CN101466183A

CN101466183A - 交流发光装置

Info

Publication number: CN101466183A
Application number: CNA2007103001805A
Authority: CN
Inventors: 戴晟杰; 叶文勇
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-06-24

Abstract

一种交流发光装置，包括一交流发光二极管模块，具有至少两组二极管微晶粒；以及一波形调制单元，耦接于交流发光二极管模块与一交流输入电压之间，用以调制交流输入电压的波形。

Description

交流发光装置

技术领域

本发明涉及一种发光装置，特别是涉及有关一种使用发光二极管微晶粒的交流发光装置。

背景技术

由于具有耐用、寿命长、轻巧、低耗电并且不含有害物质(例如汞)的特性，因此使用发光二极管(LED)的照明技术已经变成照明产业与半导体产业未来非常重要的发展方向。一般而言，发光二极管广泛地应用于白光照明装置、指示灯、车用信号灯、车用大灯、闪光灯、液晶显示器的背光模块、投影机的光源、户外显示单元...等等。

图1A为二极管发光装置中输入电压与电流的波形图。由于每一个发光二极管微晶粒的操作电压(耐受电压)只有2～5V左右，所以多个二极管微晶粒需要连接成串才可以在电力公司所提供的市电下使用。因此，该串发光二极管微晶粒的等效起始电压将高达90V以上。换言之，于交流电源的正周期中，只有在交流电源所提供的输入电压高于90V(约t＝0.002秒至0.006秒)时，才会产生电流通过发光二极管微晶粒。同样地，于交流电源的负周期中，只有在交流电源所提供的输入电压低于-90V(约t＝0.010秒至0.014秒)时，才会产生电流通过发光二极管微晶粒。

图1B为二极管发光装置中电流与交流发光二极管模块的光输出的波形图。如图所示，当未产生电流通过发光二极管微晶粒时，将不产生光输出(即发出亮光)。换言之，只有交流电源所提供的输入电压高于正负起始电压时(即t＝0.002秒至0.006秒与约＝0.010秒至0.014秒)，发光二极管微晶粒则才会产生光输出。

一般而言，在功率计算上分为视在功率与实功功率，视在功率为一周期内电压与电流的均方根值的乘积，而实功功率为一周期内每一点电压与电流的乘积的平均值。再者，功率因素则会实功功率与视在功率的比值，通常功率因素太小会造成电力设备的负担与电力浪费。举例而言，电湾电力公司则要求功率因素必需大于0.8。

由图1A与图1B可得知交流电源所供电的发光二极管微晶粒的功率因素必定会小于1，再者当起始电压太高时，也会让发光二极管微晶粒不发光的比例增加，因此闪烁的程度将会变大。除此之外，交流电源所提供的输入电压的频率亦会影响发光二极管微晶体的闪烁程度，当输入电压的频率太低时也会造成二极管微晶体的闪烁程度增加。

因此，需要一种二极管发光装置能够消除操作于交流电源时所产生闪烁与功率因素太小的问题。

发明内容

本发明提供一种交流发光装置，包括一交流发光二极管模块，具有至少两组二极管微晶粒；以及一波形调制单元，耦接于交流发光二极管模块与一交流输入电压之间，用以调制交流输入电压的波形。

本发明还提供一种交流发光装置，包括一交流发光二极管模块，具有至少两组二极管微晶粒；以及一频率调制单元，耦接于交流发光二极管模块与一交流输入电压之间，用以调整交流输入电压的频率。

本发明还提供一种交流发光装置，包括一交流发光二极管模块，具有至少两组二极管微晶粒；以及一调制单元，耦接于所述交流发光二极管模块与一交流输入电压之间，用以增加所述交流输入电压的频率和半高宽。

为了使本发明的所述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1A为二极管发光装置中输入电压与电流的波形图。

图1B为二极管发光装置中电流与交流发光二极管模块的光输出的波形图。

图2为本发明中交流发光装置的一实施例。

图3A为波形调制单元处理后交流电源所提供的输入电压与电流的波形图。

图3B为波形调制单元处理后，通过交流发光二极管模块的电流与其光输出的波形图。

图4A为波形调制单元处理后交流电源所提供的输入电压与电流的另一波形图。

图4B为波形调制单元处理后，通过交流发光二极管模块的光输出的一波形图。

图5A为波形调制单元处理后交流电源所提供的输入电压的另一波形图。

图5B为波形调制单元处理后交流电源所提供的输入电压的另一波形图。

图6A为交流发光二极管模块的另一实施例。

图6B为交流发光二极管模块的另一实施例。

图6C为交流发光二极管模块的另一实施例。

图6D为交流发光二极管模块的另一实施例。

图7为本发明中交流发光装置的一实施例。

图8为显示交流发光装置于不同电压频率下的亮度。

图9为本发明中交流发光装置的一实施例。

附图符号说明

10、10’、10”、10A、10B：交流发光二极管模块；

12：二极管微晶粒；

14：波形调制单元；

16、16”、16A、16B：微发光单元；

18：频率调制单元；

20：交流电源；

22：调制单元；

100、100’、100”：交流发光装置；

VS：输入电压。

具体实施方式

图2为本发明中交流发光装置的一实施例。交流发光装置100包括一交流发光二极管模块10，用以耦接至一交流电源20所提供的输入电压VS，以及一波形调制单元14。交流发光二极管模块10包括多个二极管微晶粒12，形成于一基板(未显示于图中)，并藉由基板上的导线连接成至少两串(两组)。此外，二极管微晶粒12为可根据不同操作电压调整其操作功率的发光组件。举例而言，二极管微晶粒12可为发光二极管微晶粒(micro-lightemitting diodes；micro LEDs)或激光二极管微晶粒(micro-laser diodes；micro LDs)，但不限定于此。一般而言，交流发光装置被封在一封装结构中，在此封装结构中包含荧光粉，可将微晶粒发出的光混成其它色光。于此实施例中，每一串二极管微晶粒12的起始电压大约为90V，但不限定于此。于交流电源20的正周期中，当输入电压VS高于90V时，则会有电流通过交流发光二极管模块10中位于下方的那一串二极管微晶粒12，以便发出亮光。同样地，于交流电源20的负周期中，当输入电压VS低于-90V时，则会产生电流通过交流发光二极管模块10中位于上方的那一串二极管微晶粒12，使交流发光二极管模块10发出亮光。

波形调制单元14用以增加交流电源20所提供的输入电压VS的半高宽。图3A为波形调制单元处理后交流电源所提供的输入电压与电流的波形图。如图所示，当波形调制单元14将输入电压VS的半高宽增加之后，输入电压VS高于起始电压(约90V)的时间就会随之增加。举例而言，于交流电源20的正周期中，在输入电压VS高于90V(约t＝0.001秒至0.007秒)时，都会产生电流通过交流发光二极管模块10中位于下方的那一串二极管微晶粒12。同样地，于交流电源20的负周期中，在输入电压VS低于-90V(约t＝0.009秒至0.015秒)时，都会产生电流通过交流发光二极管模块10中位于上方的那一串二极管微晶粒12。由于电流通过二极管微晶粒12的总时间变长，交流发光二极管模块10的实功功率就会增加，故功率因素亦随之提升。

图3B为波形调制单元处理后，通过交流发光二极管模块的电流与其光输出的波形图。如图所示，由于通过交流发光二极管模块10的电流随着输入电压VS的半高宽增加而增加，所以交流发光二极管模块10产生光输出的周期也随之增加。举例而言，于t＝0.002秒至0.006秒与约＝0.010秒至0.015秒时，交流发光二极管模块10皆会产生光输出。换言之，大约只有在0.075～0.090秒这段时间，交流发光二极管模块10才没有产生光输出。由此可知，发光二极管微晶粒不发光的比例降低，所以闪烁的程度将会降低。

于其它实施例中，波形调制单元14亦可以增加输入电压VS的半高宽，使得该输入电压VS由弦波波形变成方波波形，如图4A中所示。如此一来，二极管微晶粒12大部分的时间都操作于顺向电压之下。举例而言，输入电压VS几乎整个交流电源20的正周期中都会高于起始电压(+90V)，使得图2中交流发光二极管模块10中位于下方的那一串二极管微晶粒12会被导通。同样地，输入电压VS几乎整个交流电源20的负周期中都会低于超始电压(-90V)，使得图2中交流发光二极管模块10中位于上方的那一串二极管微晶粒12会被导通。图4B为波形调制单元处理后，通过交流发光二极管模块的光输出的波形图。如图所示，由于输入电压VS于交流电源20的正周期中几乎都会高于+90V，并且于交流电源20的负周期中几乎都会低于-90V，故交流发光二极管模块10有电流通流的时间会增加，因此交流发光二极管模块10产生光输出的周期也随之增加。在交流发光二极管模块10不发光的时间变少之后，闪烁的程度亦会随之降低。

于某些实施例中，波形调制单元14亦可以将交流电源20所提供的输入电压VS的波形由弦波调制成图5A或图5B所示的方波。举例而言，当输入电压VS的波形被调制成图5A中所示的波形时，于交流电源20的正周期中，交流发光二极管模块10中位于下方的那一串二极管微晶粒会导通一第一时间，而于交流电源20的正周期中，交流发光二极管模块10中位于上方的那一串二极管微晶粒会导通一第二时间，其中第一时间大于第二时间。换言之，交流发光二极管模块10在交流电源20的正周期的导通时间会比在负周期的导通时间长。

如图5B中所示，于交流电源20的正周期中，交流发光二极管模块10中位于下方的那一串二极管微晶粒12会导通一第一时间，而于交流电源20的正周期中，交流发光二极管模块10中位于上方的那一串二极管微晶粒12会导通一第二时间，其中第一时间小于第二时间。换言之，交流发光二极管模块10于交流电源20的负周期的导通时间会比在正周期的导通时间长。

举例而言，交流发光二极管模块10中位于下方的那一串二极管微晶粒12可发出第一种色光，而交流发光二极管模块10中位于上方的那一串二极管微晶粒12可发出第二种色光。因此，本发明可藉由图5A与图5B的实施例中，交流电源20的正、负周期的导通时间不同，来达到混色的效果。

图6A为交流发光二极管模块的另一实施例。如图所示，交流发光二极管模块10’中的二极管微晶粒12被连接成多串微发光单元16，其中每个微发光单元16包括两个反相并联连接的二极管微晶粒12。于某些实施例中，每个微发光单元16包括更多并联、串联或串并联连接的二极管微晶粒12。

图6B为交流发光二极管模块的另一实施例。如图所示，交流发光二极管模块10”中的二极管微晶粒12被连接成多串微发光单元16”，其中每个微发光单元16”中两个二极管微晶粒12连串联后再与另两个二极管微晶粒12并联，但不限定于此。

图6C为交流发光二极管模块的另一实施例。如图所示，交流发光二极管模块10A包括串联一个以上的微发光单元16A，其中每个微发光单元16A包括桥式连接的二极管微晶粒12_1～12_5，其中桥式结构的各分支亦可由多个微晶粒串联、并联或其组合取代，但不限定于此。举例而言，于交流电源20的正周期中，每个微发光单元16A中的二极管微晶粒12_1～12_3会导通一第一时间，而于交流电源20的正周期中，每个微发光单元16A中的二极管微晶粒12_3～12_5会导通一第二时间，其中第一时间可与第二时间不同。换言之，于交流电源20的正周期中，每个微发光单元16A中的二极管微晶粒12_1～12_3会被视为一第一组二极管微晶粒，而于交流电源20的负周期中，每个微发光单元16A中的二极管微晶粒12_3～12_5会被视为一第二组二极管微晶粒。也就是说，二极管微晶粒12_3共享于交流电源20的正、负周期中。

图6D为交流发光二极管模块的另一实施例。如图所示，交流发光二极管模块10B包括多串的微发光单元16A，其中每个微发光单元16A包括桥式连接的二极管微晶粒12_1～12_5。同样地，于交流电源20的正周期中，每个微发光单元16A中的二极管微晶粒12_1～12_3会导通一第一时间，而于交流电源20的正周期中，每个微发光单元16A中的二极管微晶粒12_3～12_5会导通一第二时间。

图7为本发明的交流发光装置的另一实施例。如图所示，交流发光装置100’与图2中所示的交流发光装置相似，其差异在于将波形调制单元16省略，而使用频率调制单元18调整交流电源20的电压频率。频率调制单元18用以将交流电源20的电压频率由60Hz以下调高至60Hz～100Hz的范围内，以便藉由眼睛视觉暂留的效果，让使用者不会感受到闪烁。在较佳的实施例中，频率调制单元18用以将交流电源20的电压频率调高至100Hz～60KHz的范围内。于最佳的实施例中，频率调制单元18用以将交流电源20的电压频率调高至100Hz～1KHz的范围内。

图8显示交流发光装置于不同电压频率下的亮度。如图所示，当交流电源20的电压频率被调高至1KHz时，交流发光装置100’发出光线的间隔将会小于人眼所能感受的范围，因此本发明将可改善发光二极管微晶粒搭配荧光粉，延迟效果不佳人眼所感受到的闪烁。

图9为本发明的交流发光装置的另一实施例。于此实施例中，交流发光装置100”包括一调制单元22用以增加交流电源20所提供的输入电压VS的半高宽，并增加交流电源20的电压频率，以便提升交流发光装置的功率因子，同时降低使用者所感受到的闪烁程度。

图2中的波形调制单元16(或图7中的频率调制单元18以及图9中的调制单元22)与交流发光二极管模块10可以设置于不同的芯片上，或是整合于一个芯片上，并且图2中的波形调制单元16(或图7中的频率调制单元18以及图9中的调制单元22)可以外接于交流发光二极管模块10的封装的外，或设置于交流发光二极管模块10二极管微晶粒12的封装之内，但不限定于此。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种交流发光装置，包括：

一交流发光二极管模块，包括至少两组二极管微晶粒；以及

一波形调制单元，耦接于所述交流发光二极管模块与一交流输入电压之间，用以调制所述交流输入电压的波形。

2.如权利要求1所述的交流发光装置，其中所述波形调制单元用以增加所述交流输入电压的半高宽。

3.如权利要求1所述的交流发光装置，其中所述波形调制单元与所述交流发光二极管模块整合于同一芯片上。

4.如权利要求1所述的交流发光装置，其中所述波形调制单元与所述交流发光二极管模块设置于同一封装结构中。

5.如权利要求1所述的交流发光装置，其中所述二极管微晶粒为发光二极管微晶粒。

6.如权利要求1所述的交流发光装置，其中所述波形调制单元将所述交流输入电压的波形调整为方波。

7.如权利要求1所述的交流发光装置，其中所述波形调制单元所调制后的交流输入电压于一正周期中将所述两组二极管微晶粒中的一组导通一第一时间，而于一负周期中将所述两组二极管微晶粒中的另一组导通一第二时间。

8.如权利要求7所述的交流发光装置，其中所述第一时间大于所述第二时间。

9.如权利要求7所述的交流发光装置，其中所述第一时间小于所述第二时间。

10.一种交流发光装置，包括：

一交流发光二极管模块，包括至少两组二极管微晶粒；以及

一频率调制单元，耦接于所述交流发光二极管模块与一交流输入电压之间，用以调整所述交流输入电压的频率。

11.如权利要求10所述的交流发光装置，其中所述频率调制单元将所述交流输入电压的频率调整至60Hz以上。

12.如权利要求10所述的交流发光装置，其中所述频率调制单元将所述交流输入电压的频率调整在100Hz与1KHz之间。

13.如权利要求10所述的交流发光装置，其中所述频率调制单元将所述交流输入电压的频率调整在100Hz与60KHz之间。

14.如权利要求10所述的交流发光装置，其中所述交流发光二极管模块封装于一含有荧光粉的一封装结构中。

15.如权利要求10所述的交流发光装置，其中所述两组二极管微晶粒中的一组包含发出第一颜色的微晶粒，而所述两组二极管微晶粒中的另一组包含发出第二颜色的微晶粒。

16.一种交流发光装置，包括：

一交流发光二极管模块，包括至少两组二极管微晶粒；以及

一调制单元，耦接于所述交流发光二极管模块与一交流输入电压之间，用以增加所述交流输入电压的频率和半高宽。

17.如权利要求16所述的交流发光装置，其中所述调制单元将所述交流输入电压的频率调整至60Hz以上。

18.如权利要求16所述的交流发光装置，其中所述调制单元将所述交流输入电压的波形调整为方波。

19.如权利要求16所述的交流发光装置，其中所述调制单元所调制后的交流输入电压于一正周期中将所述两组二极管微晶粒中的一组导通一第一时间，并且于一负周期中将所述两组二极管微晶粒中的另一组导通一第二时间。

20.如权利要求19所述的交流发光装置，其中所述第一时间大于所述第二时间。

21.如权利要求19所述的交流发光装置，其中所述第一时间小于所述第二时间。