CN102271438A - 利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，系应用于二组以上并联的发光二极体模组，每一发光二极管模块前串联相同电感值或电容值的均流元件，发光二极管模块包含一组并联的第一极性发光二极管灯串与第二极性发光二极管灯串，通过均流元件接收交流电压，来交替驱动该第一极性发光二极管灯串及该第二极性发光二极管灯串点灯。利用均流元件与发光二极管的阻抗值差异，提供均匀且稳定的电流予并联的发光二极管模块，达到亮度均匀之效。

Description

利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置
技术领域
本发明有关一种利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，特别是关于一种利用交流驱动及均流元件以使流经每一个发光二极管灯串的电流相同，以达到平衡点灯电路。
背景技术
由于发光二极管(light emitting diode，LED)具有响应速度快、节能、安全、寿命长与体积小等多项优点，使许多厂商开始研制LED背光源，取代冷阴极萤光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)，目前LED早已成为日常生活中不可或缺的光电元件，在高度资讯化与材料进步而使LED的亮度更高的时代里，LED的应用领域也越来越广，目前已经逐渐被背光板与显示器领域接纳为主流。
一般而言，若以发光二极管灯管作为背光光源，电子设备的背光源是利用多根并联发光二极管灯管。由于发光二极管灯管是由点光源组成线光源，因此需使用到多颗发光二极管，而每一颗发光二极管会因制程而产生些许的差异，使通过每一颗发光二极管的电流会有所不同，故有亮度不均匀的问题。目前发光二极管灯管使用直流电源来驱动，为了使每一根发光二极管灯管的亮度均等，必须在每一根发光二极管灯管上加装开关元件，来控制流经每一颗发光二极管的直流电流相同，以解决亮度不均匀的问题；然而，此方法仍造成成本上的增加。
有鉴于此，本发明遂提出一种利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，以改善存在于先前技术中的该些缺失。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，让固定的交流电流流经每一发光二极管灯串，以达到发光二极管亮度的均匀性。
为达到上述目的，本发明提供了一种利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，包括：
至少二发光二极管模块，每一该发光二极管模块包含一组并联的第一极性发光二极管灯串与第二极性发光二极管灯串；及
至少二均流元件，每一该均流元件电气连接每一该发光二极管模块，该均流元件接收一正弦波的交流电压，通过该交流电压来交替驱动该第一极性发光二极管灯串及该第二极性发光二极管灯串点灯。
实施时，该二均流元件为均流电感。
实施时，该二均流元件为均流电容。
实施时，本发明所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，更包括一谐振电路，该谐振电路电气连接二该均流元件，该谐振电路接收一方波脉波信号，并将该方波脉波信号滤波谐振为该交流电压，将该交流电压提供予二该均流元件。
实施时，该谐振电路为一半桥谐振电路，包含一谐振电容及一谐振电感，该谐振电感串联于该谐振电容及二该均流元件。
实施时，该谐振电路为一半桥谐振电路，包含一谐振电容及一谐振电感，该谐振电感串联该谐振电容后，再并联于二该均流元件。
实施时，该谐振电路为一全桥谐振电路，包含二谐振电容及二谐振电感，每一该谐振电感分别串联于每一该谐振电容及二该均流元件。
实施时，该谐振电路为一全桥谐振电路，包含二谐振电容及二谐振电感，每一该谐振电感分别串联于每一该谐振电容后，再并联于该发光二极管模块。
实施时，本发明所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，更包括一变压器，该变压器包含一次侧与二次侧，该谐振电路位于该一次侧，二该均流元件及二该发光二极管模块位于该二次侧。
实施时，该交流电压输出为正半周电压时，驱动该第一发光二极管灯串点灯，该交流电压输出为负半周电压时，驱动该第二发光二极管灯串点灯。
与现有技术相比，本发明提供一种利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，包括至少二发光二极管模块及至少二均流元件，每一发光二极管模块包含一组并联的第一极性发光二极管灯串与第二极性发光二极管灯串，每一均流元件电气连接每一发光二极管模块，均流元件接收一正弦波的交流电压，通过交流电压来交替驱动第一极性发光二极管灯串及第二极性发光二极管灯串点灯。
底下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1为本发明的电路架构图；
图2为本发明的半桥谐振点灯装置的示意图；
图3为本发明的全桥谐振点灯装置的示意图；
图4为本发明应用均流电感点灯的第一实施例的示意图；
图5为本发明应用均流电感点灯的第二实施例的示意图；
图6为本发明应用均流电感点灯的第三实施例的示意图；
图7为本发明应用均流电容点灯的第一实施例的示意图；
图8为本发明应用均流电容点灯的第二实施例的示意图；
图9为本发明应用均流电容点灯的第三实施例的示意图；
图10为本发明具有变压器的点灯装置的示意图。
附图标记说明：10-发光二极管模块；12-均流元件；14-第一极性发光二极管灯串；16-第二极性发光二极管灯串；18-谐振电容；20-谐振电感；22-均流电感；26-均流电容；28-变压器；30-一次侧；32-二次侧。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明的电路架构图。点灯装置包含至少二发光二极管模块10及至少二均流元件12，每一发光二极管模块10包含一组并联的第一极性发光二极管灯串14与第二极性发光二极管灯串16，且其两者极性相反，其中发光二极管灯串由多颗发光二极管元件串联连接而成。二均流元件12为相同电感值的二均流电感或相同电容值的二均流电容，每一均流元件12电气连接每一发光二极管模块10，均流元件12接收一正弦波的交流电压，通过交流电压来交替驱动第一极性发光二极管灯串及第二极性发光二极管灯串点灯。由于均流元件的阻抗值远大于发光二极管元件的阻抗值3倍以上，藉此，通过的第一极性发光二极管灯串14与第二极性发光二极管灯串16的灯串电流主要被均流元件12和发光二极管模块10的跨压所决定，故每串发光二极管灯串之间的阻抗差异几乎可被忽略。因此，每一个发光二极管灯串的电流都会相等，达到亮度均匀之效。有效解决先前技术因电流不均致使发光二极管有亮度不均匀及色差的问题。
请参阅图2，其与图1不同在于：增设一半桥谐振电路，其包含一谐振电容18及一谐振电感20，谐振电感20串联于谐振电容18及均流元件12之间。半桥谐振电路接收高频方波输入的一交流脉波信号，且交流脉波信号的基本频率与谐振电容18及谐振电感20的谐振频率相近，因此经谐振电容18及谐振电感20谐振滤掉高频信号成分后，可减少电路元件的损耗及降低电磁干扰的问题，且经滤波谐振后产生正弦波或梯型波的一交流电压，通过均流元件12将交流电压所输出的正半周电压驱动正向偏压的第一极性发光二极管灯串14发光，交流电压所输出的负半周电压驱动正向偏压的第二极性发光二极管灯串16发光，藉此可完成利用交流输入来交替驱动发光二极管点灯的目的。除了上述应用半桥谐振电路之外，如图3所示，增设一全桥谐振电路，其包含二谐振电容18及二谐振电感20，二谐振电感20分别串联均流元件12，再分别串联谐振电容18，应用于并联多个发光二极管模块10，例如大尺寸荧幕或电视墙等。
上述的至少二均流元件12为相同电感值的二均流电感或相同电容值的二均流电容，请参阅图4，在本实施例中，至少二均流元件以二均流电感22为例说明，其介于谐振电容18与发光二极管模块10之间，且谐振电容18和均流电感22形成具谐振滤波的功能的谐振电路，在此实施例中，以两组并联发光二极管模块10为例说明，于每一组发光二极管模块10串联有一均流电感22，而每一均流电感22为相同的电感值。其中每一组发光二极管模块10具有并联的第一极性发光二极管灯串14与第二极性发光二极管灯串16。当然亦可视需求增设多个均流电感22来搭配多组并联的发光二极管模块10例如制作大尺寸的显示器的背光源。谐振电路接收高频方波输入的一交流脉波信号，经谐振电容18及均流电感22谐振滤掉高频信号成分后，产生正弦波或梯形波的一交流电压。由于均流电感22的阻抗值需远大于发光二极管元件的阻抗值1.5倍以上，因此通过第一极性发光二极管灯串14与第二极性发光二极管灯串16的电流主要被均流电感22和发光二极管模块10的跨压所决定。当多组发光二极管模块10同时并联在一起驱动时，只要均流电感22感值固定，每一个发光二极管灯串的电流都会相等。换言之，当交流电压所输出的正半周电压驱动正向偏压的第一极性发光二极管灯串14发光，交流电压所输出的负半周电压驱动正向偏压的第二极性发光二极管灯串16发光，于交替驱动点灯过程中，会因每一发光二极管灯串的电流一致，即可达到亮度均匀之效，进而有效解决先前技术因电流不均致使发光二极管有亮度不均匀及色差的问题。
请参阅图5，其与图4不同在于：增设一谐振电感20与谐振电容18串接。谐振电感20、谐振电容18和均流电感22共同形成谐振电路来达到滤波功能。由于均流电感22在多组并联的发光二极管模块10时，参与谐振的等效电感值会迅速下降，导致谐振频率难以利用谐振电容18做调整，故加入谐振电感20后，谐振频率可以通过调整谐振电感20的电感值做大范围的频率调整。请同时参阅图6，将谐振电容18和谐振电感20形成的串联谐振，更换成由谐振电感20和谐振电容18所形成的并联谐振，由于串联谐振电路并无升压功能，因此使用并联谐振电路取代串联谐振电路时，可以使电路有升压功能。
请参阅图7，其与图4不同之处在于将二均流电感22置换成二均流电容26，将谐振电容18置换成谐振电感20以达到电容电感谐振转换之效。使用均流电容26，可使第4图整体电路中的所需电感数目从数颗电感减少成一颗电感。由于电感为绕线元件，成本较高，利用均流电容26作为均流元件，可有效的降低成本，增加产品竞争力。
请参阅图8，其与图7不同在于：增设一谐振电容18并与谐振电感20串接。谐振电容18、谐振电感20和均流电容26共同形成谐振电路来达到滤波功能。由于均流电容26在多组并联的发光二极管灯模块10时，参与谐振的等效电容值会迅速上升，导致谐振频率难以调整，加入谐振电容18后，谐振频率可以通过调整谐振电容18的电容值做较大范围的调整。请同时参阅图9，将谐振电容18和谐振电感20形成的串联谐振，更换成由谐振电感20和谐振电容18所形成的并联谐振，由于串联谐振电路并无升压功能，因此使用并联谐振电路取代串联谐振电路时，可以使电路有升压功能。
上述的实施例不论是串联或并联谐振交流驱动点灯电路，皆可增设一变压器，作为电压转换及隔离信号(例如高频信号或是杂讯等)的功能。在此以第4图的电路架构来衍生出具有变压器之为例说明，如图10所示，增设一变压器28，其具有一次侧30和二次侧32。利用变压器28的一次侧30作为谐振电感使用，并与谐振电容18串联形成具谐振滤波的功能的谐振电路，两组并联的发光二极管模块10位于二次侧32，且发光二极管模块10串联有均流电感22。谐振电路接收交流脉波信号，经滤波谐振后产生交流电压，当一次侧30的输入交流电压为正值，则感应二次侧32的输入交流电压亦为正值，换言之，当输入电压为正半周时，变压器28的二次侧32的上端为正，下端为负，经变压器28将交流电压进行电压转换与隔离高频信号后，交流电流流经均流电感22至正向偏压的第一极性发光二极管灯串14以驱动点灯。当输入交流电压为负半周时，变压器28的二次侧32的上端为负，下端为正，经变压器28将交流电压进行电压转换与隔离高频信号后，交流电流流经均流电感22至正向偏压的第二极性发光二极管灯串16以驱动点灯；藉此可完成利用交流输入来交替驱动发光二极管点灯的目的。再者，通过的第一极性发光二极管灯串14及第二极性发光二极管灯串16的电流主要被均流电感22和发光二极管模块10的跨压所决定。因此，当多组发光二极管模块同时并联在一起驱动时，只要均流电感22感值固定，每一个发光二极管灯串的电流都会相等，藉以达到定电流的交流驱动发光二极管点灯的功效。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，包括：
至少二发光二极管模块，每一该发光二极管模块包含一组并联的第一极性发光二极管灯串与第二极性发光二极管灯串；及
至少二均流元件，每一该均流元件电气连接每一该发光二极管模块，该均流元件接收一正弦波的交流电压，通过该交流电压来交替驱动该第一极性发光二极管灯串及该第二极性发光二极管灯串点灯。
2.如权利要求1所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，该二均流元件为均流电感。
3.如权利要求1所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，该二均流元件为均流电容。
4.如权利要求1所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，更包括一谐振电路，该谐振电路电气连接二该均流元件，该谐振电路接收一方波脉波信号，并将该方波脉波信号滤波谐振为该交流电压，将该交流电压提供予二该均流元件。
5.如权利要求4所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，该谐振电路为一半桥谐振电路，包含一谐振电容及一谐振电感，该谐振电感串联于该谐振电容及二该均流元件。
6.如权利要求4所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，该谐振电路为一半桥谐振电路，包含一谐振电容及一谐振电感，该谐振电感串联该谐振电容后，再并联于二该均流元件。
7.如权利要求4所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，该谐振电路为一全桥谐振电路，包含二谐振电容及二谐振电感，每一该谐振电感分别串联于每一该谐振电容及二该均流元件。
8.如权利要求4所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，该谐振电路为一全桥谐振电路，包含二谐振电容及二谐振电感，每一该谐振电感分别串联于每一该谐振电容后，再并联于该发光二极管模块。
9.如权利要求4所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，更包括一变压器，该变压器包含一次侧与二次侧，该谐振电路位于该一次侧，二该均流元件及二该发光二极管模块位于该二次侧。
10.如权利要求1所述的利用均匀交流电流驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于，该交流电压输出为正半周电压时，驱动该第一发光二极管灯串点灯，该交流电压输出为负半周电压时，驱动该第二发光二极管灯串点灯。
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