CN101378613B - 发光二极管光源以及发光二极管灯体 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管光源，适于与一电力线连接，此发光二极管光源包括一发光二极管阵列、一电力线通信单元以及一电流控制单元。其中，电力线通信单元与电力线电性连接，而电流控制单元与发光二极管阵列以及电力线通信单元电性连接。

Description

发光二极管光源以及发光二极管灯体
技术领域
本发明涉及一种照明系统(illumination system)，且特别是涉及一种具有电力线通信单元(Power Line Communication unit，PLC unit)的照明系统。
背景技术
发光二极管(LED)属于半导体元件，其发光芯片的材料主要使用III-V族化学元素，如：磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等化合物半导体，其发光原理是将电能转换为光，也就是对化合物半导体施加电流，通过电子与电洞的结合，将过剩的能量以光的形式释出，而达成发光的效果。由于发光二极管的发光现象不是藉由加热发光或放电发光，因此发光二极管的寿命长达十万小时以上，且无须暖灯时间(idling time)。此外，发光二极管更具有反应速度快(约为10-9秒)、体积小、用电省、污染低、高可靠度、适合量产等优点，所以发光二极管所能应用的领域十分广泛如大型看板、交通号志灯、手机、扫描仪、传真机的光源以及照明装置等。
近来，由于发光二极管的发光亮度与发光效率持续地提升，同时高亮度的白光发光二极管也被成功地量产，所以逐渐有白光发光二极管被使用于照明装置中，如室内的灯光照明以及户外的路灯照明等。然而，以户外的路灯为例，这些发光二极管路灯在设计上通常仅具有单纯的照明功能，并未对用路人或是管理者带来其它的附加价值。
如上所述，一般常见的路灯照明多采用高压钠灯灯头，其在驱动上通常需要4000伏至5000伏的电压，且高压钠灯灯头内需要设置安定器，无形中增加了成本与重量。此外，由于路灯照明大多设置在室外环境，如何常保清洁一直是路灯照明所面临的难题之一。
发明内容
本发明提供一种发光二极管光源，其具有电力线通信单元。
本发明提出一种发光二极管灯体，其具有上述的发光二极管光源。
本发明提出一种发光二极管光源，适于与一电力线连接，此发光二极管光源包括一发光二极管阵列、一电力线通信单元以及一电流控制单元，其中电力线通信单元与该电力线电性连接，而电流控制单元与电力线、发光二极管阵列以及电力线通信单元电性连接。
本发明另提出一种发光二极管灯体，适于与一电力线连接，此发光二极管灯体包括前述的发光二极管光源、一外壳、一塑料灯罩以及一光触媒涂层。外壳与塑料灯罩用以容纳发光二极管阵列、电力线通信单元以及电流控制单元，而光触媒涂层则涂布在塑料灯罩上。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管阵列包括一承载器以及多个发光二极管，其中，发光二极管是阵列排列于承载器上，并与承载器电性连接。
在本发明的一实施例中，上述的承载器包括一电路板。
在本发明的一实施例中，上述的电路板包括一金属核心印刷电路板。
在本发明的一实施例中，上述的电力线通信单元整合在电路板内。
在本发明的一实施例中，上述的电力线通信单元为一电力线通信芯片，且电力线通信芯片与电路板电性连接。
在本发明的一实施例中，上述的电流控制单元整合在电路板内。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管包括表面黏着型封装体或引脚贯穿型封装体。
在本发明的一实施例中，上述的电力线通信单元包括高解析电力线通信单元(HD-PLC unit)。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管光源可进一步包括一与电力线通信单元电性连接的无线通信单元。在本发明一较佳实施例中，无线通信单元包括IEEE 802.15.4 ZigBee无线通信单元，或是全球互通微波存取(WiMAX，Worldwide Interoperability for Microwave Access)无线通信单元。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管光源可进一步包括一与电力线通信单元电性连接的图像撷取装置。
在本发明的一实施例中，上述的电力线通信单元具有一以太网络端口，而图像撷取装置包括一因特网照相机，且因特网照相机与以太网络端口电性连接。
由于本发明将电力线通信单元整合在发光二极管光源或发光二极管灯体内，因此，本发明的发光二极管光源或发光二极管灯体可以通过电力线与其它发光二极管光源或发光二极管灯体沟通。此外，本发明的发光二极管光源或发光二极管灯体亦可以通过电力线将数据传输至控制中心。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1与图2为本发明第一实施例的发光二极管光源的示意图。
图3A与图3B为本发明第二实施例的发光二极管光源的示意图。
图4为本发明第三实施例的发光二极管光源的示意图。
图5为本发明第四实施例的发光二极管光源的示意图。
图6为本发明的发光二极管灯体的示意图。
附图符号说明
100、100a、100b、100c：发光二极管光源
110：发光二极管阵列
110a：承载器
110b：发光二极管
120：电力线通信单元
122：以太网络端口
130：电流控制单元
140：无线通信单元
150：图像撷取装置
PL：电力线
200：发光二极管灯体
210：外壳
220：塑料灯罩
230：光触媒涂层。
具体实施方式
第一实施例：
图1与图2为本发明第一实施例的发光二极管光源的示意图。请参照图1，本实施例的发光二极管光源100包括一发光二极管阵列110、一电力线通信单元120以及一电流控制单元130，其中，电流控制单元130与电力线PL、发光二极管阵列110以及电力线通信单元120电性连接。由图1可知，电力线通信单元120与电力线PL，以接收从电力线PL传送来的控制信号，并根据此控制信号来控制电流控制单元130输出至发光二极管阵列110的驱动电流，以使发光二极管阵列110呈现所需的亮度。在某些特定情况(如紧急情况)下，电力线通信单元120甚至可以控制电流控制单元130输出一过载驱动电流至发光二极管阵列110，以使发光二极管阵列110能够呈现很高的亮度(约为正常亮度的150％至300％之间)。
接着请参照图2，本实施例的发光二极管阵列110例如是采用晶粒-电路板接合的封装型态(Chip On Board type package)，当然，本发明的发光二极管阵列110亦可以采用其它的封装型态，如导线架封装型态(lead-frametype package)等。以晶粒-电路板接合的封装型态(COB type package)为例，发光二极管阵列110包括一承载器110a以及多个发光二极管110b，其中发光二极管110b是阵列排列于承载器110a上，并与承载器110a电性连接。由图2可清楚得知，承载器110a例如是一电路板。一般而言，为了使发光二极管阵列110具有良好的散热特性，承载器110a可选用散热效能良好的金属核心印刷电路板(MCPCB，Metal Core Printed Circuit Board)。当然，本发明仍可选用其它型态的电路板，如具有散热片、热管(heat pipe)或是其它散热结构的电路板等。
在本实施例中，发光二极管110b例如是表面黏着型封装体(SMD typepackage)或引脚贯穿型封装体(PTH type package)，当然，发光二极管110b亦可以是其它适于与承载器110a接合的封装体。
在本实施例中，电力线通信单元120例如是高解析电力线通信单元(HD-PLC unit)，其传输速率例如是介于42Mbps至72Mbps之间。
第二实施例：
图3A与图3B为本发明第二实施例的发光二极管光源的示意图。请参照图3A与图3B，在本实施例中，发光二极管阵列110是采用晶粒-电路板接合的封装型态(COB type package)，因此本实施例可将电力线通信单元120与电流控制单元130至少其中之一整合在承载器110a(电路板)中，以使电力线通信单元120与电流控制单元130通过承载器110a(电路板)中的线路彼此电性连接。换言之，设计者可以视需求而将电力线通信单元120整合在承载器110a(电路板)中，并将电流控制单元130独立于承载器110a(电路板)外。当然，设计者亦可以视需求将电流控制单元130整合在承载器110a(电路板)中，并将电力线通信单元120独立于承载器110a(电路板)外，如图3B所绘示。此外，设计者仍可视需求将电力线通信单元120以及电流控制单元130同时整合在承载器110a(电路板)中，如图3A所示。
请参照图3B，当电力线通信单元120独立于承载器110a(电路板)外时，电力线通信单元120例如是一电力线通信芯片(PLC chip)，且此电力线通信芯片是设置在承载器110a(电路板)的其中一个表面上，并通过承载器110a(电路板)中的线路与电流控制单元130电性连接。
第三实施例：
图4为本发明第三实施例的发光二极管光源的示意图。请参照图4，本实施例的发光二极管光源100b与第一实施例的发光二极管光源100类似，惟二者主要的差异在于：发光二极管光源100b进一步包括一无线通信单元140，且此无线通信单元140与电力线通信单元120电性连接。在一较佳实施例中，无线通信单元140包括IEEE 802.15.4 ZigBee无线通信单元，或是全球互通微波存取(WiMAX，Worldwide Interoperability for Microwave Access)无线通信单元。当然，无线通信单元140亦可以是采用其它无线通信协议的通信单元，本发明不限定无线通信单元140必须是IEEE 802.15.4 ZigBee无线通信单元，或是全球互通微波存取(WiMAX)无线通信单元。
假设发光二极管光源100b是架设在路灯中或是室内照明灯具中，当配挂有IEEE 802.15.4 ZigBee标签的受监控物经过发光二极管光源100b时，IEEE802.15.4 ZigBee无线通信单元便可侦测该受监控物。此时，搭载有IEEE802.15.4 ZigBee无线通信单元的发光二极管光源100b便可用以监控其周遭环境的物品动向或人员动向。由上述可知，本实施例的发光二极管光源100b具有物流监控以及人员动向监控的功能，可应用于大楼的公共安全系统中，当紧急情况(如火灾等)发生时，大楼内的每一个发光二极管光源100b皆可提供足够的信息让搜救人员作出正确的判断，达到迅速救援的目的。
除此之外，多个搭载有无线通信单元140的发光二极管光源100b可以构成网状(Mesh)的无线通信网路，使得无线通信单元140的涵盖范围不亦出现死角。
第四实施例：
图5为本发明第四实施例的发光二极管光源的示意图。请参照图5，本实施例的发光二极管光源100c与第一实施例的发光二极管光源100类似，惟二者主要的差异在于：发光二极管光源100c进一步包括一图像撷取装置150，且此图像撷取装置150与电力线通信单元120电性连接。在一较佳实施例中，电力线通信单元120例如具有一以太网络端口122，而图像撷取装置150例如是一与以太网络端口122电性连接的因特网照相机(IP Camera)。
如上所述，当因特网照相机的所撷取到的图像的分辨率为130万像素或是200万像素时，电力线通信单元120可采用高解析电力线通信单元(HD-PLCunit)。高解析电力线通信单元可通过其42Mbps至72Mbps之间的高传输速率将清晰的图像传送至远程控制中心。
上述实施例中所揭露的各种特征点可以彼此结合，以使得本发明的发光二极管光源具备更为多样性的功能。
第五实施例：
图6为本发明的发光二极管灯体的示意图。请参照图6，本发明的发光二极管灯体200包括一外壳210、一塑料灯罩220、一光触媒涂层230以及前述实施例所提及的发光二极管光源100、100a、100b、100c。外壳210与塑料灯罩220用以容纳发光二极管阵列110、电力线通信单元120以及电流控制单元130(图标于图1至图5)，而光触媒涂层230则涂布在塑料灯罩220上。
一般路灯照明大多采用人工定期清洗的方式来维持清洁，但此作法的成本过高，若要采用光触媒物质进行发光二极管灯体的自清洗，仍然面临了光触媒物质在现有玻璃灯罩上无法顺利涂布的技术瓶颈。因此，目前的路灯照明皆采用耐温特性较佳的玻璃灯罩，并且采用人工定期清洗的方式来维持玻璃灯罩的清洁。
不同于现有技术，本实施例运用光触媒涂层230易于涂布在塑料灯罩220上的特性，将光触媒涂层230整合在发光二极管灯体中。由于发光二极管灯体200本身的功率与操作温度接低于高压钠灯灯头的功率与操作温度，因此本发明的发光二极管灯体200可以采用涂布有光触媒涂层230的塑料灯罩220，不但在整体重量上有所减轻，其制作成本更是大幅降低。
综上所述，本发明的发光二极管光源或发光二极管灯体可以通过电力线与其它发光二极管光源或发光二极管灯体沟通。此外，本发明的发光二极管光源或发光二极管灯体亦可以通过电力线将数据传输至控制中心。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界定者为准。

Claims (25)

1.一种发光二极管光源，适于与一电力线连接，该发光二极管光源包括：
一发光二极管阵列；
一电力线通信单元，与该电力线电性连接，其中该电力线通信单元用来接收从该电力线传来的一控制讯号；以及
一电流控制单元，与该电力线、该发光二极管阵列以及该电力线通信单元电性连接，其中该电力线通信单元依据该控制讯号来控制该电流控制单元选择性地输出驱动电流或过载驱动电流至该发光二极管阵列。
2.如权利要求1所述的发光二极管光源，其中，该发光二极管阵列包括：
一承载器；以及
多个发光二极管，阵列排列于该承载器上，并与该承载器电性连接。
3.如权利要求2所述的发光二极管光源，其中，该承载器包括一电路板。
4.如权利要求3所述的发光二极管光源，其中，该电路板包括一金属核心印刷电路板。
5.如权利要求3所述的发光二极管光源，其中，该电力线通信单元整合在该电路板内。
6.如权利要求3所述的发光二极管光源，其中，该电力线通信单元为一电力线通信芯片，且该电力线通信芯片与该电路板电性连接。
7.如权利要求3所述的发光二极管光源，其中，该电流控制单元整合在该电路板内。
8.如权利要求2所述的发光二极管光源，其中，所述发光二极管包括表面黏着型封装体或引脚贯穿型封装体。
9.如权利要求1所述的发光二极管光源，其中，该电力线通信单元包括高解析电力线通信单元。
10.如权利要求1所述的发光二极管光源，其中，更包括一无线通信单元，与该电力线通信单元电性连接。
11.如权利要求1所述的发光二极管光源，其中，更包括一图像撷取装置，与该电力线通信单元电性连接。
12.如权利要求11所述的发光二极管光源，其中，该电力线通信单元具有一以太网络端口，而该图像撷取装置包括一因特网照相机，且该因特网照相机与该以太网络端口电性连接。
13.一种发光二极管灯体，适于与一电力线连接，该发光二极管灯体包括：
一权利要求1所述的发光二极管光源；
一外壳；
一塑料灯罩，其中，该外壳与该塑料灯罩用以容纳该发光二极管阵列、该电力线通信单元以及该电流控制单元；以及
一光触媒涂层，涂布在该塑料灯罩上。
14.如权利要求13所述的发光二极管灯体，其中，该发光二极管阵列包括：
一承载器；以及
多个发光二极管，阵列排列于该承载器上，并与该承载器电性连接。
15.如权利要求14所述的发光二极管灯体，其中，该承载器包括一电路板。
16.如权利要求15所述的发光二极管灯体，其中，该电路板包括一金属核心印刷电路板。
17.如权利要求15所述的发光二极管灯体，其中，该电力线通信单元整合在该电路板内。
18.如权利要求15所述的发光二极管灯体，其中，该电力线通信单元为一电力线通信芯片，且该电力线通信芯片与该电路板电性连接。
19.如权利要求15所述的发光二极管灯体，其中，该电流控制单元整合在该电路板内。
20.如权利要求14所述的发光二极管灯体，其中，所述发光二极管包括表面黏着型封装体或引脚贯穿型封装体。
21.如权利要求13所述的发光二极管灯体，其中，该电力线通信单元包括高解析电力线通信单元。
22.如权利要求13所述的发光二极管灯体，更包括一无线通信单元，与该电力线通信单元电性连接。
23.如权利要求22所述的发光二极管灯体，其中，该无线通信单元包括IEEE 802.15.4ZigBee无线通信单元，或全球互通微波存取WiMAX无线通信单元。
24.如权利要求13所述的发光二极管灯体，更包括一图像撷取装置，与该电力线通信单元电性连接。
25.如权利要求24所述的发光二极管灯体，其中，该电力线通信单元具有一以太网络端口，而该图像撷取装置包括一因特网照相机，且该因特网照相机与该以太网络端口电性连接。
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