CN107277979A - 一种led发射元件及包含该元件的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED发射元件，包括至少两个发射二极管芯片，所述至少两个发射二极管芯片分别位于至少两个支路上，每个支路上包括一个发射二极管芯片，且所述至少两个支路并联连接，每个支路在导通状态下的压降不同。上述LED发射元件，可靠性高，损坏一个发射二极管芯片后还能继续工作，为使用该LED发射元件的电子设备提供更长的使用寿命，也提供了多重保险，不会因为发射二极管芯片的一次损坏而完全无法工作。

Description

一种LED发射元件及包含该元件的电子装置
技术领域
本发明涉及一种电子元器件，尤其涉及一种LED发射元件及包含该发射元件的电子装置。
背景技术
LED发射元件的应用领域非常广泛，例如在照明、显示屏、夜视摄像头、车间、电梯、安防和红外触摸屏等各种领域都有应用，在产品使用中，一旦LED发射元件损坏，可能就导致整个系统不能正常工作，目前的LED发射元件并没有补救措施，坏了就需要更换。现有LED发射元件一般是每个元件里面有单个灯芯(一种半导体二极管)。发射元件有寿命限制，一般相同散热条件下，电流越大，其寿命会越短。
红外触摸屏一般会使用大量的红外发射灯，当某些发射灯由于各种原因失效后，会导致触摸屏出现异常现象(比如跳点、画线断线等)。
由于红外触摸屏一般用于军工、航天、医疗、金融等领域，这些领域对可靠性要求非常高。如果发射灯失效，红外触摸屏出现异常，会导致一些严重的状况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高可靠性LED发射元件及包含该LED发射元件的电子设备，在工作的LED发射芯片失效后，立即启用备用LED发射芯片。
为解决上述技术问题，本发明提供一种LED发射元件，包括至少两个发射二极管芯片，所述至少两个发射二极管芯片分别位于至少两个支路上，每个支路上包括一个发射二极管芯片，且所述至少两个支路并联连接，每个支路在导通状态下的压降不同。
优选地，至少一个支路上串联有至少一个非发射二极管芯片。
优选地，至少一个支路上串联有至少一个电阻。
优选地，至少两个支路上的发射二极管芯片的导通压降不同。
优选地，所述至少两个发射二极管芯片为两个，分别位于两个支路上，且两个支路并联连接，其中一个支路上还包括一个与发射二极管芯片串联的非发射二极管芯片。
优选地，所述至少两个发射二极管芯片为三个，分别位于第一支路、第二支路和第三支路上，且第一支路、第二支路和第三支路并联连接，所述第二支路包括一个与发射二极管芯片串联的非发射二极管芯片，所述第三支路包括两个与发射二极管芯片串联的非发射二极管芯片。
优选地，所述发射二极管芯片为红外光发射二极管芯片。
本发明还提供一种包含上述LED发射元件的电子装置。
本发明的LED发射元件，可靠性高，损坏一个发射二极管芯片后还能继续工作，为使用该LED发射元件的电子设备提供更长的使用寿命，也提供了多重保险，不会因为发射二极管芯片的一次损坏而完全无法工作。
附图说明
图1是现有发射元件使用时的电路示意图；
图2为本发明第一实施例电路原理图；
图3为本发明第二实施例电路原理图；
图4为本发明LED发射元件驱动电路原理图；
图5为本发明另一种实施例电路原理图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
为了说明本发明的LED发射元件可行性，首先说明一下LED发射元件的使用场景，图1是现有发射元件使用时的电路示意图，包括一个LED发射元件1和与其串联的一个电阻2，所述LED发射元件是一种二极管，一般由半导体材料制成，其导通后有正向压降Vf。即在正向导通后，它两端的电压被钳制在导通压降上基本不变。二极管一般都串联电阻使用，导通后，二极管本身的压降即Vf，剩余的压降都加在电阻2上。
例如，假设图1中的二极管压降为2V，限流电阻的阻值为1KOhm：
当电源电压VCC为5V时，二极管1两端电压为2V，电阻2两端电压为3V，通过的电流为3V/1KOhm＝3mA；
当电源电压VCC为10V时，二极管1两端电压仍为2V，电阻2两端电压为8V，通过的电流为8V/1KOhm＝8mA。
第一实施例
本发明中的LED发射元件3由多个发射二极管芯片以及非发射二极管芯片组成，其基本电路构成如图2所示，LED发射元件包括两个发射二极管芯片D1、D2和一个非发射二极管D2’，发射二极管芯片D2和非发射二极管芯片D2’串联后再与发射二极管芯片D1并联。A、B为两个并联端，为下面详细说明其工作原理：
两个发射二极管芯片D1、D2可以采用相同的工艺，正向导通压降基本相同，一般在1伏到2点几伏之间，设其为Vf。
非发射二极管芯片D2’正向导通压降一般在零点几伏，设其为V0。
因此，在图2所示的电路中，发射二极管芯片D1支路的压降为Vf，发射二极管芯片D2支路的压降为发射二极管芯片D2的压降Vf与非发射二极管芯片D2’的压降V0之和，即Vf+V0，显然发射二极管芯片D1支路的压降要小于发射二极管芯片D2支路。
当加在AB两端的电压大于Vf时，发射二极管D1支路导通，并将AB两端的电压钳制在Vf左右。
这样发射二极管芯片D1导通发光，发射二极管芯片D2由于未达到开启电压，处于非导通状态。也就是说，只有发射二极管芯片D1工作；
当发射二极管芯片D1因某种原因(譬如电流过大或达到寿命)损坏后发射二极管芯片D1通路断开，当AB两端的电压达到Vf+V0之后，发射二极管芯片D2达到开启电压，发射二极管芯片D2支路导通继续工作。
由此可见，在使用时只要保证在A、B两端施加的电压大于Vf+V0，即使损坏了发射二极管芯片D1，另一个发射二极管芯片D2也能立即无缝切换，保证了LED发射元件的可靠性。不会因为LED发射元件损坏而让整个系统无法正常工作。确保了可靠性，也延长了设备的使用寿命。
由于发射二极管芯片D2支路串联了一个非发射二极管芯片D2’，因此，发射二极管芯片D2的发射信号强度会稍低，但是不影响接收端正常接收，可以通过接收端接收到的信号强度的突然变化确定该LED发射元件已经有一路发射二极管芯片损坏，反馈用户，以便及时更换。
上述非发射二极管芯片D2’也可以位于发射二极管芯片D2之前，由于都是串联电路，效果相同。
上述非发射二极管芯片D2’也可以是发射二极管芯片，同样能够提供一定的压降就能满足本发明的工作原理。
第二实施例
为了进一步提高LED的可靠性，可增加多个支路，图3示出了三个支路的实施方案，包括三个发射二极管芯片D1、D2和D3和三个非发射二极管芯片D4、D5和D6；其中发射二极管芯片D1构成第一支路，发射二极管芯片D2和非发射二极管芯片D4串联构成第二支路，发射二极管芯片D3和非发射二极管芯片D5、D6串联构成第三支路，所述第一支路、第二支路和第三支路并联连接，A、B为两个并联端。
工作原理与第一实施例相同，A、B端施加有工作电压后，发射二极管芯片D1构成的第一支路最先开启，如果发射二极管芯片D1损坏，发射二极管芯片D2会接着开启，如果发射二极管芯片D2损坏，则发射二极管芯片D3会接着开启，按照这个原理设计，可以设计多个支路。这种方式可一直往下递推，发光二极管数量越多可靠性越高。
由于二极管芯片的尺寸非常小，可以将多个二极管芯片集成到一个发射灯内部，组成一个高可靠性的发射灯，也就是本发明所要保护的LED发射元件。
当然，在实际电路中，也可以采用分立器件搭建的方式，将搭建后的电路作为一个LED发射灯，只不过这样的发射灯体积稍微有点大。
不管采用哪种方式，从电路原理上看是相同的。
驱动电路与现有驱动电路相同，如图4所示。
上述实施例采用在发射二极管芯片后串联非发射二极管芯片获得不同压降的目的，还可以用电阻替换非发射二极管芯片，选取较小的电阻，此外，还可以通过改变材料或其他方式，改变发射灯的正向压降，使发射二极管芯片D1、D2、D3等的正向压降不同，就可以省掉与其串联的非发射二极管芯片，使电路形式更加简单。最简单的方式就是采用不同压降的发射二极管芯片构成D1、D2和D3，如图5所示。
本发明的上述LED发射元件可以是红外发射元件，可以用于红外触摸屏、红外灯、红外探测器等。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种LED发射元件，包括至少两个发射二极管芯片，其特征在于，所述至少两个发射二极管芯片分别位于至少两个支路上，每个支路上包括一个发射二极管芯片，且所述至少两个支路并联连接，每个支路在导通状态下的压降不同。
2.根据权利要求1所述的一种LED发射元件，其特征在于，至少一个支路上串联有至少一个非发射二极管芯片。
3.根据权利要求1所述的一种LED发射元件，其特征在于，至少一个支路上串联有至少一个电阻。
4.根据权利要求1所述的一种LED发射元件，其特征在于，至少两个支路上的发射二极管芯片的导通压降不同。
5.根据权利要求1所述的一种LED发射元件，其特征在于，所述至少两个发射二极管芯片为两个，分别位于两个支路上，且两个支路并联连接，其中一个支路上还包括一个与发射二极管芯片串联的非发射二极管芯片。
6.根据权利要求1所述的一种LED发射元件，其特征在于，所述至少两个发射二极管芯片为三个，分别位于第一支路、第二支路和第三支路上，且第一支路、第二支路和第三支路并联连接，所述第二支路包括一个与发射二极管芯片串联的非发射二极管芯片，所述第三支路包括两个与发射二极管芯片串联的非发射二极管芯片。
7.根据权利要求1所述的一种LED发射元件，其特征在于，所述发射二极管芯片为红外光发射二极管芯片。
8.一种包含如权利要求1-7任一所述的LED发射元件的电子装置。
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