CN110139419B - 发光模块和发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光模块(100)，其由第一LED(11)、与第一LED(11)并联连接的第二LED(12)和与第二LED(12)串联且与第一LED(11)并联连接的恒压电路(20)构成。恒压电路(20)将一端与另一端之间的电压维持在恒定的电压。第一LED(11)和第二LED(12)具有相同的VF特性。

Description

发光模块和发光装置
技术领域
以下的公开内容涉及一种发光模块和发光装置，更详细而言，涉及一种使用了LED(发光二极管)的发光模块和发光装置。
背景技术
对于面向工业设备的液晶显示装置，一直以来要求长寿命化。与此相关，液晶面板自身的寿命明显较长，因此液晶显示装置的寿命会依赖于背光源的寿命。即，液晶显示装置的长寿命化通过背光源的长寿命化来实现。于是，在面向工业设备的液晶显示装置中，大多采用使用了与移动电话、一般的个人计算机等中使用的普遍价格区间(Volume zone，普及价格带)的LED不同的长寿命类型的LED的背光源。但是，在采用普遍价格区间以外的LED的情况下，存在成本变高的倾向。
于是，为了实现背光源的长寿命化，有时采用并联连接了具有相同特性的普遍价格区间的LED(多个LED)的结构的发光模块。例如，如图10所示，假设当正向电压为2.5V且流过20mA的电流时，LED90以100cd/m2的亮度点亮。当将具有与该LED90相同特性的两个LED91、92并联连接时，成为如图11所示的结构。当向图11所示的结构的发光模块提供20mA的电流时，在两个LED91、92中分别流过10mA的电流，该两个LED91、92分别以50cd/m2的亮度点亮。这样，流过LED的电流变小，因此背光源的寿命变长。
另外，与本发明相关，在日本特开昭59-4186号公报中，公开了一种发光二极管装置的发明，其具有并联连接了上升特性不同(即，VF特性不同)的两个LED的结构。在该发光二极管装置中，当上升较低的LED的寿命耗尽时，点亮的LED自动切换为上升较高的LED。此外，在日本特开2007-165161号公报中，公开了一种LED照明装置的发明，其在串联连接了多个LED的结构中，在各LED上并联地设置了旁路单元(在一例中，旁路单元由LED实现)。在该LED照明装置中，即使一个LED被破坏(即使成为开路状态)，但由于旁路单元的存在，整体亮度的降低也会被抑制。
根据图11所示的结构，寿命比图10所示的结构长。但是，根据图11所示的结构，与图10所示的结构相比不能得到约2倍的寿命。这是因为LED的寿命也依赖于温度，只要运行就有一定量的发热。
另外，根据日本特开昭59-4186号公报所公开的发明，必须准备上升特性不同的多种LED，因此成本变高。特别是在并联连接了3个以上的LED的情况下，成本明显增加。此外，根据日本特开2007-165161号公报所公开的发明，并联连接的全部LED始终处于点亮状态，因此难以实现明显的长寿命化。
发明内容
于是，期望以低成本实现使用了LED的发光模块/发光装置的明显的长寿命化。
根据几个实施方式的发光模块，具备：
第一发光二极管；
第二发光二极管，其与所述第一发光二极管并联连接，具有与所述第一发光二极管相同的特性；以及
恒压电路，其与所述第二发光二极管串联连接，并且与所述第一发光二极管并联连接。
根据这样的结构，在由并联连接的两个发光二极管(第一发光二极管以及第二发光二极管)构成的发光模块中，当第一发光二极管的寿命耗尽时，点亮的发光二极管自动切换为第二发光二极管。在此，在第一发光二极管点亮的期间内，第二发光二极管维持在非点亮状态。因此，在第一发光二极管点亮的期间内，第二发光二极管几乎不劣化。因此，该发光模块的寿命的长度成为与两个发光二极管(第一发光二极管以及第二发光二极管)的寿命的长度之和相当的长度。这样，与以往相比，发光模块的寿命明显变长。此外，对两个发光二极管采用相同种类的发光二极管(具有相同型号、相同特性的发光二极管)即可，因此通过使用普遍价格区间的发光二极管，能够以低成本实现长寿命化。如上所述，能够以低成本实现使用了发光二极管的发光模块的明显的长寿命化。此外，通过采用使用了这样的发光模块的背光源作为液晶显示装置的背光源，能够实现液晶显示装置的明显的长寿命化。
参照附图，根据本发明的下述详细说明，本发明的这些以及其他目的、特征、方式以及效果会更加明确。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的发光模块的结构的电路图。
图2是用于说明在上述第一实施方式中通常驱动时(初始动作时)的发光模块的动作的图。
图3是用于说明在上述第一实施方式中第一LED的寿命耗尽后的发光模块的动作的图。
图4是用于说明上述第一实施方式的效果的图。
图5是表示本发明的第二实施方式的发光模块的结构的电路图。
图6是用于说明上述第二实施方式的效果的图。
图7是表示本发明的第三实施方式的发光装置的结构的电路图。
图8是表示本发明的第四实施方式的发光装置的结构的电路图。
图9是表示上述第四实施方式的变形例的发光装置的结构的电路图。
图10是用于说明现有技术的图。
图11是用于说明现有技术的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
＜1.第一实施方式＞
＜1.1结构＞
图1是表示本发明的第一实施方式的发光模块100的结构的电路图。该发光模块100由两个LED(第一LED11以及第二LED12)和恒压电路20构成。更详细而言，发光模块100由第一LED11、与第一LED11并联连接的第二LED12、和与第二LED12串联且与第一LED11并联连接的恒压电路20构成。这样，恒压电路20仅与两个LED中的一方串联连接。
从图1可知，第一LED11的阳极与恒压电路20的一端连接，第二LED12的阳极与恒压电路20的另一端连接，第一LED11的阴极与第二LED12的阴极连接。恒压电路20通过例如使用了齐纳二极管的公知的结构，将一端与另一端之间的电压维持在恒定的电压。第一LED11和第二LED12具有相同的VF特性。对于这些第一LED11和第二LED12没有特别限定，可以采用普遍价格区间(普及价格带)的LED。
另外，在此，假定恒压电路20将一端与另一端之间的电压维持在0.5V(换言之，恒压电路20维持一端的电压仅比另一端的电压高0.5V的状态)。此外，在此，假定第一LED11以及第二LED12的正向电压为2.5V，20mA的恒定电流被提供给该发光模块100。但是，对它们的具体的值没有特别限定。
在本实施方式中，恒压电路20设置于第二LED12的阳极侧，但是采用在第二LED12的阴极侧设置有恒压电路20的结构(即，在第二LED12与节点32之间设置有恒压电路20的结构)也能够得到同样的效果。
＜1.2动作＞
接着，对该发光模块100的动作进行说明。首先，在通常驱动时(初始动作时)，如图2所示，当节点31-节点32间的电压为2.5V时，20mA的电流流过第一LED11，该第一LED11以100cd/m2的亮度点亮。此时，如上所述，恒压电路20产生0.5V的恒定电压，因此第二LED12的阳极-阴极间的电压为2.0V。这样，第二LED12的阳极-阴极间的电压(2.0V)小于正向电压(2.5V)，因此该第二LED12不点亮。
之后，当第一LED11的寿命耗尽时(当第一LED11成为开路状态时)，电流不再流过第一LED11，因此节点31-节点32间的电压上升。而且，当节点31-节点32间的电压为3.0V时，如图3所示，第二LED12的阳极-阴极间的电压为2.5V。由此，20mA的电流流过第二LED12，该第二LED12以100cd/m2的亮度点亮。在第二LED12点亮的期间内，节点31-节点32间的电压维持在3.0V。
＜1.3效果＞
根据本实施方式，在由并联连接的两个LED(第一LED11以及第二LED12)构成的发光模块100中，当第一LED11的寿命耗尽时，点亮的LED自动切换为第二LED12。在此，在第一LED11点亮的期间内，第二LED12维持在非点亮状态。因此，在第一LED11点亮的期间内，第二LED12几乎不劣化。因此，如图4所示，该发光模块100的寿命的长度成为与两个LED(第一LED11以及第二LED12)的寿命的长度之和相当的长度。这样，与以往相比，发光模块100的寿命明显变长。此外，对两个LED采用相同种类的LED(具有相同型号、相同特性的LED)即可，因此通过使用普遍价格区间的LED，能够以低成本实现长寿命化。如上所述，根据本实施方式，能够以低成本实现使用了LED的发光模块的明显的长寿命化。此外，通过采用使用了这样的发光模块的背光源作为液晶显示装置的背光源，能够实现液晶显示装置的明显的长寿命化。
＜2.第二实施方式＞
＜2.1结构＞
图5是表示本发明的第二实施方式的发光模块100的结构的电路图。该发光模块100由三个LED(第一LED11、第二LED12以及第三LED13)和两个恒压电路20、21构成。从图5可知，恒压电路20与第二LED12串联连接，恒压电路21与第三LED13串联连接。在此，为了方便，当将由串联连接的恒压电路和LED构成的一组电路定义为＂子点亮电路＂时，在本实施方式中的发光模块100中，包含并联连接的两个子点亮电路。这两个子点亮电路中包含的恒压电路产生大小彼此不同的恒定电压。即，恒压电路20和恒压电路21构成为产生大小彼此不同的恒定电压。例如，恒压电路20将一端与另一端之间的电压维持在0.5V，恒压电路21将一端与另一端之间的电压维持在1.0V。另外，恒压电路20和恒压电路21也可以分别设置于第二LED12和第三LED13的阴极侧。
＜2.2动作和效果＞
根据如上所述的结构，如图6所示，首先，第一LED11成为点亮状态，在第一LED11的寿命耗尽后，第二LED12成为点亮状态，在第二LED12的寿命耗尽后，第三LED13成为点亮状态。由此，该发光模块100的寿命的长度成为与三个LED(第一LED11、第二LED12以及第三LED13)的寿命的长度之和相当的长度。这样，与第一实施方式相比，能够进一步延长发光模块的寿命。此外，通过采用并联连接了三个以上的上述子点亮电路的结构，能够实现发光模块的进一步长寿命化。
＜3.第三实施方式＞
＜3.1结构＞
图7是表示本发明的第三实施方式的发光装置101的结构的电路图。该发光装置101的结构是串联连接了n个第一实施方式的发光模块100(参照图1)的结构。另外，也可以采用串联连接了n个第二实施方式的发光模块100(参照图5)的结构。此外，各恒压电路20也可以设置于第二LED12的阴极侧。
＜3.2动作和效果＞
根据如上所述的结构，针对构成发光装置101的每个发光模块100，首先，第一LED11成为点亮状态，在第一LED11的寿命耗尽后，第二LED12成为点亮状态。在此，若全部LED(第一LED11以及第二LED12)具有相同的特性，则当考虑长跨度时，在全部发光模块100中，第一LED11的寿命在大致相同的时期耗尽。此外，当考虑长跨度时，在全部发光模块100中，第二LED12仅在大致相同长度的期间点亮。因此，该发光装置101的寿命的长度大致为与第一LED11的寿命的长度和第二LED12的寿命的长度之和相当的长度。这样，与以往相比，发光装置101的寿命明显变长。此外，与第一实施方式相同，通过使用普遍价格区间的LED，能够以低成本实现长寿命化。如上所述，根据本实施方式，能够以低成本实现使用了LED的发光装置的明显的长寿命化。此外，通过采用使用了这样的发光装置的背光源作为液晶显示装置的背光源，能够实现液晶显示装置的明显的长寿命化。
＜4.第四实施方式＞
＜4.1结构＞
图8是表示本发明的第四实施方式的发光装置101的结构的电路图。该发光装置101由两个LED阵列(第一LED阵列110以及第二LED阵列120)和恒压电路20构成。更详细而言，发光装置101由第一LED阵列110、与第一LED阵列110并联连接的第二LED阵列120、和与第二LED阵列120串联且与第一LED阵列110并联连接的恒压电路20构成。这样，恒压电路20仅与两个LED阵列中的一方串联连接。另外，恒压电路20也可以设置于第二LED阵列120内的最下游侧LED12的阴极侧。
第一LED阵列110由串联连接的多个LED11(为了方便，这些多个LED11分别称为＂第一LED＂。)构成。第二LED阵列120由串联连接的多个LED12(为了方便，这些多个LED12分别称为＂第二LED＂。)构成。另外，第一LED11的数量与第二LED12的数量相同，全部LED(第一LED11以及第二LED12)具有相同的VF特性。
＜4.2动作和效果＞
根据如上所述的结构，首先，构成第一LED阵列110的多个第一LED11成为点亮状态。之后，当这些多个第一LED11的任一个的寿命耗尽时，电流不再流过第一LED阵列110。然后，恒压电路20的一端的电压上升。其结果是，电流流过第二LED阵列120，构成第二LED阵列120的多个第二LED12成为点亮状态。由此，该发光装置101的寿命的长度成为与两个LED阵列(第一LED阵列110以及第二LED阵列120)的寿命的长度之和相当的长度。这样，与以往相比，发光装置101的寿命明显变长。此外，与第一实施方式相同，通过使用普遍价格区间的LED，能够以低成本实现长寿命化。如上所述，根据本实施方式，也能够以低成本实现使用了LED的发光装置的明显的长寿命化。
＜4.3变形例＞
图9是表示本实施方式的变形例的发光装置101的结构的电路图。与第二实施方式相同，也能够采用如图9所示那样并联连接了多个由LED阵列和恒压电路构成的子点亮电路的结构。通过采用这样的结构，能够实现发光装置的进一步长寿命化。另外，恒压电路20和恒压电路21也可以分别设置于第二LED阵列120内的最下游侧LED12和第三LED阵列130内的最下游侧LED13的阴极侧。
以上对本发明进行了详细说明，但以上的说明在所有方面都是例示性的，而不是限制性的。应当理解为，在不脱离本发明的范围的情况下，可以设计出许多其他修改、变化。

Claims (5)

1.一种发光模块，其具备：
第一发光二极管；
第二发光二极管，其与所述第一发光二极管并联连接，具有与所述第一发光二极管相同的特性；以及
恒压电路，其与所述第二发光二极管串联连接，并且与所述第一发光二极管并联连接，
所述第一发光二极管的阳极与所述恒压电路的一端连接，
所述第二发光二极管的阳极与所述恒压电路的另一端连接，
所述第一发光二极管的阴极与所述第二发光二极管的阴极连接，
所述恒压电路维持一端的电压仅比另一端的电压高一定大小的状态。
2.根据权利要求1所述的发光模块，
多个由所述第二发光二极管和所述恒压电路构成的子点亮电路并联连接，
所述多个子点亮电路中包含的恒压电路产生大小彼此不同的恒定电压。
3.一种发光装置，其串联连接多个权利要求1或2所述的发光模块。
4.一种发光装置，其具备：
第一发光二极管阵列，其由串联连接的多个发光二极管构成；
第二发光二极管阵列，其与所述第一发光二极管阵列并联连接，由多个发光二极管构成；以及
恒压电路，其与所述第二发光二极管阵列串联连接，并且与所述第一发光二极管阵列并联连接，
所述第一发光二极管阵列以及所述第二发光二极管阵列中包含的全部发光二极管具有相同的特性，
所述第一发光二极管阵列中包含的多个发光二极管中的配置于最上游侧的发光二极管的阳极与所述恒压电路的一端连接，
所述第二发光二极管阵列中包含的多个发光二极管中的配置于最上游侧的发光二极管的阳极与所述恒压电路的另一端连接，
所述第一发光二极管阵列中包含的多个发光二极管中的配置于最下游侧的发光二极管的阴极与所述第二发光二极管阵列中包含的多个发光二极管中的配置于最下游侧的发光二极管的阴极连接，
所述恒压电路维持一端的电压仅比另一端的电压高一定大小的状态。
5.根据权利要求4所述的发光装置，
多个由所述第二发光二极管阵列和所述恒压电路构成的子点亮电路并联连接，
所述多个子点亮电路中包含的恒压电路产生大小彼此不同的恒定电压。
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