CN102256408B - 发光二极管的控制电路及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种发光二极管的控制电路及其装置。该发光二极管的控制电路，与一发光二极管串接以形成串联回路，当发光二极管工作时温度会从一起始温度上升至一操作温度，控制电路包含一第一电阻单元及一与第一电阻单元串联的第二电阻单元，使控制电路在临界温度时的阻值与其在起始温度时的阻值实质相同。当控制电路的温度大于临界温度时，第一电阻单元的阻值变化率的绝对值大于第二电阻单元的阻值变化率的绝对值，使得当发光二极管的内阻产生变化时，导致流经发光二极管的电流改变而改变操作温度，进而使第一电阻单元与第二电阻单元的整合阻值因应该操作温度变化，以将流经发光二极管的电流维持稳定。

Description

发光二极管的控制电路及其装置

技术领域

本发明涉及一种控制电路，特别是涉及一种应用于控制发光二极管的控制电路及其装置。 

背景技术

请参阅图1所示，是说明现今发光二极管及其控制电路的一电路图。现今使用交流电电源的发光二极管装置900，其中包含有一发光二极管(组)910及一限流电阻920。且一般的限流电阻920的阻值会为一固定值，并不会随着温度变化而改变，如图2所示，图2是说明现今控制电路的阻值与温度变化的关系的一波形图。 

一般发光二极管910在工作时会操作在一高于室温(25℃)的操作温度Tw，然而，发光二极管910在长时间工作下，会因为老化而使其内阻出现些微的变化，使得发光二极管910的跨电压将会呈现一定程度的变动，导致流过发光二极管910的电流发生飘移而使发光二极管910的亮度无法稳定，并影响其使用寿命。 

由此可见，上述现有的发光二极管的控制电路及其装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的发光二极管的控制电路及其装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。 

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的发光二极管的控制电路及其装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的发光二极管的控制电路及其装置，所要解决的技术问题是使其可以维持发光二极管在导通发光时及其内阻变动时发光的稳定度，以及使发光二极管在长期使用下仍可以稳定发光，非常适于实用。 

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的发光二极管的控制电路，与一发光二极管串接以形成一串联回路，当该发光二极管工作时，其温度会从一起始温度上升至一操作温度，该 控制电路包含：一第一电阻单元及一第二电阻单元。 

第一电阻单元在其温度大于一临界温度时，其阻值与温度变化成正比，且该临界温度介于起始温度与操作温度间；第二电阻单元在其温度大于该临界温度时，其阻值与温度变化成反比。此外，在控制电路中，第一电阻单元与第二电阻单元相互串联，且当控制电路的温度大于临界温度时，第一电阻单元的阻值变化率的绝对值大于第二电阻单元的阻值变化率的绝对值，使得当发光二极管工作在操作温度且其内阻产生变化时，导致流经发光二极管的电流对应改变而改变该操作温度，进而使第一电阻单元与第二电阻单元的整合阻值因应该操作温度变化而改变，以将流经发光二极管的电流维持稳定。 

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 

较佳地，前述的发光二极管的控制电路，其中所述的第一电阻单元和该第二电阻单元串联后在临界温度时的整合阻值分别与其在起始温度时的整合阻值实质相同。 

较佳地，前述的发光二极管的控制电路，其中所述的第一电阻单元在其温度大于临界温度时每增加10度的阻值变化率至少大于第二电阻单元在其温度大于临界温度时每增加10度的阻值变化率的2倍。 

较佳地，前述的发光二极管的控制电路，其中所述的第一电阻单元和第二电阻单元串联后在温度大于临界温度时每增加10度的整合阻值变化率至少大于5％。 

较佳地，前述的发光二极管的控制电路，在温度在起始温度与临界温度间时，第一电阻单元的阻值变化率的绝对值接近于第二电阻单元的阻值变化率的绝对值，使第一电阻单元和第二电阻单元串联后在起始温度与临界温度间的整合阻值变化率低于一预设值。进一步地，该预设值为5％。 

较佳地，前述的发光二极管的控制电路，其中所述的第二电阻单元在该起始温度时的阻值大于或等于该第一电阻单元在该起始温度时的阻值的一半。 

较佳地，前述的发光二极管的控制电路，其中所述的第一电阻单元具有相互串联的一第一电阻及一第二电阻，其分别为热敏电阻，第一电阻的温度系数为正值，第二电阻的温度系数为负值，且第一电阻的温度系数的绝对值大于或等于第二电阻的温度系数的绝对值；第二电阻单元具有彼此串联的一第三电阻及一第四电阻，其分别为热敏电阻，第三电阻的温度系数为正值，第四电阻的温度系数为负值，第三电阻的温度系数的绝对值小于或等于第四电阻的温度系数的绝对值。 

较佳地，前述的发光二极管的控制电路，其中所述的第一电阻单元具有一第一电阻，该第二电阻单元具有一第三电阻，该第一电阻和该第三电阻 分别为热敏电阻，该第一电阻的温度系数为正值，该第三电阻的温度系数为负值，该第一电阻的温度系数的绝对值大于或等于该第三电阻的温度系数的绝对值。 

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种发光二极管装置，适合接收一交流电源，该发光二极管装置包含：至少一发光二极管及如前述的控制电路。 

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明发光二极管的控制电路及其装置至少具有下列优点及有益效果：本发明可以维持发光二极管在导通发光时及其内阻变化时的发光稳定度，以及便于在室温下预测发光二极管在操作温度时的工作特性。 

综上所述，本发明是有关于一种发光二极管的控制电路及其装置。该发光二极管的控制电路，与一发光二极管串接以形成串联回路，当发光二极管工作时温度会从一起始温度上升至一操作温度，控制电路包含一第一电阻单元及一与第一电阻单元串联的第二电阻单元，使控制电路在临界温度时的阻值与其在起始温度时的阻值实质相同。当控制电路的温度大于临界温度时，第一电阻单元的阻值变化率的绝对值大于第二电阻单元的阻值变化率的绝对值，使得当发光二极管的内阻产生变化时，导致流经发光二极管的电流改变而改变操作温度，进而使第一电阻单元与第二电阻单元的整合阻值因应该操作温度变化，以将流经发光二极管的电流维持稳定。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。 

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。 

附图说明

图1是说明现今发光二极管及其控制电路的一电路图。 

图2是说明现今控制电路的阻值与温度变化的关系的一波形图。 

图3是说明本发明发光二极管装置的第一较佳实施例的一电路图。 

图4是说明第一实施例的控制电路、第一电阻单元及第二电阻单元的阻值与温度变化的特性曲线的一波形图。 

图5是说明本发明发光二极管装置的第二较佳实施例的一电路图。 

图6是说明第二实施例的控制电路、第一电阻单元及第二电阻单元的阻值与温度变化的特性曲线的一波形图。 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的发光二极管的控制电路及其装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。 

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。 

请参阅图3所示，是说明本发明发光二极管装置的第一较佳实施例的一电路图。本发明发光二极管装置100的第一较佳实施例，包含至少一发光二极管1及一用以控制发光二极管1发光的控制电路2，借由控制电路2的控制，使得发光二极管1的温度从一起始温度(室温)上升至一临界温度时，以及发光二极管1因长时间工作而造成其内阻变动时，其亮度能够有更好的稳定度。 

在本实施例中，控制电路2接收一交流(AC)电源3，且包含一第一电阻单元4及一第二电阻单元5，该交流电源3、第一电阻单元4、发光二极管1及第二电阻单元5形成一串联回路。如图4所示，定义一用以代表控制电路2的阻值(即第一电阻单元4及第二电阻单元5串联后的整合阻值)与温度变化关系的特性曲线L，该特性曲线L可被一临界温度Tt划分为一第一曲线段L1及一第二曲线段L2，其中图4是说明第一实施例的控制电路、第一电阻单元及第二电阻单元的阻值与温度变化的特性曲线的一波形图。 

第一电阻单元4具有一第一电阻R1及一与第一电阻R1串联的第二电阻R2，且如图4所示，定义一用以代表第一电阻单元4的阻值与温度变化关系的特性曲线L+，该特性曲线L+同样被临界温度Tt划分为一第一线段La及一第二线段Lb。第一电阻R1与第二电阻R2皆为热敏电阻(thermistor)，且第一电阻R1的温度系数为正值，第二电阻R2的温度系数为负值。为了使整体第一电阻单元4的阻值与温度变化成正比，因此，第一电阻R1的温度系数的绝对值须大于或等于第二电阻R2的温度系数的绝对值，在本实施例中，第一电阻R1的温度系数为1300，第二电阻R2的温度系数为-1000，但不以此为限。 

第二电阻单元5具有一第三电阻R3及一与第三电阻R3串联的第四电阻R4，且如图4所示，定义一用以代表第二电阻单元5的阻值与温度变化的特性曲线L-，该特性曲线L-被临界温度Tt划分为一第三线段Lc及一第四线段Ld。第三电阻R3与第四电阻R4同样皆为热敏电阻，且第三电阻R3的温度系数为正值，第四电阻R4的温度系数为负值。同样地，第三电阻 R3的温度系数的绝对值须小于或等于第四电阻R4的温度系数的绝对值，才能使第二电阻单元5的阻值与温度变化成反比，故在本实施例中，第三电阻R3的温度系数为500，第四电阻R4的温度系数为-2000，但不以此为限。 

以上数值举例仅为其中一范例，在其他可能实施例中，第一电阻单元中的所有电阻的温度系数均可以为正值，而第二电阻单元中的所有电阻的温度系数均可以为负值。只要，第一电阻单元与第二电阻单元可以符合以下描述的限定关系，其均属于本发明的范畴。 

特别说明的是，由于第一电阻单元4与第二电阻单元5相互串联，因此，控制电路2的特性曲线L由特性曲线L+与特性曲线L-相加而得，其中第一线段La与第三线段Lc相加形成第一曲线段L1，第二线段Lb与第四线段Ld相加形成第二曲线段L2。且在本实施例中，第二电阻单元5在起始温度(室温)时的阻值大于或等于第一电阻单元4在起始温度时的阻值的一半。 

由于发光二极管1因电源3的供电而导通发光时，发光二极管1的温度会从一起始温度(通常为室温25℃)上升至一操作温度Tw，为了能够便于在室温下测试发光二极管1在操作温度Tw时的工作特性，本实施例的控制电路2借由第一电阻单元4及第二电阻单元5相互串联，使两者的特性曲线L+及L-相加而让控制电路2在起始温度(室温)及临界温度Tt时的阻值近乎相同(即第一电阻单元4与第二电阻单元5串联后在起始温度的整合阻值与第一电阻单元4及第二电阻单元5串联后在临界温度Tt时的整合阻值实质相同)，且该临界温度Tt需要介于起始温度与操作温度Tw间，如图4所示。 

此外，在发光二极管1的温度会从起始温度上升至操作温度Tw时，发光二极管1的阻值会维持稳定，使得其跨电压会维持稳定。因此，为了让流过发光二极管1的电流维持定值(即保持稳定)，以使发光二极管1在其温度上升的时间内维持一定的亮度，控制电路2在发光二极管1由起始温度上升至临界温度Tt的期间的阻值必须能够不随温度变化而变动。故在本实施例中，如图4所示，当控制电路2的温度小于其临界温度Tt时，第一电阻单元4的阻值变化率的绝对值接近于第二电阻单元5的阻值变化率的绝对值，如此第一电阻单元4的阻值与第二电阻单元5的阻值能够相互补偿而使得控制电路2的第一曲线段L1的变动幅度可小于一预设值，也就是第一电阻单元4和第二电阻单元5串联后在起始温度与临界温度Tt间的整合阻值变化率可低于一预设值。在本实施例中，该预设值为5％，但其可根据不同发光二极管1的特性及不同的规格而调整。 

而当发光二极管1长时间工作于操作温度Tw时，发光二极管1的内阻会因为发光二极管1的老化而增加，使得流过发光二极管1的瞬间电流会因发光二极管1的内阻上升而微幅下降，又因交流电源3所提供的总电压 不变，造成控制电路2的温度随着电流下降而下降。 

因此，为了维持流过发光二极管1及控制电路2的电流为定值(即保持稳定)，如图4的特性曲线L所示，控制电路2在发光二极管1大于临界温度Tt时的阻值将需要与温度变化成正比，使得控制电路2的阻值可以因为控制电路2的温度下降而下降(或上升而上升)，以达到电流回馈的目的，以将发光二极管装置100的总电阻值(即发光二极管1的内阻及控制电路2的阻值的总合)维持不变，使流经发光二极管1的电流可以维持定值，如此将可让发光二极管1维持在相同的亮度，增加发光二极管1的使用寿命。除此之外，若当外部交流电源3发生电压浮动时，其操作功率的浮动造成控制电路2温度浮动的状况，也可达到电流回馈使其亮度稳定的效果。 

换句话说，在本实施例中，当控制电路2的温度大于临界温度Tt时，第一电阻单元4的阻值变化率的绝对值将大于第二电阻单元5的阻值变化率的绝对值，使得第一电阻单元4及第二电阻单元5串联后的整合阻值可呈正变化，即第二曲线段L2中任一点的切线斜率为正值。在本实施例中，第一电阻单元4在温度大于临界温度Tt时每增加10度的阻值变化率为第二电阻单元5在温度大于临界温度Tt时每增加10度的阻值变化率的2倍以上。 

值得一提的是，发光二极管1的操作温度Tw需大于控制电路2的临界温度Tt，才能在发光二极管1的内阻产生变动时，其工作点可仍然落在特性曲线L的第二曲线段L2中，以使得控制电路2的阻值可对应地变动，以达到稳定电流的目的。 

因此，本实施例的控制电路2的临界温度Tt设计为其阻值Rt小于控制电路2在操作温度Tw时的阻值Rw，且两者相差控制电路2在临界温度Tt时的阻值Rt的5％，即Rw＝Rt+0.05Rt，也就是控制电路2在操作温度Tw的阻值Rw相比较于控制电路2在临界温度Tt时的阻值Rt保有5％的变动范围。在本实施例中，第二曲线段L2的上升幅度为温度每增加10℃，控制电路2的阻值变化率至少大于5％，也就是第一电阻单元4和第二电阻单元5串联后在温度大于该临界温度Tt时每增加10度的整合阻值变化率至少大于5％。因此，发光二极管1的操作温度Tw若为80℃，则发光二极管1的临界温度Tt为70℃。当然，控制电路2在操作温度Tw时的阻值Rw变动范围(较佳是介于5-8％间)，以及第二曲线段L2的上升幅度皆可根据不同的需求及发光二极管1特性而改变，并不以本实施例为限。 

请参阅图5所示，是说明本发明发光二极管装置的第二较佳实施例的一电路图。本发明发光二极管装置100的第二较佳实施例大致与第一较佳实施例相同，其不同处在于：第一电阻单元4中仅具有第一电阻R1，第二电阻单元5中仅具有第三电阻R3，且第一电阻R1和第三电阻R3分别为热敏 电阻，第一电阻R1的温度系数为正值，第三电阻R 3的温度系数为负值，第一电阻R1的温度系数的绝对值大于或等于第三电阻R3的温度系数的绝对值。 

请配合参阅图6所示，是说明第二实施例的控制电路、第一电阻单元及第二电阻单元的阻值与温度变化的特性曲线的一波形图。在本实施例中，控制电路2中第一电阻R1的温度系数设定为1500，其温度-阻值的特性曲线为图6中的L61所示，第三电阻R3的温度系数设定为-4000，其温度-阻值的特性曲线为图6中的L62所示，而第一电阻单元4与第二电阻单元5的整合特性曲线则为图6中的L63所示。如此可知，本实施例的第一电阻单元4与第二电阻单元5中分别仅使用一个电阻，同样能使控制电路2达到在启始温度(约30度)时的阻值大约等于临界温度Tt(约70度)时的阻值，且在温度大于临界温度Tt时控制电路2整体的阻值(即第一电阻单元4与第二电阻单元5串联的整合阻值)可与温度成正比(即任一点的切线斜率为正值)的功效。 

此外，在其他实施例中，也可使用其他温度系数的第一电阻R1和第三电阻R3(如：第一电阻R1的温度系数为400；第三电阻R3的温度系数为-500)而在约50度左右时的总和电阻大约可与在室温时(约25度)的总和电阻相同。 

因此，第一电阻单元4及第二电阻单元5中电阻的特性、数量及彼此间的连接关系，也不以上述实施例为限，只要整体控制电路2在启始温度时的阻值与临界温度时的阻值相同，且在温度大于临界温度Tt时其任一点的切线斜率为正值即可，例如：在具有多个电阻的情况下，第一电阻单元4中第一电阻R1与第二电阻R2也可皆为正温度系数的热敏电阻，第二电阻单元5中第三电阻R3与第四电阻R4可皆为负温度系数的热敏电阻。 

综上所述，本发明发光二极管装置100可根据不同的操作温度而使控制电路2的阻值改变，使得发光二极管1从室温上升至临界温度时，以及发光二极管1的内阻因长时间使用而产生变动时，发光二极管1可借由控制电路2的阻值相对应地调整而维持一定的亮度，以增加发光二极管的使用寿命。且控制电路2在启始温度(室温)及临界温度Tt时的整合阻值实质相同，将可便于设计人员在室温下预测发光二极管1工作在操作温度Tw时的特性。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (9)

1.一种发光二极管的控制电路，与一发光二极管串接以形成一串联回路，当该发光二极管工作时，其温度会从一起始温度上升至一操作温度；其特征在于：

该控制电路包含：

一第一电阻单元，该第一电阻单元在其温度大于一临界温度时，其阻值与温度变化成正比，且该临界温度介于该起始温度与该操作温度间；以及

一第二电阻单元，该第二电阻单元在其温度大于该临界温度时，其阻值与温度变化成反比，该第一电阻单元与该第二电阻单元相互串联；

其中，当该控制电路的温度大于该临界温度时，该第一电阻单元的阻值变化率的绝对值大于该第二电阻单元的阻值变化率的绝对值，使得当该发光二极管工作于该操作温度且其内阻产生变动时，导致流经该发光二极管的电流对应改变而改变该操作温度，进而使该第一电阻单元与该第二电阻单元的整合阻值因应该操作温度变化而改变，以将流经该发光二极管的电流维持稳定；

其中，该第一电阻单元和该第二电阻单元串联后在该临界温度时的整合阻值与其在该起始温度时的整合阻值相同。

2.如权利要求1所述的发光二极管的控制电路，其特征在于其中所述的第一电阻单元在其温度大于该临界温度时每增加10度的阻值变化率至少大于该第二电阻单元在其温度大于该临界温度每增加10度的阻值变化率的2倍。

3.如权利要求1所述的发光二极管的控制电路，其特征在于其中所述的第一电阻单元和该第二电阻单元串联后在温度大于该临界温度时每增加10度的整合阻值变化率至少大于5％。

4.如权利要求1所述的发光二极管的控制电路，其特征在于：在该起始温度与该临界温度间，该第一电阻单元的阻值变化率的绝对值接近于该第二电阻单元的阻值变化率的绝对值，而使该第一电阻单元和该第二电阻单元串联后在该起始温度与该临界温度间的整合阻值变化率低于一预设值。

5.如权利要求1所述的发光二极管的控制电路，其特征在于其中所述的第二电阻单元在该起始温度时的阻值大于或等于该第一电阻单元在该起始温度时的阻值的一半。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的发光二极管的控制电路，其特征在于其中所述的第一电阻单元具有一第一电阻及一与该第一电阻串联的第二电阻，该第一电阻和该第二电阻分别为热敏电阻，该第一电阻的温度系数为正值，该第二电阻的温度系数为负值，该第一电阻的温度系数的绝对值大于或等于该第二电阻的温度系数的绝对值。

7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的发光二极管的控制电路，其特征在于其中所述的第二电阻单元具有一第三电阻及一与该第三电阻串联的第四电阻，该第三电阻和该第四电阻分别为热敏电阻，该第三电阻的温度系数为正值，该第四电阻的温度系数为负值，该第三电阻的温度系数的绝对值小于或等于该第四电阻的温度系数的绝对值。

8.如权利要求1至5中任一权利要求所述的发光二极管的控制电路，其特征在于其中所述的第一电阻单元具有一第一电阻，该第二电阻单元具有一第三电阻，该第一电阻和该第三电阻分别为热敏电阻，该第一电阻的温度系数为正值，该第三电阻的温度系数为负值，该第一电阻的温度系数的绝对值大于或等于该第三电阻的温度系数的绝对值。

9.一种发光二极管装置，用以接收一交流电源，其特征在于：

该发光二极管装置包含：

至少一发光二极管，当该发光二极管工作时，其温度会从一起始温度上升至一操作温度；以及

一控制电路，与该发光二极管及该交流电源形成一串联回路，该控制电路包括：

一第一电阻单元，该第一电阻单元在其温度大于一临界温度时，其阻值与温度变化成正比，且该临界温度介于该起始温度与该操作温度间，及

一第二电阻单元，该第二电阻单元在其温度大于该临界温度时，其阻值与温度变化成反比，该第一电阻单元与该第二电阻单元相互串联，且当该控制电路的温度大于该临界温度，该第一电阻单元的阻值变化率的绝对值大于该第二电阻单元的阻值变化率的绝对值，使得当该发光二极管工作于该操作温度且其内阻产生变动时，导致流经该发光二极管的电流对应改变而改变该操作温度，进而使该第一电阻单元与该第二电阻单元的整合阻值因应该操作温度变化而改变，以将流经该发光二极管的电流维持稳定；

其中，该第一电阻单元和该第二电阻单元串联后在该临界温度时的整合阻值与其在该起始温度时的整合阻值相同。

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