CN1526984A

CN1526984A - 交流驱动电致发光器件

Info

Publication number: CN1526984A
Application number: CNA031511457A
Authority: CN
Inventors: 孙润光
Original assignee: 孙润光
Current assignee: Harbin Dongke Photoelectricity Technology Co., Ltd.
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2004-09-08

Abstract

一种涉及电压范围较大的交流电(～2V－～380V)驱动的电致发光器件，特别适合于市电驱动，尤指一种用于照明或指示的交流驱动电致发光器件的装置。该装置由发光二极管等组成，其发光二极管依次首尾相接而成，分成相同的两组，第一组的发光二极管以正负同一方向串联起来，第二组的发光二极管以负正同一方向串联起来，然后两组再并联在一起，交流电直接接在两组LED两端。本发明的优点：提供一种可完全免去使用变压器及整流电路，而直接用市电～110V、～220V、～380V或其他范围的电压驱动，并可降低线路损耗；可以提高LED器件的成品率及延长LED器件本身的寿命。

Description

交流驱动电致发光器件

所属技术领域

本发明涉及一种电压范围较大的交流电(～2V-～380V)驱动的电致发光器件，特别适合于市电驱动，尤指一种用于照明或指示的交流驱动电致发光器件。

背景技术

现有的照明主要采用两类灯泡：(1)爱迪生于十九世纪后期发明的白炽灯泡及上个世纪中期开发成功的卤钨灯和后来陆续发明的高压汞灯，高压钠灯和金属卤化物灯(统称高强度放电灯)；(2)二十世纪中期开始普及的荧光灯管。这些照明器具中白炽灯和卤钨灯发光效率较低，为12-25lm/w，从能量转换的角度来说，这样的效率相当于只有不到10％的电能转变成了光；高强度放电灯和荧光灯效率较高，为50-120lm/w，其电光转换效率仍不到50％。从发展历程来看，常规照明器具效率的提高已没有太大余地。

近十几年来，固体发光器件——发光二极管(LED-lightemitting diode)技术的发展，尤其是有机发光二极管(OLED-light emitting diode)和聚合物发光二极管(PLED-polymer lightemitting diode)的快速发展使电致发光效率有了很大提高，有些情况已接近或超过荧光灯的效率，并且还可进一步提高。效率的提高意味着驱动电流和电压的同时降低(现已降到10V以下)，包括无机、有机和聚合物在内的固体电致发光器件(以下通称为LED)代替常规照明器具已成为二十一世纪的基本趋势。但这些固体发光器件要应用于照明，首先要解决的问题之一是要与驱动电源相匹配。众所周知，常用的电源为220V或380V交流电，常规的做法是将高电压交流电变为低电压直流电，这就需要变压器与整流电路配合，从而使照明器具的总体成本增加，而且变压器和整流电路本身也要耗电。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种高电压、低电流驱动的LED照明系统，可完全免去使用变压器及整流电路，而直接用市电～110V、～220V、～380V或其他范围的电压驱动，并可降低线路损耗。

本发明的另一目的是可以提高LED器件的成品率，少数几个发光单元在制备过程中或工作过程中出现短路，整个照明系统仍可发光。

本发明的进一步目的是可以延长LED器件本身的寿命。

本发明要解决的技术问题是：在高电压、低电流驱动的LED照明系统中，如何免去使用变压器及整流电路，降低线路损耗；如何解决工作过程中出现的短路问题及如何延长LED器件本身的寿命等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该装置由发光二极管组成，其发光二极管依次首尾相接而成，分成相同的两组，第一组的发光二极管以正负同一方向串联起来，第二组的发光二极管以负正同一方向串联起来，然后两组再并联在一起，交流电直接接在两组LED两端。

所述的交流驱动电致发光器件的电致发光器件为无机、有机或聚合物组成的发光二极管。

所述的交流驱动电致发光器件的发光二接管为2n个全同的组成。

所述的交流驱动电致发光器件的整个照明系统(电致发光器件)的驱动电压应为单个发光单元LED正常工作所能承受的电压的n倍；整个照明系统(电致发光器件)的驱动电流等于单个发光单元LED正常工作所能承受的电流，而相当于面积等于整个照明系统的LED在正常直流驱动下电流的1/2n；整个照明系统在制备过程中或在工作过程中出现短路，整个照明系统仍可正常发光。

本发明的有益效果是：提供一种可完全免去使用变压器及整流电路，而直接用市电～110V、～220V、～380V或其他范围的电压驱动，并可降低线路损耗；可以提高LED器件的成品率及延长LED器件本身的寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1是本发明的结构原理示意图；

附图中标号说明：

1、2...n-第一组的发光二极管；

n+1、n+2...2n-第二组的发光二极管；

具体实施方式

请参阅附图1所示，本发明的装置由发光二极管组成，其发光二极管依次首尾相接而成，分成相同的两组，第一组的发光二极管(1、2...n)以正负同一方向串联起来，第二组的发光二极管(n+1、n+2...2n)以负正同一方向串联起来，然后两组再并联在一起，交流电直接接在两组发光二极管(LED)两端。

所述的交流驱动电致发光器件的发光二接管为2n个全同的LED组成。

本发明的第一个目的是以如下方式完成的：如附图1所示，2n个全同的LED(以1，2，...2n标记)依次首尾相接串连而成，分成两组，第一组为：1，2，...n，第二组为n+1，n+2，...2n，每一个LED的驱动电压为V₀，n个LED的驱动电压为nV₀，nV₀便为整个照明系统的驱动电压，依据所需驱动电压～220V或～380V或其他电压范围，可选用不同的n值。在交流电的正半周，第一组n个LED单元发光，第二组n个LED单元处于反向截止而不发光；在交流电的负半周，第一组n个LED单元不发光，第二组n个LED单元处于正向导通而发光，这样在交流电的一个周期内，两组LED交替发光，从而整个照明系统在交流电的正负半周均可发光，这样便实现了高压交流的直接驱动。同时由于每个发光单元面积为整个发光区的1/2n，而流过整个照明系统的电流就等于流过每个发光单元的电流，因此高压交流驱动的照明系统所需电流只是低压直流驱动相同面积照明系统的1/2n，驱动电流的大幅减小，使线路损耗也大幅降低。

本发明的另一个目的是这样实现的：若整个发光系统(2n个LED)中，有少数几个单元在制备过程中或在工作过程中出现短路，则其他发光单元可在稍高于V₀的电压下工作，这使得这些发光单元的发光亮度稍高，考虑到出现短路的发光单元分属于两组的几率相同，整个照明系统仍可保持亮度基本均匀。

本发明的进一步的目的是这样实现的：交流电在正半周时，第一组发光单元正向导通发光，而第二组发光单元反向偏置，这一反向偏置的过程有可能会烧断某些发光单元可能存在的短路点，从而达到延长LED寿命的目的。

本发明的实施例如下：

本发明的实施例1：

一种交流～220V驱动的有机或无机电致发光器件。如附图1所示，设单个LED直流驱动电压为10V，则整个照明系统应由22个全同的LED(以1，2，...22标记)组成，将它们依次首尾相接串连而成，分成两组，第一组为1，2，...11，第二组为12，13，...22。在交流电的正半周，第一组11个LED单元发光，第二组11个LED单元处于反向截止而不发光；在交流电的负半周，第一组11个LED单元不发光，第二组11个LED单元处于正向导通而发光，这样在交流电的一个周期内，两组LED交替发光，从而整个照明系统在交流电的正负半周均可发光，这样便实现了～220V高压交流的直接驱动。每个发光单元面积为整个发光区的1/22，高压交流驱动的照明系统所需电流只是低压直流驱动相同面积照明系统的1/22，驱动电流的大幅减小，从而使线路损耗也大幅降低。

本发明的实施例2：

一种交流～380V驱动的电致发光器件。如附图1所示，设单个LED直流驱动电压为10V，则整个照明系统应由38个全同的LED(以1，2，...38标记)组成，将它们依次首尾相接串连而成，分成两组，第一组为1，2，...19，第二组为20，13，...38。在交流电的正半周，第一组19个LED单元发光，第二组19个LED单元处于反向截止至而不发光；在交流电的负半周，第一组19个LED单元不发光，第二组19个LED单元处于正向导通而发光，这样在交流电的一个周期内，两组LED交替发光，从而整个照明系统在交流电的正负半周均可发光，这样便实现了～380V高压交流的直接驱动。每个发光单元面积为整个发光区的1/38，高压交流驱动的照明系统所需电流只是低压直流驱动相同面积照明系统的1/38，驱动电流的大幅减小，从而使线路损耗也大幅降低。

本发明的实施例3：

一种交流～110V驱动的电致发光器件。如附图1所示，设单个LED直流驱动电压为11V，则整个照明系统应由10个全同的LED(以1，2，...10标记)组成，将它们依次首尾相接串连而成，分成两组，第一组为1，2，...5，第二组为6，7，...10。在交流电的正半周，第一组5个LED单元发光，第二组5个LED单元处于反向截止至而不发光；在交流电的负半周，第一组5个LED单元不发光，第二组5个LED单元处于正向导通而发光，这样在交流电的一个周期内，两组LED交替发光，从而整个照明系统在交流电的正负半周均可发光，这样便实现了～1100V电压交流电的直接驱动。每个发光单元面积为整个发光区的1/10，高压交流驱动的照明系统所需电流只是低压直流驱动相同面积照明系统的1/10，驱动电流大幅减小，线路损耗也大幅降低。

本发明的实施例4：

一种交流～220V驱动的电致发光器件。如附图1所示，设单个LED直流驱动电压为2V，则整个照明系统应由110个全同的LED(以1，2，...110标记)组成，将它们依次首尾相接串连而成，分成两组，第一组为1，2，...55，第二组为56，57，...110。在交流电的正半周，第一组55个LED单元发光，第二组55个LED单元处于反向截止至而不发光；在交流电的负半周，第一组55个LED单元不发光，第二组55个LED单元处于正向导通而发光，这样在交流电的一个周期内，两组LED交替发光，从而整个照明系统在交流电的正负半周均可发光，如此便实现了～220V高压交流的直接驱动工作电压为2V的低压LED。每个发光单元面积为整个发光区的1/110，高压交流驱动的照明系统所需电流只是低压直流驱动相同面积照明系统的1/110，驱动电流的大幅减小，使线路损耗也大幅降低。

本发明的实施例5：

一种交流～220V驱动的电致发光器件。如附图1所示，设单个LED直流驱动电压为2V，则整个照明系统由110个全同的LED(以1，2，...110标记)组成，将它们依次首尾相接串连而成，分成两组，第一组为1，2，...55，第二组为56，57，...110。若在第一组有某一个LED出现短路，则第一组实际由54个LED组成，这54个LED可在2.03V电压下工作，这使得第一组54个LED发光单元的发光亮度稍高于正常亮度。若在第二组中也有一个LED短路，则第二组LED也在高于正常亮度下工作，而整个照明系统仍可保持亮度均匀。在～220V交流电驱动下，在正半周第一组54个LED单元发光，第二组54个LED单元反向截止而不发光；在负半周，第一组54个LED单元不发光，第二组54个LED单元处于正向导通而发光。在照明系统中存在少数(假定在允许的范围内)短路单元的情况下，整个照明系统的工作电流将稍大于正常工作电流，同时亮度和消耗的功率稍大于正常值。而若直流2V直接驱动相同面积(具有相同的照明效果)的LED，则只要出现一个短路点，则此LED照明系统便不能工作。高压交流驱动的LED照明系统则可以允许出现少数短路点而仍能正常工作。

Claims

1.一种交流驱动电致发光器件，该装置有发光二极管，其特征在于：发光二极管依次首尾相接，分成相同的两组，第一组的发光二极管以正负同一方向串联，第二组的发光二极管以负正同一方向串联，然后两组再并联在一起。

2.根据权利要求1所述的交流驱动电致发光器件，其特征在于：所述的电致发光器件为无机、有机或聚合物组成的发光二极管。

3.根据权利要求1所述的交流驱动电致发光器件，其特征在于：所述的发光二极管为2n个全同的。