CN102098823A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光装置，其包括电压源、发光单元及电流源。电压源耦接发光单元，用以提供电压。发光单元包括n个发光二极管及n个电流控制开关，其中n大于或等于3。这些发光二极管分别串联耦接这些电流控制开关。这些电流控制开关依据一电流临界值决定导通与否。电流源耦接发光单元，用以提供固定电流。藉此，发光装置可容许部分的发光二极管产生缺陷及维持其发光的强度。

Description

发光装置
技术领域
本发明是有关于一种发光装置，且特别是有关于一种以发光二极管作为光源的发光装置。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有体积小、省电且耐用的特性，而且随着制程技术的提高，致使发光二极管的价格下降，致使发光二极管作为光源之产品越来越普遍。此外，发光二极管工作电压低(仅1.5-3V)、能主动发光且有一定发光强度。并且，发光二极管的发光强度可用电压或电流调节，同时具备耐冲击、抗振动、寿命长(10万小时)之特点。因此，发光二极管在各种终端设备中被广泛使用，从汽车前照灯、交通信号灯、文字显示器、看板及大屏幕视频显示器，到一般照明及建筑照明和LCD背光等领域。
在发光二极管作为光源的应用上，通常将多个发光二极管串联，因此流经各发光二极管的电流会一致，进而使各发光二极管的发光强度一致。但是，当其中一个发光二极管开路时，全部的发光二极管会因电流无法通过而不能发光。另一方面，亦可将多个发光二极管并联，但是，当其中一个发光二极管短路时，几乎所有电流皆通过短路的发光二极管，而其他的发光二极管会因电流过低而无法发光。
图1为一传统发光装置的电路图。请参照图1，发光装置100包括电压源110及多个发光二极管120，其中这些发光二极管120呈现串并联的组合。电压源110提供操作电压Vcc以驱动这些发光二极管120发光。当其中一个发光二极管120开路时，电流可通过其他并联的发光二极管120流过，因此其他发光二极管120仍可继续发光。当其中一个发光二极管120短路时，会影响到并联的发光二极管120，而其他串联的发光二极管120仍可继续发光。其中，发光装置100的相似结构在美国专利第5,490,049号及美国专利第6,095,661号中被提及，其应用的细节可参照其专利说明。
虽然，发光装置100在其中一个发光二极管120产生缺陷(如短路或开路)时，仍可继续发光。但是，由于缺陷的发生所造成的电路结构的变化，会导致整个发光装置100的电气特性(如电流或电压)亦产生变化。换言之，当其中一个发光二极管120产生缺陷时，发光装置100的整体发光强度会产生变化。尤其，当其中一个发光二极管120短路时，会影响到所有并联的发光二极管120，亦即一整排的发光二极管120皆无法发光，因此发光二极管120短路的影响会更甚于发光二极管120开路。
发明内容
本发明提供一种发光装置，可容许部分发光元件产生缺陷，并在发光元件产生缺陷时仍可正常发光，并且可维持发光装置整体的发光强度。
本发明提出一种发光装置，其包括电压源、发光单元及电流源。发光单元耦接电压源。发光单元包括n个发光二极管及n个电流控制开关，其中n大于或等于3。这些发光二极管分别串联耦接这些电流控制开关。这些电流控制开关依据一电流临界值决定导通与否。电流源耦接发光单元，用以提供固定电流。
本发明另提出一种发光装置，其包括电压源、多个发光单元串列及多个电流源。这些发光单元串列耦接电压源，并且每一发光单元串列分别具有多个发光单元。每一发光单元包括n个发光二极管及n个电流控制开关，其中n大于或等于3。这些发光二极管分别串联耦接这些电流控制开关。这些电流控制开关依据一电流临界值决定导通与否。多个电流源，分别耦接这些发光单元串列，用以提供多个固定电流。
在本发明之一实施例中，上述之些电流控制开关为熔丝开关。
在本发明之一实施例中，上述之每一发光单元的电流临界值小于或等于每一发光单元所对应的固定电流，且大于每一发光单元所对应的固定电流的一半。
在本发明之一实施例中，上述之每一发光单元的缺陷容许率为[(n-2)/n]。
在本发明之一实施例中，上述之这些固定电流为相同或不同。
基于上述，本发明的发光装置在发光二极管短路时，会使电流控制开关呈现不导通，以防止短路的发光二极管影响至发光单元中其他的发光二极管。并且，由于电流源提供固定的电流，因此不论发光二极管是否发生缺陷，在每一个发光单元在可发光时，其发光强度皆可维持相同，因此可延长发光装置的使用寿命。
为让本发明之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为一传统发光装置的电路图。
图2为依据本发明一实施例的发光装置的电路图。
图3为依据本发明另一实施例的发光装置的电路图。
主要元件符号说明
100、200、300：发光装置
110、210、310：电压源
120、221_1～221_n：发光二极管
220、D11～Dmk：发光单元
230、320_1～320_m：电流源
L1～Lm：发光单元串列
I、I1～Im：电流
Vcc、Vdd：操作电压
具体实施方式
由于传统发光装置虽可容许发光二极管产生缺陷，但是在缺陷发生后会改变发光装置的发光强度，造成发光装置的发光强度无法维持固定，并且在发光二极管短路时，会影响到并联的发光二极管无法发光，故提出一种发光装置，以解决上述问题。为了使本发明之内容更为明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。
图2为依据本发明一实施例的发光装置的电路图。请参照图2，发光装置200包括电压源210、发光单元220及电流源230。电压源210输出操作电压Vdd，其中电压源210可以由驱动电路或驱动芯片所提供。发光单元220包括发光二极管221_1～221_n及电流控制开关222_1～222_n，其中n≥3，并且电流控制开关222_1～222_n在此是以熔丝开关为例。电流源230提供一固定电流I至发光单元220，并且电流源230的产生方式则不作限制，例如以电流镜方式产生。在本实施例中，发光二极管221_1～221_n的阳极接收操作电压Vdd，并受到操作电压Vdd的驱动而发光。并且，受到固定电流I的影响，每一个发光二极管的电流约为I/n。其中，发光单元220的发光强度受控于固定电流I。
当部分的发光二极管221_1～221_n产生缺陷(如短路或开路)时，电流控制开关222_1～222_n则会分别依据流经的电流是否大于电流临界值决定导通与否，其中电流临界值小于或等于固定电流I，且大于固定电流I的1/2。简言之，当发光二极管221_1短路时，会导致所有电流皆流经发光二极管221_1，亦即流经发光二极管221_1的电流会等于固定电流I。此时，由于发光二极管221_1的电流大于电流临界值，所以电流控制开关222_1会呈现不导通，亦即熔丝开关会因为电流过大而烧断。因此，发光二极管221_1不会再有电流流过，并且发光单元220的电流会平均流过发光二极管221_2～221_n。另一方面，当发光二极管221_1开路时，由于电流不会流过电流控制开关222_1，所以电流控制开关222_1仍会保持导通。此时，发光单元220的电流仍会平均流过发光二极管221_2～221_n。
依据上述，在发光二极管221_1产生缺陷的情况下，发光二极管221_2～221_n乃会有电流流过，亦即发光二极管221_2～221_n乃可正常发光而不受发光二极管221_1缺陷的影响。此外，由于发光单元220的电流受电流源230的控制而保持于固定电流I，并且发光单元220的电流会流过发光二极管221_2～221_n。换言之，发光单元220的发光强度在发光二极管221_1产生缺陷后仍维持相同。而发光二极管221_2～221_n产生缺陷的情况可参照发光二极管221_1的说明，在此则不再赘述。并且，当部分的发光二极管221_1～221_n产生缺陷时，发光单元220的电流仍可流经未产生缺陷的发光二极管，而此发光单元220因受固定电流I的控制，因此发光强度不会受到影响而维持相同，因此可延长发光装置200的使用寿命。
此外，由于电流临界值的关系，发光单元220至少要有两个好的发光二极管，才能正常发光。因此，当n＝3时，发光单元220容许一个发光二极管产生缺陷，其缺陷容许率为1/3。当n＝4时，发光单元220容许二个发光二极管产生缺陷，其缺陷容许率为2/4，其余则以此类推，缺陷容许率为[(n-2)/n]。依据上述，当n越大时，发光单元220的缺陷容许率会越高。
值得一提的是，电流控制开关222_1～222_n不仅可以熔丝开关实现，并且可利用依据电流决定导通与否的电路来实现，同样可防止短路的发光二极管影响并联的其他发光二极管。并且，电流控制开关222_1～222_n与发光二极管221_1～221_n的配置位置可以上下互换。
图3为依据本发明另一实施例的发光装置的电路图。请参照图2及图3，其不同之处在于发光装置300具有多个发光单元串列L1～Lm，其中m大于或等于1。发光单元串列L1具有发光单元D11～D1k，其中发光单元D11～D1k为串联耦接，并且k大于或等于1。发光单元串列L2具有发光单元D21～D2k，其中发光单元D21～D2k为串联耦接，其余发光单元串列L3～Lm则可依此类推得知。并且，每一个发光单元(如D11～Dmk)相似于发光单元220，并且可参照发光单元220的说明而理解，在此则不再赘述。
在发光单元串列L1中，发光单元D11～D1k的发光强度受控于电流源320_1所提供的固定电流I1。在发光单元串列L2中，发光单元D21～D2k的发光强度受控于电流源320_2所提供的固定电流I2。据此，发光单元D31～Dmk则分别受控于电流源320_3～320_m所提供的固定电流I3～Im。值得一提的是，依据发光单元220的说明，每一个发光单元(如D11～Dmk)在部分发光二极管产生缺陷时仍可维持其发光强度，连带的发光装置300整体的发光强度也会维持稳定。因此，发光装置300可应用于对发光强度较敏感的装置(例如液晶显示器、投影机或手术灯)，相对的亦可应用于对发光强度不敏感的装置(例如红绿灯)。
此外，依据电路需求的不同，固定电流I1～Im可设计为相同或不相同，藉此可使发光单元串列L1～Lm的发光强度为相同或不同。并且，发光装置300整体的缺陷容许率为发光单元D11～Dmk的缺陷容许率的总和。
综上所述，本发明实施例的发光装置，在发光二极管短路时，电流控制开关会由于电流过大而呈现不导通，以防止短路的发光二极管影响至发光单元中其他的发光二极管，藉此可延长发光装置的使用寿命。并且，由于电流源提供固定的电流，因此不论发光二极管是否发生缺陷，在每一个发光单元在可发光时，其发光强度皆可维持相同。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种发光装置，包括：
一电压源；
一发光单元，耦接该电压源，该发光单元包括：
n个发光二极管，其中n大于或等于3；以及
n个电流控制开关，分别与所述发光二极管串联耦接，并依据一电流临界值决定导通与否；以及
一电流源，耦接该发光单元，用以提供一固定电流。
2.如权利要求1所述之发光装置，其中所述电流控制开关为一熔丝开关。
3.如权利要求1所述之发光装置，其中该电流临界值小于或等于该固定电流，且大于该固定电流的一半。
4.如权利要求1所述之发光装置，其中该发光单元的缺陷容许率为[(n-2)/n]。
5.一种发光装置，包括：
一电压源；
多个发光单元串列，耦接该电压源，并且每一所述发光单元串列分别具有多个发光单元，其中每一所述发光单元包括：
n个发光二极管，其中n大于或等于3；以及
n个电流控制开关，分别与所述发光二极管串联耦接，并依据一电流临界值决定导通与否；以及
多个电流源，分别耦接所述发光单元串列，用以提供多个固定电流。
6.如权利要求5所述之发光装置，其中所述电流控制开关为一熔丝开关。
7.如权利要求5所述之发光装置，其中每一所述发光单元的电流临界值小于或等于每一所述发光单元所对应的固定电流，且大于每一所述发光单元所对应的固定电流的一半。
8.如权利要求5所述之发光装置，其中每一所述发光单元的缺陷容许率为[(n-2)/n]。
9.如权利要求5所述之发光装置，其中所述多个固定电流为相同或不同。
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