CN101749556A

CN101749556A - 交流发光二极管装置

Info

Publication number: CN101749556A
Application number: CN200810181944A
Authority: CN
Inventors: 戴晟杰; 叶文勇; 詹益仁
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: CN101749556B

Abstract

一种交流发光二极管装置，包括一控制单元以及多个发光二极管。每一个发光二极管的阳极及阴极各自电性连接至控制单元。其中，当此些发光二极管被一交流电压源驱动时，控制单元依据交流电压源的电压，改变此些发光二极管的串联或并联状态，使得流经此些LED的电流大小趋向均匀。

Description

交流发光二极管装置

技术领域

本发明是有关于一种交流发光二极管装置，且特别是有关于一种可以直接使用市用交流电压源并具有高发光效率的交流发光二极管装置。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)由于具备了高耐久性、寿命长、轻巧及耗电量低等特性，且不含汞等有害物质，故成为一种极为理想的新世代照明光源。近年由于蓝光LED的发明解决了静电防护的问题，加上LED亮度的提升，LED的应用领域更是不断拓展，已成为现代生活中不可或缺的重要照明工具，例如从指示灯、显示器、室内外照明到车用照明等均采用LED以作照明用途，并且LED的成本也随的大幅降低。

由于目前的市用电力系统是以交流高压为主，传统使用降压变压器或整流器的电能转换方式来提供一稳定的电流源，以控制LED发光。然而，这些外加的变压器或整流器会增加整体制造成本，占用空间而影响照明工具的外观，产生热量而降低LED长期使用的安全性。而且，外加电路本身的使用寿命较LED为短，因而降低了LED在应用上的整体使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交流发光二极管装置，可以直接使用市用交流电压源，并依据交流电压源的电压，依序地导通不同微晶粒面积的发光二极管，或是改变多个发光二极管的串联或并联状态，使得流经此些发光二极管的电流大小趋向均匀，故可以使得交流发光二极管装置具有高发光效率，且可改善发光闪烁的问题。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提出一种交流发光二极管装置，包括多个LED以及一控制单元。至少部份的LED具有不同的微晶粒面积。控制单元用以分别控制LED。其中，当此些LED被一交流电压源驱动时，控制单元依据交流电压源的电压依序地导通具不同微晶粒面积的LED。

根据本发明的第二方面，提出一种交流发光二极管装置，包括一控制单元以及多个LED。每一个LED的阳极及阴极各自电性连接至控制单元。其中，当此些LED被一交流电压源驱动时，控制单元依据交流电压源的电压，改变此些LED的串联或并联状态，使得流经此些LED的电流大小趋向均匀。

根据本发明的第三方面，提出一种交流发光二极管装置，包括一控制单元以及多个LED。每一个LED的阳极及阴极各自电性连接至控制单元，且至少部份的LED具有不同的微晶粒面积。其中，当此些LED被一交流电压源驱动时，控制单元依据交流电压源的电压，改变此些LED的串联或并联状态，且控制单元依据交流电压源的电压依序地导通具不同微晶粒面积的LED。

附图说明

图1绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第一例的示意图。

图2绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的电流的示意图。

图3绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第二例的示意图。

图4绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第三例的示意图。

图5绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第四例的示意图。

图6绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第五例的示意图。

图7绘示依照本发明第二实施例的交流发光二极管装置的第一例的示意图。

图8A绘示依照本发明第二实施例的发光二极管的等效状态图的一例。

图8B绘示依照本发明第二实施例的发光二极管的等效状态图的另一例。

图9绘示依照本发明第三实施例的交流发光二极管装置的第一例的示意图。

图10绘示依照本发明第三实施例的交流发光二极管装置的第二例的示意图。

图11绘示依照本发明第三实施例的交流发光二极管装置的第三例的示意图。

图12绘示依照本发明第三实施例的交流发光二极管装置的第四例的示意图。

附图中主要组件符号说明

100、130、150、200、220、300、400、430、450、470：交流发光二极管

121～12n、141～14n、211～21n、232～23n、321～32n、421～42n、461～46n、482～48n：发光二极管

110、310、410：控制单元

160、440：桥氏整流器

具体实施方式

为让本发明的上述内容能更明显易懂，特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供一种交流发光二极管装置，可以直接使用市用交流电压源，并依据交流电压源的电压，导通不同微晶粒面积的发光二极管，或是改变多个发光二极管的串联或并联状态，使得流经此些发光二极管的电流大小趋向均匀，故交流发光二极管装置具有高发光效率，且可改善发光闪烁的问题。

第一实施例

请参照图1，其绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第一例的示意图。交流发光二极管(LED)装置100包括一控制单元110以及多个LED 121～12n。至少部份的LED 121～12n具有不同的微晶粒面积。控制单元110用以分别控制LED 121～12n。其中，当此些LED 121～12n被一交流电压源驱动时，控制单元110依据交流电压源的电压依序地导通具不同微晶粒面积的LED。于图1中，是以每一个LED的微晶粒面积均不相同为例做说明，然并不限于此。多个LED 121～12n为串联连接，每一个LED的阳极及阴极均电性连接至控制单元110。其中，控制单元110与LED121～12n可被整合于一芯片内或一封装体内，或是控制单元110在封装体外，并不做限制。

LED的微晶粒面积与其阻抗是呈反比关系。亦即，LED的微晶粒面积越大，其阻抗越小。反之，LED的微晶粒面积越小，其阻抗越大。于图1中，节点A及节点B电性连接至一交流电压源(未绘示于图)。当LED121～12n被交流电压源驱动时，控制单元110于交流电压源的电压较小时，会先导通具有较大微晶粒面积的LED，例如为LED 121或LED 122等，而不导通具有较小微晶粒面积的LED，例如为LED 12(n-1)或LED 12n。此时，交流电压源的电压虽然较小，但LED 121或LED 122的启动电压不高，故会有电流流经LED 121或LED 122，使其发光。

接着，当交流电压源的电压变大，控制单元110会紧接着导通小于LED121或LED 122的微晶粒面积的LED，使得导通的LED串的总阻抗随着交流电压源的电压变高而变高，因而导通的电流不随交流电压的变化而有剧烈的变化，能保持在一个相对稳定的状态。之后，于交流电压源的电压更大时，控制单元110更紧接着导通具有更小微晶粒面积(亦即更大阻抗)的LED，例如为LED 12(n-1)或LED 12n。亦即，控制单元110依据交流电压源的电压，依序地导通具有不同微晶粒面积的LED。

请参照图2，其绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的电流的示意图。由于控制单元110于交流电压源的电压较小时仅导通具有较大微晶粒面积的LED，故对应于低驱动电压，会有电流流经LED而使得LED发光。此外，控制单元110会依据交流电压源的电压变高而依序导通不同微晶粒面积的LED，使得LED串的阻抗亦随着交流电压源的电压而增加，故流经LED的电流大小会如图2所示趋向均匀。如此一来，不仅可以使得交流发光二极管装置100具有高发光效率，亦可改善发光闪烁的问题。

此外，控制单元110可控制交流电压源的方向，使得LED 121～12n不论于交流电压源的正半周期或负半周期均承受正向电压。另外，亦可以使用其它的方法，使得控制单元110无须控制交流电压源的方向而可被简化。

请参照图3，其绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第二例的示意图。相较于交流发光二极管装置100，交流发光二极管装置130还包括另外多个LED 141～14n。此另多个LED 141～14n为串联连接且与串联连接的LED 121～12n为反向并联，每一个LED 141～14n的阳极及阴极均电性连接至控制单元110，且至少部份的LED 141～14n具有不同的微晶粒面积。其中，LED 121～12n于交流电压源的正半周期被驱动，LED141～14n于交流电压源的负半周期被驱动。

请参照图4，其绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第三例的示意图。相较于交流发光二极管装置100，交流发光二极管装置150还包括一桥氏整流器160。桥氏整流器160电性连接于节点A及节点B，且桥氏整流器160于节点C及节点D电性连接至交流电压源，用以整流交流电压源，使得LED 121～12n均承受正向电压。

此外，LED 121～12n及LED 141～14n于图1、图3及图4中均依据各自微晶粒面积的大小依序排列，然并不限于此。LED 121～12n及LED141～14n亦可以不用顾及各自微晶粒面积的大小而任意排列，只要控制单元110依据交流电压源的电压，依序地导通不同微晶粒面积的发光二极管即可。

此外，本发明第一实施例并不限于单一串行LED。请参照图5，其绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第四例的示意图。于图5中，交流发光二极管装置200的每一个LED 121～12n均各自并联相同于自身微晶粒面积的LED 211～21n。例如，LED 121并联LED 111、LED 12n并联LED 11n等。于图5中，每一个LED 121～12n所各自并联的LED个数相同，然并不限于此。

请参照图6，其绘示依照本发明第一实施例的交流发光二极管装置的第五例的示意图。于图6中，每一个LED 121～12n所各自并联的LED个数不同，微晶粒面积较大的LED所并联的LED个数较少，微晶粒面积较小的LED所并联的LED个数较多。例如微晶粒面积较大的LED 121仅并联LED 211，而微晶粒面积较小的LED 12n则并联LED 21n～23n。此外，每一个LED亦可各自并联不同于自身微晶粒面积的LED，只要控制单元110依据交流电压源的电压，依序地导通不同微晶粒面积的LED即可。

第二实施例

请参照图7，其绘示依照本发明第二实施例的交流发光二极管装置的第一例的示意图。交流发光二极管装置300包括一控制单元310以及多个LED 321～32n。每一个LED 321～32n的阳极及阴极各自电性连接至控制单元310。其中，控制单元310与LED 321～32n可被整合于一芯片内或一封装体内，或是控制单元310在封装体外，并不做限制。

于图9中，节点A及节点B是电性连接至一交流电压源(未绘示于图)。当LED 321～32n被交流电压源驱动时，控制单元310依据交流电压源的电压，改变LED 321～32n的串联或并联状态，使得流经LED 321～32n的电流大小趋向均匀。

请参照图8A及图8B，图8A绘示依照本发明第二实施例的发光二极管的等效状态图的一例，图8B绘示依照本发明第二实施例的发光二极管的等效状态图的另一例。当交流电压源的电压较小时，控制单元310可将LED 321～32n并联如图8A所示，如此一来，LED 321～32n的整体启动电压不高，会有电流流经LED，而使得LED发光。

之后当交流电压源的电压变大，可改变LED 521～52n的串联或并联状态，例如图8B所示的两两LED串联再彼此并联。如此一来，LED 321～32n的整体启动电压随着交流电压源的电压变大，仍会有电流流经LED321～32n，使得LED 321～32n会发光。此外，由于LED 321～32n的阻抗随着交流电压源的电压而增加，故流经LED 321～32n的电流大小亦会如图2所示趋向均匀。如此一来，不仅可以提高交流发光二极管装置300的发光效率，亦可改善发光闪烁的问题。

此外，控制单元可控制交流电压源的方向，使得LED 321～32n不论于交流电压源的正半周期或负半周期均承受正向电压。

第三实施例

本发明上述第一实施例及第二实施例的技术特征可分别单独实施，亦可以合并实施。请参照图9，其绘示依照本发明第三实施例的交流发光二极管装置的示意图。交流发光二极管装置400包括一控制单元410以及多个LED 421～42n。每一个LED的阳极及阴极各自电性连接至控制单元410，且至少部份的LED 421～42n具有不同的微晶粒面积。其中，控制单元410与LED 421～42n可被整合于一芯片内或一封装体内，或是控制单元410在封装体外，并不做限制。

于图9中，节点A及节点B是电性连接至一交流电压源(未绘示于图)。当LED 421～42n被交流电压源驱动时，控制单元410依据交流电压源的电压，改变LED 421～42n的串联或并联状态，且控制单元410依据交流电压源的电压，依序地导通具不同微晶粒面积的LED 421～42n。控制单元410于交流电压源的电压较小时，并联大部分的LED，并导通具有较大微晶粒面积的LED，且控制单元410于交流电压源的电压较大时，串联大部分的LED，并导通具有较小微晶粒面积的LED。

请参照图10，其绘示依照本发明第三实施例的交流发光二极管装置的第二例的示意图。相较于交流发光二极管装置400，交流发光二极管装置430还包括一桥氏整流器440。桥氏整流器440是电性连接于节点A及节点B，且桥氏整流器440于节点C及节点D电性连接至交流电压源，用以整流交流电压源，使得LED 421～42n均承受正向电压。

请参照图11，其绘示依照本发明第三实施例的交流发光二极管装置的第三例的示意图。于图11中，交流发光二极管装置450的每一个LED421～42n均各自并联相同自身微晶粒面积的LED 461～46n。例如，LED 421并联LED 461、LED 42n并联LED 46n等。于图11中，每一个LED 421～42n所各自并联的LED个数相同，然并不限于此。

请参照图12，其绘示依照本发明第三实施例的交流发光二极管装置的第四例的示意图。于图12中，每一个LED 421～42n所各自并联的LED个数不同，微晶粒面积较大的LED所并联的LED个数较少，微晶粒面积较小的LED所并联的LED个数较多。例如微晶粒面积较大的LED 421仅并联LED 461，而微晶粒面积较小的LED 42n则并联LED 46n～48n。此外，每一个LED亦可各自并联不同于自身微晶粒面积的LED，只要控制单元410依据交流电压源的电压，依序地导通不同微晶粒面积的LED即可。

上述第三实施例所描述的交流发光二极管装置400、430、450及470，其操作原理类似于第一实施例及第二实施例中所揭露的交流发光二极管装置100、130、150、200、220及300，故于此不再重述。

本发明上述实施例所描述的交流发光二极管装置，是依据交流电压源的电压，于电压较小时先导通较大微晶粒面积的发光二极管，并于电压较大时紧接着再导通较小微晶粒面积的发光二极管，或是依据交流电压源的电压，改变多个发光二极管的串联或并联状态，使得流经交流发光二极管装置中的多个发光二极管的电流大小趋向均匀，使得交流发光二极管装置在操作时不会发生电流分配不均的现象。如此一来，交流发光二极管装置于交流低压时即可发光，提高交流发光二极管装置的发光效率。此外，趋向均匀的电流亦改善了发光闪烁的问题。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例描述如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视申请的权利要求范围所界定的内容为准。

Claims

1.一种交流发光二极管装置，包括：

复数个发光二极管，至少部份的该些发光二极管有不同的微晶粒面积；以及

一控制单元，用以分别控制该些发光二极管；

其中，当该些发光二极管被一交流电压源驱动时，该控制单元依据该交流电压源的电压依序地导通具不同微晶粒面积的该些发光二极管。

2.如权利要求1所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元控制该交流电压源的电流方向，使得该些发光二极管均承受正向电压。

3.如权利要求1所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元于该交流电压源的电压较小时导通具较大微晶粒面积的该些发光二极管，该控制单元于该交流电压源的电压较大时导通具较小微晶粒面积的该些发光二极管。

4.如权利要求1所述的交流发光二极管装置，其中，该些发光二极管串联连接，每一个发光二极管的阳极及阴极均电性连接至该控制单元。

5.如权利要求4所述的交流发光二极管装置，其中，串联连接的该些发光二极管是依据各自微晶粒面积的大小依序排列。

6.如权利要求4所述的交流发光二极管装置，其中，串联连接的该些发光二极管各自并联不同于自身微晶粒面积的发光二极管。

7.如权利要求4所述的交流发光二极管装置，其中，串联连接的该些发光二极管各自并联相同于自身微晶粒面积的发光二极管。

8.如权利要求7所述的交流发光二极管装置，其中，串联连接的该些发光二极管每一个所各自并联的发光二极管个数相同。

9.如权利要求7所述的交流发光二极管装置，其中，串联连接的该些发光二极管每一个所各自并联的发光二极管个数不同，微晶粒面积较大的发光二极管所并联的发光二极管个数较少，微晶粒面积较小的发光二极管所并联的发光二极管个数较多。

10.如权利要求1所述的交流发光二极管装置，其中，该些发光二极管包括第一发光二极管串及第二发光二极管串，该第一发光二极管串与该第二发光二极管串是反向并联且控制于该控制单元，该第一发光二极管串于该交流电压源的正半周期被驱动，该第二发光二极管串于该交流电压源的负半周期被驱动。

11.如权利要求1所述的交流发光二极管装置，包括：

一桥氏整流器，电性连接于该些发光二极管与该交流电压源之间，用以整流该交流电压源，使得该些发光二极管均承受正向电压。

12.如权利要求1所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元与该些发光二极管被整合于一芯片内或一封装体内，或是该控制单元在该封装体外。

13.一种交流发光二极管装置，包括：

一控制单元；以及

复数个发光二极管，每一个发光二极管的阳极及阴极各自电性连接至该控制单元；

其中，当该些发光二极管被一交流电压源驱动时，该控制单元依据该交流电压源的电压，改变该些发光二极管的串联或并联状态，使得流经该些发光二极管的电流大小趋向均匀。

14.如权利要求13所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元于该交流电压源的电压较小时，使得该些发光二极管的大部份被并联，且该控制单元于该交流电压源的电压较大时，使得该些发光二极管的大部份被串联。

15.如权利要求13所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元控制该交流电压源的电流方向，使得该些发光二极管均承受正向电压。

16.如权利要求13所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元与该些发光二极管被整合于一芯片内或一封装体内，或是该控制单元在该封装体外。

17.一种交流发光二极管装置，包括：

一控制单元；以及

复数个发光二极管，每一个发光二极管的阳极及阴极各自电性连接至该控制单元，且至少部份的该些发光二极管具有不同的微晶粒面积；

其中，当该些发光二极管被一交流电压源驱动时，该控制单元依据该交流电压源的电压，改变该些发光二极管的串联或并联状态，且该控制单元依据该交流电压源的电压依序地导通具不同微晶粒面积的该些发光二极管。

18.如权利要求17所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元控制该交流电压源的电流方向，使得该些发光二极管均承受正向电压。

19.如权利要求17所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元于该交流电压源的电压较小时，并联并导通具有较大微晶粒面积的该些发光二极管，且该控制单元于该交流电压源的电压较大时，串联并导通具有较小微晶粒面积的该些发光二极管。

20.如权利要求17所述的交流发光二极管装置，其中，该些发光二极管是各自依据微晶粒面积的大小依序排列。

21.如权利要求17所述的交流发光二极管装置，其中，每一个发光二极管各自并联不同于自身微晶粒面积的发光二极管。

22.如权利要求17所述的交流发光二极管装置，其中，每一个发光二极管各自并联相同于自身微晶粒面积的发光二极管。

23.如权利要求22所述的交流发光二极管装置，其中，每一个发光二极管所各自并联的发光二极管个数相同。

24.如权利要求22所述的交流发光二极管装置，其中，每一个发光二极管所各自并联的发光二极管个数不同，微晶粒面积较大的发光二极管所并联的发光二极管个数较少，微晶粒面积较小的发光二极管所并联的发光二极管个数较多。

25.如权利要求17所述的交流发光二极管装置，其中，该控制单元与该些发光二极管被整合于一芯片内或一封装体内，或是该控制单元在该封装体外。