CN201502985U - 利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是揭露一种利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其包含至少一绝缘型压电震荡器连接于一发光二极管模块，发光二极管模块包含复数个第一极性发光二极管与复数个第二极性发光二极管。绝缘型压电震荡器是接收脉波讯号，并将其转换为高交流电压，绝缘型压电震荡器依据脉波讯号输入为正半周或负半周状态而输出第一高交流电压以驱动此些第一极性发光二极管点灯或输出第二高交流电压以驱动此些第二极性发光二极管点灯。
Description
技术领域
本实用新型是有关一种利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，特别是关于一种利用绝缘型压电震荡器以提升发光二极管的输出效率。
背景技术
现今世界的石油价格节节高升，能源与原物料的供应成为最重要的议题，如何节约电力以及节省耗材，是产业科技的关键目标，其中占能源消耗很大比例的照明设备，成为节能的重要项目。普遍被人们使用做为照明的光源为钨丝灯或冷阴极灯管(CCFL)，由于钨丝灯的发热量高且耗电，因此由冷阴极灯管取而代的，可节省一半以上的电力的功效。
然而，冷阴极灯管含汞易造成环境污染问题，以照明产业市场而言，为了提高发光效率、增加耐用性、解决冷阴极灯管含汞所造成环境污染，因此，半导体发光二极管(LED)因应而生，其具有高色彩饱和度、无汞、寿命长、快速点灭、高亮度、耗电少与轻薄短小等优点，早已成为日常生活中不可或缺的光电组件。
发光二极管虽然有上述的诸多优点，然而，发光二极管的驱动电路中，是使用一般电容器串联或并联于电感做谐振效应与绕线式变压器来提高输出功率，惟，一般电容器的电容量低，若输入电压讯号过大，会造成很大的漏电流，功率输出的效率并不高，而电容器的耐压性不足，失效模式会使电容器爆炸，容易导致失火的危险。绕线式变压器是将一般家用电压变压至一特定的电压，因此发光二极管的串接数目为固定的，若欲变更发光二极管的串接数目，则需更换绕线式变压器的规格，使其变压后的电压与发光二极管的串接电压相符合。由于习知技术需要绕线式变压器做变压的用，因此整个驱动装置的体积显得非常大，不符合轻薄短小的要求。此外，绕线式变压器变压时会产生磁心的效率损耗而降低输出效率，且线圈的耐压不足，很容易会因为高压而跳电击穿，导致短路烧毁，具有极高的危险性。
有鉴于此，本实用新型遂提出一种利用绝缘型压电震荡器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
本实用新型的主要目的在于提供一种利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，利用绝缘型压电震荡器提供倍数增加的输出功率，可达到低漏电与高点灯效率的功效。
本实用新型的另一目的是提供一种藉由绝缘型压电震荡器取代一般点灯装置中的电容器与绕线式变压器，绝缘型压电震荡器的漏电流小、耐压性高、没有过热起火的危险，进而可避免一般电容器因耐压性不足而造成故障及过热起火的危险问题。
本实用新型的又一目的是提供一种利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，绝缘型压电震荡器具有漏电流小、绝缘性佳、耐压性高、温度低、体积小、封装厚度薄且高转换效率等优点，除了可提高点灯效率，更可缩小整个点灯驱动装置体积而的让最终产品尺寸达到精简化的优点，极具有市场竞争优势。
为达到上述目的，本实用新型提供一种利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其包含发光二极管模块及至少一绝缘型压电震荡器，发光二极管模块包含复数个第一极性与第二极性的发光二极管，绝缘型压电震荡器是连接于发光二极管模块。绝缘型压电震荡器包含基材、至少一第一上电极与第二上电极、至少一第一下电极与第二下电极。其中，基材具有上表面与下表面，第一上电极与第二上电极分别设置于基材的上表面，并于第一上电极与第二上电极之间设有一绝缘区域，第一上电极与第二上电极是接收一脉波讯号；第一下电极与第二下电极分别设置于基材的下表面，并于第一下电极与第二下电极之间设有绝缘区域，且第一下电极与第二下电极分别与第一上电极与第二上电极对称。第一上电极与第一下电极之间藉由压电效应而将脉波讯号转换为一第一交流电压，第二上电极与第二下电极藉由压电效应而将脉波讯号转换为一第二交流电压。其中，绝缘型压电震荡器依据脉波讯号输入为正半周时，输出第一交流电压以驱动此些第一极性发光二极管点灯，而负半周状态时，输出第二交流电压以驱动此些第二极性发光二极管点灯。
此外，本实用新型可增设一滤波整流电路，应用于直流电压驱动发光二极管模块进行点灯动作。滤波整流电路位于绝缘型压电震荡器与发光二极管模块之间，可将绝缘型压电震荡器输出的高交流电压转换为一直流电压，并提供直流电压以驱动发光二极管模块点灯。
底下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1为本实用新型的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第一实施例示意图。
图2A为本实用新型实施例所提供的绝缘型压电震荡器的示意图。
图2B为本实用新型实施例所提供的绝缘型压电震荡器的等效电路。
图3为本实用新型应用于半桥输入的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第二实施例示意图。
图4为本实用新型应用于全桥输入的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第三实施例示意图。
图5为本实用新型的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第四实施例示意图。
图6为本实用新型应用于全桥输入的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第五实施例示意图。
图7为本实用新型的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第六实施例示意图。
图8为本实用新型的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第七实施例示意图。
图9为本实用新型的压电电容的结构图。
图中：
101第一脉波讯号
102第二脉波讯号
11发光二极管模块
111第一极性发光二极管
112第二极性发光二极管
113发光二极管灯串
12绝缘型压电震荡器
121第一输入端
122第二输入端
123第一输出端
124第二输出端
20基材
201第一上电极
202第二上电极
203第一下电极
204第二下电极
205绝缘区域
50发光二极管模块
501第一发光二极管灯串
502第二发光二极管灯串
70滤波整流电路
71压电电容
711陶瓷基材
712、713导电层
具体实施方式
请参阅图1，为本实用新型的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第一实施例示意图。点灯装置包含一发光二极管模块11及至少一绝缘型压电震荡器12。发光二极管模块11是为并联的复数个单颗第一极性发光二极管111与复数个单颗第二极性发光二极管112，其中，此些第一极性发光二极管111与此些第二极性发光二极管112的极性相反。绝缘型压电震荡器12是取代一般全桥谐振电路中所使用的二电容器，绝缘型压电震荡器12包含第一输入端121、第二输入端122、第一输出端123与第二输出端124，第一输入端121、第二输入端122分别是接收一第一脉波讯号101与一第二脉波讯号102，第一输出端123与第二输出端124分别连接于发光二极管模块11的此些第一极性发光二极管111与此些第二极性发光二极管112。
当操作绝缘型压电震荡器12于共振频率点，且输入的脉波讯号为正半周时，则绝缘型压电震荡器12的第一输入端121接收第一脉波讯号101，藉由压电效应而将第一脉波讯号101转换为一第一交流电压，并由第一输出端123输出第一交流电压以驱动此些第一极性发光二极管111点灯。其中，发光二极管具有单向导电的特性，此些第一极性发光二极管111为顺向偏压，故电流流通此些第一极性发光二极管111，因而驱动此些第一极性发光二极管111点灯，而此些第二极性发光二极管112为逆向偏压，相当于开路状态，没有电流流通。
当操作绝缘型压电震荡器12于共振频率点，且输入的脉波讯号为负半周时，则绝缘型压电震荡器12的第二输入端122接收第二脉波讯号102，藉由压电效应而将第二脉波讯号102转换为一第二交流电压，并由第二输出端124输出第二交流电压以驱动此些第二极性发光二极管112点灯。其中，此些第二极性发光二极管112为顺向偏压，故电流流通此些第二极性发光二极管112，因而驱动此些第二极性发光二极管112点灯，而此些第一极性发光二极管111为逆向偏压，相当于开路状态，没有电流流通。
如图2A所示，为本实用新型的绝缘型压电震荡器的结构图。绝缘型压电震荡器12包含基材20、至少一第一上电极201与第二上电极202、至少一第一下电极203与第二下电极204。其中，基材20具有上表面与下表面，第一上电极201与第二上电极202分别设置于基材20的上表面，并于第一上电极201与第二上电极202之间设有一绝缘区域205。其中，第一上电极201与第二上电极202是分别作为第一输入端与第二输入端，用以接收一脉波讯号。第一下电极203与第二下电极204分别设置于基材20的下表面，并于第一下电极203与第二下电极204之间设有绝缘区域205，且第一下电极203与第二下电极204分别与第一上电极201与第二上电极202对称。其中，第一下电极203与第二下电极204是分别作为第一输出端与第二输出端，绝缘区域205会保持陶瓷材料的物理特性，而呈现绝缘状态。
同时，请配合参阅图2B，为本实用新型的绝缘型压电震荡器的等效电路。等效电路中绘示有等效电阻R、等效电感L、以及分别表示电特性与力学特性的等效电容Ca与Cb。其中，绝缘型压电震荡器12与一般谐振电路中的电容器不同在于：一般电容器充放电时，会因电流相位将导前于电压相位，或者电流相位将落后电压相位，而产生电流与电压的相位差，故转换效率差。操作绝缘型压电震荡器12于共振频率时，绝缘型压电震荡器12可利用等效电路中的等效电感L作为谐振电感使用，以形成一谐振电路。绝缘型压电震荡器12用以储存电能且具有压电特性，可以调整功率因素，使电流与电压同相位，此时等效阻抗R最小，电流最大，故转换效率最好，输出的功率最大；此外，等效电路中的等效电容的力学特性Cb是经由压电效应所产生的，且力学特性Cb值约为电特性Ca值的3倍电容量，将Ca值与Cb值的电容量相加，如此使绝缘型压电震荡器12具有高电容量(Q＝C*V)，使效率能量转换提高，进而提高点灯效率。
请参阅图3，为本实用新型应用于半桥输入的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第二实施例示意图，其与图1不同在于增设一谐振电感L1，其串联于绝缘型压电震荡器12以形成一半桥谐振电路。发光二极管模块11是为并联的复数个单颗第一极性发光二极管111与复数个单颗第二极性发光二极管112，且此些第一极性发光二极管111与此些第二极性发光二极管112的极性相反。其中，谐振电感L1是串联于绝缘型压电震荡器12的第一输入端121，而绝缘型压电震荡器12的第一输出端123连接于此些第一极性发光二极管111，绝缘型压电震荡器12的第二输出端124连接于此些第二极性发光二极管112。当操作于谐振电感L1与绝缘型压电震荡器12的相同共振频率点，且输入脉波讯号为正半周时，绝缘型压电震荡器12的一第一输入端121透过谐振电感L1接收第一脉波讯号101而产生压电效应，此时内阻抗最小、电流最大，可将第一脉波讯号101转换为一第一交流电压后，由绝缘型压电震荡器12的第一输出端123输出第一交流电压，以驱动此些第一极性发光二极管111点灯。其中，谐振电感L1具有将脉波讯号做升压与储能功效，故可以提供较大的输出功率予此些第一极性发光二极管111。若输入脉波讯号为负半周时，绝缘型压电震荡器12的第二输入端122是接收一第二脉波讯号102，藉由压电效应将第二脉波讯号102转换为一第二交流电压后，由绝缘型压电震荡器12的第二输出端124输出第二交流电压，以驱动此些第二极性发光二极管112点灯。相较之下，此些第一极性发光二极管111比此些第二极性发光二极管112接收到较高的输出功率。
若要提高整个发光二极管模块11的功率输出，如图4所示，本实施例可增设二谐振电感L1与L2。谐振电感L1与L2分别串联于绝缘型压电震荡器12的第一输入端121与第二输入端122以形成一全桥谐振电路。此些第一极性发光二极管111与此些第二极性发光二极管112分别连接于绝缘型压电震荡器12的第一输出端123与第二输出端124。当操作于谐振电感L1、L2与绝缘型压电震荡器12的相同共振频率点，且输入脉波讯号为正半周时，谐振电感L1是接收一第一脉波讯号101，并做升压与储能，绝缘型压电震荡器12的一第一输入端121透过谐振电感L1接收第一脉波讯号101而产生压电效应，可将第一脉波讯号101转换为一第一交流电压后，由绝缘型压电震荡器12的第一输出端123输出第一交流电压，以驱动此些第一极性发光二极管111点灯。若输入脉波讯号为负半周时，谐振电感L2是接收一第二脉波讯号102，并做升压与储能，绝缘型压电震荡器12的一第二输入端122透过谐振电感L2接收第二脉波讯号102而产生压电效应，可将脉波讯号转换为一第二交流电压后，由绝缘型压电震荡器12的第二输出端124输出第二交流电压，以驱动此些第二极性发光二极管112点灯。藉此，操作于共振频率的频宽范围时，本实用新型的全桥谐振电路比半桥谐振电路能输出更大功率的效能。此外，本实用新型可视需求并联或串联多个绝缘型压电震荡器12，以增加其转换效率。
请参阅图5，为本实用新型的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置的第四实施例示意图。点灯装置包含至少一发光二极管模块50及至少一绝缘型压电震荡器12。发光二极管模块50是为并联复数个第一发光二极管灯串501与复数个第二发光二极管灯串502，每一第一发光二极管灯串501包含复数个第一极性发光二极管，每一第二发光二极管灯串502包含复数个第二极性发光二极管。此些第一发光二极管灯串501与此些第二发光二极管灯串502分别连接于绝缘型压电震荡器12的第一输出端123与第二输出端124，其中，此些第一发光二极管灯串501与此些第二发光二极管灯串502的极性相反。当操作于绝缘型压电震荡器12共振频率点，且输入脉波讯号为正半周时，绝缘型压电震荡器12的第一输入端121是接收一第一脉波讯号101，绝缘型压电震荡器12产生压电效应后，可将第一脉波讯号101转换为一第一交流电压，再由绝缘型压电震荡器12的第一输出端123输出第一交流电压，以驱动此些发光二极管灯串501点灯。若输入脉波讯号为负半周时，绝缘型压电震荡器12的第二输入端122是接收一第二脉波讯号102，绝缘型压电震荡器12产生压电效应后，可将第二脉波讯号102转换为一第二交流电压，再由绝缘型压电震荡器12的第二输出端124输出第二交流电压，以驱动此些第二发光二极管灯串502。于本实施例中，若绝缘型压电震荡器12搭配二谐振电感L1与L2来构成全桥谐振电路，即可推动更高功率的输出，如图6所示。
本实用新型除了利用交流电压驱动发光二极管模块外，更可利用直流电压驱动发光二极管模块，如图7所示，本实施例可增设一滤波整流电路70与一压电电容71，滤波整流电路70与一压电电容71并联连接。滤波整流电路70包含二极管D1与D2与一滤波电感L，滤波电感L连接于二极管D1与D2。二极管D1与D2是分别连接于绝缘型压电震荡器12的第一输出端123与第二输出端124。当操作于绝缘型压电震荡器12共振频率点，且输入脉波讯号为正半周时，绝缘型压电震荡器12的第一输入端121是接收一第一脉波讯号101，绝缘型压电震荡器12产生压电效应后，可将第一脉波讯号101转换为一第一交流电压，再由绝缘型压电震荡器12的第一输出端123输出第一交流电压予二极管D1，二极管D1为顺向偏压，电流可从二极管D1流出通过滤波电感L至压电电容71进行充电，而二极管D2为逆向偏压，相当于开路状态，没有电流流通。若输入脉波讯号为负半周时，绝缘型压电震荡器12的第二输入端122是接收一第二脉波讯号102，绝缘型压电震荡器12产生压电效应后，可将第二脉波讯号102转换为一第二交流电压，再由绝缘型压电震荡器12的第二输出端124输出第二交流电压予二极管D2，二极管D2为顺向偏压，电流可从二极管D2流出通过滤波电感L至压电电容71进行充电，而二极管D1为逆向偏压，相当于开路状态，没有电流流通。由于二极管D1与D2具有单向导电的特性，可以把方向和大小交变的第一交流电压与第二交流电压转换为一直流电压，再由压电电容71输出直流电压以驱动发光二极管模块11点灯。于本实施例中，发光二极管模块11为并联复数个极性相同的单颗发光二极管，并由压电电容71提供直流电压以驱动发光二极管模块11点灯，当然，发光二极管模块11亦可为并联复数个极性相同的发光二极管灯串113，每一发光二极管灯串113包含复数个极性相同的发光二极管，如图8所示。
如图9所示，为本实用新型的压电电容的结构图。压电电容71包含有一陶瓷基材711及二导电层712、713，该陶瓷基材711具有上表面与下表面，二导电层712、713分别形成于上表面与下表面，而构成压电电容71的两极。压电电容71具有高耐压性(约耐压直流电压3000伏特)、绝缘性佳、漏电流小，而漏电流约为0～0.2μ安培，可解决一般电容器耐压低及过热起火的危险，以及低功率输出等缺点。
此外，于图7与图8中，本实用新型可视需求将绝缘型压电震荡器12搭配一谐振电感L1来构成半桥谐振电路，以提高功率来驱动发光二极管模块，当然，若将绝缘型压电震荡器12搭配二谐振电感L1与L2来构成全桥谐振电路，即可推动更高功率的输出。
由上述可得知，本实用新型可省略习知技术使用绕线式变压器做大功率输出的成本，绝缘型压电震荡器与压电电容具有漏电流小、耐压性高、耐高温、绝缘性佳、体积小，封装厚度薄，因此，除了可提高点灯效率外，更可取代一般大体积的变压器与电容器而达到降低制造成本与缩小整个点灯驱动装置体积而使产品设计轻薄短小的优点，故极具有市场竞争优势。
以上所述的实施例仅是为说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，当不能以的限定本实用新型的专利范围，即大凡依本实用新型所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本实用新型的专利范围内。
Claims (11)
1.一种利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：包括：
一发光二极管模块，包含复数个第一极性发光二极管与复数个第二极性发光二极管；及
至少一绝缘型压电震荡器，是连接于该发光二极管模块，该绝缘型压电震荡器包含：
一基材，具有一上表面与一下表面；
至少一第一上电极与第二上电极，分别设置于该基材的该上表面，并于该第一上电极与该第二上电极之间设有一绝缘区域，该第一上电极与该第二上电极是接收一脉波讯号；及
至少一第一下电极与第二下电极，分别设置于该基材的该下表面，并于该第一下电极与该第二下电极之间设有该绝缘区域，且该第一下电极与该第二下电极分别与该第一上电极与该第二上电极对称，该第一上电极、该第一下电极之间与该第二上电极、该第二下电极之间是藉由压电效应而将该脉波讯号分别转换为一第一交流电压与一第二交流电压，该第一交流电压是驱动该些第一极性发光二极管点灯，该第二交流电压是驱动该些第二极性发光二极管点灯。
2.根据权利要求第1项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：其中该基材的材质是为陶瓷材料。
3.根据权利要求第1项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：其中该基材的形状是为圆形、方形、矩形或其它几何形状。
4.根据权利要求第1项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：其中该发光二极管模块为并联复数个该第一极性发光二极管与该第二极性发光二极管，且该些第一极性发光二极管与该些第二极性发光二极管的极性相反。
5.根据权利要求第1项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：其中该发光二极管模块为并联复数个的第一发光二极管灯串与第二发光二极管灯串，每一该第一发光二极管灯串包含该些第一发光二极管，每一该第二发光二极管灯串包含该些第二发光二极管，且该些第一发光二极管灯串与该些第二发光二极管灯串的极性相反。
6.根据权利要求第1项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：更包含一滤波整流电路与一压电电容，该滤波整流电路是与该压电电容并联连接，滤波整流电路连接于该绝缘型压电震荡器，并将该绝缘型压电震荡器输出的该第一交流电压与该该第一交流电压转换为一直流电压，由该压电电容提供该直流电压以驱动该些第一发光二极管或该些第二发光二极管点灯。
7.根据权利要求第6项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：其中该压电电容包含有一陶瓷基材及二导电层，该陶瓷基材具有上表面与下表面，该二导电层分别形成于该上表面与下表面，而构成该压电电容的两极。
8.根据权利要求第6项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：其中该压电电容可耐压约3千伏特的高压直流电压。
9.根据权利要求第1项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：其中该绝缘型压电震荡器可耐压约3千伏特的高压交流电压。
10.根据权利要求第1项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：更包含一谐振电感，其串联于该绝缘型压电震荡器以形成一半桥谐振电路。
11.根据权利要求第1项所述的利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置，其特征在于：更包含二谐振电感，其串联于该绝缘型压电震荡器以形成一全桥谐振电路。
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| CN2009201633364U Expired - Lifetime CN201502985U (zh) | 2009-07-08 | 2009-07-08 | 利用绝缘型压电震荡器驱动发光二极管的点灯装置 |
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| CN (1) | CN201502985U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104052108A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-17 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 电子设备的供电电路、供电方法和一种电子设备 |
| WO2021021018A1 (en) * | 2019-07-26 | 2021-02-04 | Rohm And Haas Electronic Materials Singapore Pte. Ltd. | Self powered module integrity indicator using a piezoelectric sensor |
-
2009
- 2009-07-08 CN CN2009201633364U patent/CN201502985U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104052108A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-17 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 电子设备的供电电路、供电方法和一种电子设备 |
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| CN114173913A (zh) * | 2019-07-26 | 2022-03-11 | 罗门哈斯电子材料新加坡有限公司 | 使用压电传感器的自供电组件完整性指示器 |
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