印刷技术达成，例如该电阻平衡电路制造过程(工艺)技术的一实施例中，前述由多个个发光二极管并联连接所形成的列矩阵结构为半导体封装件，而该输入端及输出端为该半导体封装件所提供的接脚；再者，该电阻平衡电路制造过程(工艺)技术的另一实施例中，各该发光二极管为一半导体封装件，而构成该发光二极管并联连接的线路、该输入端与该列矩阵结构构成电性连接的线路及输出端与该列矩阵结构构成电性连接的线路是由电路板印刷技术所制成的线路。亦即，可视实施情况而可采用不同的制造过程(工艺)技术。

如图5A所示用以说明本发明的电阻平衡电路第三实施例的电路架构示意图，本实施例中的电阻平衡电路包括第一级行矩阵结构30、第二级行矩阵结构31、输入端EE1以及输出端EE2，其中，该第一级行矩阵结构30具有多个发光二极管(LED11、LED21、LED31、…、LEDM1)，各该发光二极管(LED11、LED21、LED31、…、LEDM1)为串联连接；该第二级行矩阵结构31具有多个发光二极管(LED12、LED22、…、LEDM2)，该第二级行矩阵结构31中的各该发光二极管(LED12、LED22、LED32、…、LEDM2)为串联连接，且该第二级行矩阵结构31与第一级行矩阵结构30并联连接，以形成一多级行矩阵结构3。此外，该第二级行矩阵结构31与第一级行矩阵结构30所串联的发光二极管数量为相同。

该输入端EE1设于该多级行矩阵结构3的一端，用以提供该多级行矩阵结构3中各该发光二极管(LED11、LED21、…、LEDM1；LED12、LED22、LED32、…、LEDM2)的导通电流；而该输出端EE2与该输入端EE1对角设置于该多级行矩阵结构3上，用以导出流经该多级行矩阵结构3中各该发光二极管(LED11、LED21、…、LEDM1；LED12、LED22、LED32、…、LEDM2)的导通电流，其中流经各该发光二极管(LED11、LED21、…、LEDM1；LED12、LED22、LED32、…、LEDM2)的导通电流由该输入端EE1至输出端EE2所流经路径为等长。

以图5A所示的电阻平衡电路的实施例而言，该第一级行矩阵结构30及第二级行矩阵结构31并联连接，又各级行矩阵结构(30、31)中的发光二极管为串联连接，且构成各该发光二极管(LED11、LED21、LED31、…、LEDM1；LED12、LED22、LED32、…、LEDM2)串联连接的线路(S11、S21、S31、…、SM1；S12、S22、S32、…、SM2)以及构成该第一级行矩阵结构30及该第二级行矩阵结构31并联连接的线路(P11、P21)为等长，在该输入端EE1通过线路SS1传送导通电流至电阻平衡电路时，该第一级行矩阵结构30中串接的多个发光二极管(LED11、LED21、LED31、…、LEDM1)的导通电流均为相同，且该第二级行矩阵结构31中串接的多个发光二极管(LED12、LED22、LED32、…、LEDM2)的导通电流亦均为相同，且由于该第二级行矩阵结构31与第一级行矩阵结构30所串联的发光二极管数量为相同，故在各线路长度均等的情况下，该第一级行矩阵结构30及该第二级行矩阵结构31的导通电流亦为相同。因此，通过本实施例的电阻平衡电路，将使各该发光二极管(LED11、LED21、…、LEDM1、LED12、LED22、…、LEDM2)的导通电流流经线路的线路电阻达到平衡。

在此须提出说明的是，图5A仅为本发明的电阻平衡电路的一实施例而已，并非以此作为限定，详而言之，并不须限定构成各该发光二极管(LED11、LED21、LED31、…、LEDM1；LED12、LED22、LED32、…、LEDM2)串联连接的线路(S11、S21、S31、…、SM1；S12、S22、S32、…、SM2)以及构成该第一级行矩阵结构30及该第二级行矩阵结构31并联连接的线路(P11、P21)为等长，本发明的电阻平衡电路需考虑的是，流经各该发光二极管(LED11、LED21、LED31、…、LEDM1；LED12、LED22、LED32、…、LEDM2)的导通电流由该输入端EE1至输出端EE2所流经路径为等长即可。再者，亦可将该输入端EE1与该多级行矩阵结构3构成电性连接的线路SS1及输出端EE2与该多级行矩阵结构3构成电性连接的线路SS2舍去，而于该多级行矩阵结构3上直接形成该输入端EE1及该输出端EE2即可。

再者，如图5B所示，其用以说明本发明的电阻平衡电路的第四实施例，亦可于该第一级行矩阵结构30及第二级行矩阵结构31之间并联连接的多个如图5A所示的第一级行矩阵结构及第二级行矩阵结构，以形成面积更大的多级行矩阵结构3’，以增加发光二极管排列面积，该多个并联连接的行矩阵结构的构成线路与前述第一级行矩阵结构30及第二级行矩阵结构31具备相同特征，为简化说明，在此不做赘述，但是，在此须注意的是，本实施例的电阻平衡电路中的该输出端EE1及输入端EE2亦对角设置于该多级行矩阵结构3’上，而同样可达到使该输入端EE1提供该电阻平衡电路的各级行矩阵结构中各该发光二极管的导通电流，并由该输出端EE2导出流经各级行矩阵结构中各该发光二极管的导通电流。

本实施例的电阻平衡电路制造过程(工艺)技术可采用半导体封装技术或兼用该半导体封装技术及电路板印刷技术达成，例如该电阻平衡电路制造过程(工艺)技术的一实施例中，前述各级行矩阵结构为一半导体封装件，而该输入端及输出端为该半导体封装件所提供的接脚；再者，该电阻平衡电路制造过程(工艺)技术的另一实施例中，多级行矩阵结构中的各发光二极管为半导体封装件，且构成各该发光二极管串联连接的线路、构成各级行矩阵结构并联连接的线路、该输入端与该多级行矩阵结构构成电性连接的线路及输出端与该多级行矩阵结构构成电性连接的线路是由电路板印刷技术所制成的线路。亦即，可视实施情况而可采用不同的制造过程(工艺)技术。

由上可知，本发明的电阻平衡电路针对以行矩阵排列或列矩阵排列作为至少两电子元件电性连接的连接架构来确保流经该电子元件的导通电流的均等性，此就目前以发光二极管阵列作为照明的光源设备而言，在扩大发光二极管排列面积下，仍可使该导通电流流经各发光二极管的线路电阻的电阻平衡，因而达到导通电流的均等性目的，以解决现有发光二极管阵列中各发光二极管的亮度因受线路电阻的影响而造成亮度不均匀的问题，且本发明的电阻平衡电路的制造过程(工艺)亦较现有发光二极管阵列所采用的制造过程(工艺)技术更节省成本以及简化制程程序。

以上所述的实施例，仅用以说明本发明的特点及功效，而非用以限定本发明的实质技术内容的范围，本发明的实质技术内容广义地定义于本发明权利要求书的范围中，任何他人所完成的技术实体或方法，若与本发明权利要求书的范围定义为完全相同、或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于本发明权利要求书的范围中。

Claims

1.一种电阻平衡电路，包括：

多个列矩阵结构，为半导体封装件，且各该列矩阵结构包括至少二个并联连接且为列矩阵排列的电子元件；

一输入端，其设于各该列矩阵结构的一端，用以提供各该列矩阵结构中各该电子元件的导通电流；以及

一输出端，其与各该输入端对角设置于各该列矩阵结构上，用以导出流经各该列矩阵结构中各该电子元件的导通电流，其中，多个列矩阵结构中的第一级的列矩阵结构的输出端与下一级的列矩阵结构的输入端电性连接，最后一级的列矩阵结构的输入端与上一级的列矩阵结构的输出端电性连接，而位于第一级与最后一级之间任意一级的列矩阵结构的输出端及输入端分别与下一级的列矩阵结构的输入端及上一级的列矩阵结构的输出端电性连接，且各级的列矩阵结构中，流经各级列矩阵结构中的各该电子元件的导通电流由该各级列矩阵结构中的输入端至输出端所流经路径为等长。

2.根据权利要求1所述的电阻平衡电路，其中，各该输入端及各该输出端为该半导体封装件所提供的接脚。

3.根据权利要求1所述的电阻平衡电路，其中，构成该电子元件并联连接的线路、该输入端与该列矩阵结构构成电性连接的线路及该输出端与该列矩阵结构构成电性连接的线路是由电路板印刷技术所制成的线路。

4.根据权利要求1、2或3所述的电阻平衡电路，其中，该电子元件为发光二极管。