DE112011105147T5 - LED-Modul und LED-Leuchtkette mit LED-Modulen - Google Patents

LED-Modul und LED-Leuchtkette mit LED-Modulen Download PDF

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Abstract

Ein LED-Modul und eine LED-Leuchtkette mit den LED-Modulen werden gezeigt. Das LED-Modul beinhaltet eine primäre LED, eine Ersatz-LED und ein Schaltmodul. Das Schaltmodul steuert die Ersatz-LED an, ausgeschaltet zu sein, während die primäre LED eingeschaltet ist und steuert die Ersatz-LED an, eingeschaltet zu sein, während die primäre LED durchgebrannt ist. Daher wird die Nutzungsdauer der LED-Leuchtkette mit den LED-Modulen in einem Hintergrundbeleuchtungsmodul verlängert.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein LED-Modul und insbesondere auf ein LED-Modul, das eine zuverlässige Lichtquelle bereitstellt, sowie eine LED-Leuchtkette mit den LED-Modulen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gegenwärtig werden Lichtquellen eines Hintergrundbeleuchtungsmoduls hauptsächlich in Leuchtdioden (light emitting diodes, LEDs) und Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen (cold cathode fluorescent lamps, CCFLs) eingeteilt. Da die Leuchtdioden Vorteile wie eine geringe Leistungsaufnahme besitzen, ist die Verwendung von Leuchtdioden zum Ersetzen der Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen der wichtigste Trend der Entwicklung der Hintergrundbeleuchtungs-Industrie.
  • Basierend auf dem Konzept der modularen Herstellung verwenden Hintergrundbeleuchtungsmodule, sowohl direkt-artige als auch seiten-artige, eine Leuchtkette mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Leuchtdioden als die Lichtquelle. Da ein Hintergrundbeleuchtungsmodul eine stabile und gleichmäßige Oberflächen-Lichtquelle bereitzustellen hat, muss, sobald eine der Leuchtdioden durchgebrannt ist, die zerstörte Leuchtdiode sofort ersetzt werden, um die Gleichmäßigkeit der Oberflächen-Lichtquelle zu erhalten. Daher wird die Instandhaltung oder Beständigkeit der Leuchtketten des Hintergrundbeleuchtungsmoduls durch die Lebensdauer jeder der Leuchtdioden beschränkt.
  • Daher ist es erforderlich, ein LED-Modul und eine LED-Leuchtkette mit LED-Modulen bereitzustellen, um die Probleme, die in der herkömmlichen Technologie bestehen, zu überwinden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung stellt ein LED-Modul und ein LED-Leuchtkette mit LED-Modulen bereit, um das Problem einer fehlenden Beständigkeit einer Leuchtkette eines Hintergrundbeleuchtungsmoduls zu überwinden.
  • Ein LED-Modul, aufweisend: einen Eingang, einen Ausgang, eine primäre LED, eine Ersatz-LED und ein Schaltmodul, wobei das Schaltmodul die Ersatz-LED ansteuert, ausgeschaltet zu sein, wenn die primäre LED eingeschaltet ist, und die Ersatz-LED ansteuert, eingeschaltet zu sein, wenn die primäre LED durchgebrannt ist; und wobei das Schaltmodul einen ersten Feldeffekttransistor, einen zweiten Feldeffekttransistor, einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand besitzt, wobei die Source-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors mit der Kathode der primären LED verbunden ist und ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit Masse durch den zweiten Widerstand verbunden ist; wobei die Source-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors mit der Kathode der Ersatz-LED verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit der Gate-Elektrode des ersten Schalters verbunden ist; und wobei die Schwellenspannung Vth1 des ersten Feldeffekttransistors und die Schwellenspannung Vth2 des zweiten Feldeffekttransistors die folgende Bedingung erfüllen: Vth1 > –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2) > Vth2 > –(Vs1 – Vf), wobei Vs1 eine von dem Eingang empfangene Eingangsspannung ist, Vf die Durchlassspannung der primären LED und der Ersatz-LED ist, R1 der Widerstandswert des ersten Widerstands ist und R2 der Widerstandswert des zweiten Widerstands ist.
  • Ein LED-Modul aufweisend: einen Eingang, einen Ausgang, eine primäre LED, eine Ersatz-LED und ein Schaltmodul, wobei die Anode der primären LED mit dem Eingang verbunden ist, die Kathode derselben mit dem Ausgang durch das Schaltmodul verbunden ist; die Anode der Ersatz-LED mit dem Eingang verbunden ist, die Kathode der Ersatz-LED mit dem Ausgang durch das Schaltmodul verbunden ist; und wobei das Schaltmodul die Ersatz-LED ansteuert, ausgeschaltet zu sein, wenn die primäre LED eingeschaltet ist und die Ersatz-LED ansteuert, eingeschaltet zu sein, wenn die primäre LED durchgebrannt ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Schaltmodul einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, wobei der erste Schalter mit der Kathode der primären LED und dem Ausgang verbunden ist und der zweiten Schalter mit der Kathode der Ersatz-LED und dem Ausgang verbunden ist, wobei, wenn die primäre LED eingeschaltet ist, der erste Schalter eingeschaltet ist und der zweite Schalter ausgeschaltet ist und wobei, wenn die primäre LED durchgebrannt ist, der erste Schalter ausgeschaltet ist und der zweite Schalter eingeschaltet ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Schaltmodul weiterhin einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, wobei die Kathode der primären LED ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Schaltmodul einen ersten Feldeffekttransistor, einen zweiten Feldeffekttransistor, einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, wobei die Source-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors mit der Kathode der primären LED verbunden ist und ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit Masse durch den zweiten Widerstand verbunden ist, wobei die Source-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors mit der Kathode der Ersatz-LED verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit der Gate-Elektrode des ersten Schalters verbunden ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der erste Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttransistor p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllen die Schwellenspannung Vth1 des ersten Feldeffekttransistors und die Schwellenspannung Vth2 des zweiten Feldeffekttransistors die folgende Bedingung: Vth1 > –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2) > Vth2 > –(Vs1 – Vf), wobei Vs1 eine von dem Eingang empfangene Eingangsspannung ist, Vf die Durchlassspannung der primären LED und der Ersatz-LED ist, R1 der Widerstandswert des ersten Widerstands ist und R2 der Widerstandswert des zweiten Widerstands ist.
  • Eine LED-Leuchtkette aufweisend: mehrere in Reihe geschaltete LED-Module, wobei jedes LED-Modul einen Eingang, einen Ausgang, eine primäre LED, eine Ersatz-LED und ein Schaltmodul besitzt, wobei die Anode der primären LED mit dem Eingang verbunden ist, die Kathode derselben mit dem Ausgang durch das Schaltmodul verbunden ist; die Anode der Ersatz-LED mit dem Eingang verbunden ist, die Kathode der Ersatz-LED mit dem Ausgang durch das Schaltmodul verbunden ist; und wobei das Schaltmodul die Ersatz-LED ansteuert, ausgeschaltet zu sein, wenn die primäre LED eingeschaltet ist und die Ersatz-LED ansteuert, eingeschaltet zu sein, wenn die primäre LED durchgebrannt ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Schaltmodul einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, wobei der erste Schalter mit der Kathode der primären LED und dem Ausgang verbunden ist und der zweiten Schalter mit der Kathode der Ersatz-LED und dem Ausgang verbunden ist, wobei, wenn die primäre LED eingeschaltet ist, der erste Schalter eingeschaltet ist und der zweite Schalter ausgeschaltet ist und wobei, wenn die primäre LED durchgebrannt ist, der erste Schalter ausgeschaltet ist und der zweite Schalter eingeschaltet ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Schaltmodul weiterhin einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, wobei die Kathode der primären LED ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Schaltmodul einen ersten Feldeffekttransistor, einen zweiten Feldeffekttransistor, einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, wobei die Source-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors mit der Kathode der primären LED verbunden ist und ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit Masse durch den zweiten Widerstand verbunden ist, wobei die Source-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors mit der Kathode der Ersatz-LED verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit der Gate-Elektrode des ersten Schalters verbunden ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der erste Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttransistor p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die LED-Module als L1, L2, .... Li, ...., Ln zugeordnet, wobei n ≥ 2 und 1 ≤ i ≤ n, wobei die Schwellenspannung Vth1 des ersten Feldeffekttransistors und die Schwellenspannung Vth2 des zweiten Feldeffekttransistors jedes LED-Moduls Li die folgende Bedingung erfüllen: Vth1 > –(Vs1 – i·Vf)R1/(R1 + R2) > VTh2 > –(Vs1 – i·Vf), wobei Vs1 eine von dem Eingang empfangene Eingangsspannung ist, Vf die Durchlassspannung der primären LED und der Ersatz-LED ist, R1 der Widerstandswert des ersten Widerstands ist, R2 der Widerstandswert des zweiten Widerstands ist und Vs1 – (n·Vf) > 0.
  • Im Vergleich mit der herkömmlichen Technologie beinhaltet das LED-Modul der vorliegenden Erfindung eine primäre LED, eine Ersatz-LED und ein Schaltmodul, wobei das Schaltmodul die Ersatz-LED ansteuert, ausgeschaltet zu sein, während die primäre LED eingeschaltet ist und die Ersatz-LED ansteuert, eingeschaltet zu sein, während die primäre LED durchgebrannt ist. Daher kann eine LED-Leuchtkette mit den LED-Modulen weiterhin eine stabile Lichtquelle bereitstellen, während eine primäre LED durchgebrannt ist und besitzt daher eine bessere Beständigkeit.
  • BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines LED-Moduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ist ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer LED-Leuchtkette in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorgenannten Objekte, Merkmale und Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung angewendet werden, können am besten durch Bezug auf die folgende detailliertere Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und die beigefügten Figuren verstanden werden. Weiterhin sind Richtungsausdrücke, die in der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wie beispielsweise oberer/obere/oberes, unterer/untere/unteres, vorne, hinten, links, rechts, innen, außen, Seite und so weiter, lediglich Richtungen mit Bezug auf die beigefügten Figuren und daher werden die verwendeten Richtungsausdrücke verwendet, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben und zu verstehen, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
  • Mit Bezug auf 1 ist 1 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines LED-Moduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Das LED-Modul L besitzt einen Eingang (unbeschriftet), einen Ausgang (unbeschriftet), eine primäre LED 1, eine Ersatz-LED 2 und ein Schaltmodul S. Der Eingang empfängt eine Eingangsspannung Vs1. Der Ausgang gibt eine Ausgangsspannung Vs2 aus.
  • Die Anode der primären LED 1 und die Anode der Ersatz-LED 2 sind beide mit dem Eingang verbunden. Die Durchlassspannung der primären LED 1 und der Ersatz-LED 2 ist Vf.
  • Das Schaltmodul ist mit der Kathode der primären LED 1 und der Kathode der Ersatz-LED 2 verbunden und steuert die Ersatz-LED 2 an, ausgeschaltet zu sein, wenn die primäre LED 1 eingeschaltet ist; und steuert die Ersatz-LED 2 an, eingeschaltet zu sein und aufzuleuchten, wenn die primäre LED 1 durchgebrannt ist. Im Detail besitzt das Schaltmodul S einen ersten Schalter Q1 und einen zweiten Schalter Q2, wobei der erste Schalter Q1 mit der Kathode der primären LED 1 und dem Ausgang verbunden ist. Der erste Schalter Q1 ist eingeschaltet, sobald die primäre LED 1 eingeschaltet ist und aufleuchtet. Wenn die primäre LED 1 durchgebrannt ist, wird der erste Schalter Q1 aufgrund einer Bedingung eines unterbrochenen Stromkreises ausgeschaltet. Der zweite Schalter Q2 ist mit der Kathode der Ersatz-LED 2 und dem Ausgang verbunden und ist eingeschaltet, während die primäre LED 1 durchgebrannt ist und schaltet damit die Ersatz-LED 2 ein und bringt diese zum Aufleuchten.
  • In dieser Ausführungsform besitzt das Schaltmodul S zudem einen ersten Widerstand R1 und einen zweiten Widerstand R2. Der erste Schalter Q1 ist ein erster Feldeffekttransistor, vorzugsweise ein p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET) und besitzt eine Schwellenspannung Vth1, wobei die Source-Elektrode des ersten Schalters Q1 mit der Kathode der primären LED 1 verbunden ist und zudem ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand 103 und den zweiten Widerstand 104 verbunden ist. Die Drain-Elektrode des ersten Schalters Q1 ist mit dem Ausgang verbunden. Die Gate-Elektrode des ersten Schalters Q1 ist durch den zweiten Widerstand 104 auf Masse gelegt. Der zweite Schalter Q2 ist ein zweiter Feldeffekttransistor, vorzugsweise ein p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET) und besitzt eine Schwellenspannung Vth2. Die Source-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist mit der Kathode der Ersatz-LED 2 verbunden. Die Drain-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist mit dem Ausgang verbunden. Die Gate-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist mit der Gate-Elektrode des ersten Schalters Q1 verbunden.
  • Der Widerstandswert des ersten Widerstands 103 beträgt R1 und der Widerstandswert des zweiten Widerstands 104 beträgt R2. Die Schwellenspannung Vth1 des ersten Schalters Q1 erfüllt: Vth1 > –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2); und die Schwellenspannung Vth2 des zweiten Schalters Q2 erfüllt: –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2) > Vth2 > –(Vs1 – Vf); angenommen die Knotenspannung der Source-Elektrode des ersten Schalters Q1 ist Va; die Knotenspannung der Source-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist Vb und die Knotenspannung der Gate-Elektroden des ersten Schalters Q1 und des zweiten Schalters Q2 ist Vc.
  • Das Ansteuer-Verfahren des LED-Moduls L gemäß dieser Ausführungsform wird wie folgt beschrieben:
    Wenn die primäre LED 1 normal arbeitet, ist Va = Vs1 – Vf, Vc = (Vs1 – Vf)R2/(R1 + R2). Eine Spannungsdifferenz zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des ersten Schalters Q1 ist Vgs1 = Vc – Va, daher ist Vgs1 = –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2). Da Vth1 > –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2) ist, ist Vgs1 < Vth1, was eine Eingeschaltet-Bedingung für den ersten Schalter Q1 erfüllt und der erste Schalter Q1 dann eingeschaltet ist.
  • Unter der einstweiligen Annahme, dass die Ersatz-LED 2 ebenfalls eingeschaltet ist, ist Vb = Vs1 – Vf und die Spannungsdifferenz zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist Vgs2 = Vc – Vb, daher ist Vgs2 = –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2). Da Vth2 < –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2) ist, ist Vgs2 > Vth2, was eine Eingeschaltet-Bedingung für den zweiten Schalter Q2 nicht erfüllt und daher die Annahme fehlschlägt und die Ersatz-LED 2 währenddessen ausgeschaltet sein sollte.
  • Wenn die primäre LED 1 durchgebrannt ist, sind Vc = 0 und Vgs1 = 0 für den ersten Schalter Q1, weshalb der erste Schalter Q1 ausgeschaltet ist. Unter der einstweiligen Annahme, dass die Ersatz-LED 2 eingeschaltet ist und normal arbeitet, ist Vb = Vs1 – Vf und die Spannungsdifferenz zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist Vgs2 = Vc – Vb = –(Vs1 – Vf). Da Vth2 > –(Vs1 – Vf), wissen wir, dass Vgs2 < Vth2, was die Eingeschaltet-Bedingung für den zweiten Schalter Q2 erfüllt und die Ersatz-LED 2 daher tatsächlich eingeschaltet ist.
  • Wenn eine Mehrzahl von LED-Modulen L auf eine LED-Leuchtkette angewendet wird, wird das Ansteuer-Verfahren der LED-Leuchtkette durch das Schaltmodul S jedes LED-Moduls ausgeführt.
  • Mit weiterem Bezug auf 2 ist 2 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eine LED-Leuchtkette in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Die LED-Leuchtkette besitzt mehrere in Reihe geschaltete LED-Module wie in 1 dargestellt: L1, ..., Li, ... Ln, wobei n > –2 und 1 ≤ i ≤ n.
  • Jedes LED-Modul Li beinhaltet einen Eingang (unbeschriftet), einen Ausgang (unbeschriftet), eine primäre LED 1, eine Ersatz-LED 2 und ein Schaltmodul S. Der Eingang empfängt eine Eingangsspannung Vsi. Der Ausgang gibt eine Ausgangsspannung Vs(i + 1) aus.
  • Die Durchlassspannung der primären LED 1 und der Ersatz-LED 2 jedes LED-Moduls Li ist Vf und die von dem ersten LED-Modul L1 empfangene Eingangsspannung ist Vs1. Die Eingangsspannung des LED-Moduls Li wird Vsi = Vsi – (i – 1)Vf betragen, wobei die Eingangsspannung Vs1 des ersten LED-Moduls L1 eine Bedingung erfüllt von: Vs1 – (n·Vf) > 0. Es wird angenommen, dass der Widerstandswert des ersten Widerstands 103 jedes LED-Moduls Li R1 ist und der Widerstandswert des zweiten Widerstands 104 jedes LED-Moduls Li R2 ist.
  • Die Schwellenspannung Vth1 des ersten Schalters Q1 jedes LED-Moduls Li ist eingestellt zum Erfüllen von: Vth1 > –(Vsi – Vf)R1/(R1 + R2) = –(Vs1 – i·Vf)R1/(R1 + R2). Und die Schwellenspannung Vth2 des zweiten Schalters Q2 jedes LED-Moduls Li ist eingestellt zum Erfüllen von: –(Vs1 – i·Vf) = –(Vsi – Vf) < VTh2 < –(Vs1 – i·Vf)R1/(R1 + R2). Die Knotenspannung an der Source-Elektrode des ersten Schalters Q1 ist Vai; die Knotenspannung an der Source-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist Vbi und die Knotenspannung an den Gate-Elektroden des ersten Schalters Q1 und des zweiten Schalters Q2 ist Vci.
  • Das Ansteuer-Verfahren der LED-Leuchtkette wird wie folgt beschrieben:
    Für jedes LED-Modul Li gilt, wenn die primäre LED 1 normal arbeitet, Vai = Vsi – Vf und Vci = (Vsi – Vf)R2/(R1 + R2). Die Spannungsdifferenz zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des ersten Schalters Q1 ist Vgs1 = Vci – Vai = –(Vsi – Vf)R1/(R1 + R2). Da Vth1 > –(Vsi – Vf)R1/(R1 + R2) gilt Vgs1 < Vth1, was eine Eingeschaltet-Bedingung für den ersten Schalter Q1 erfüllt und der erste Schalter Q1 dadurch eingeschaltet ist.
  • Unter der einstweiligen Annahme, dass die Ersatz-LED 2 ebenfalls eingeschaltet ist, ist Vbi = Vsi – Vf. Die Spannungsdifferenz zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist Vgs2 = Vci – Vbi, daher ist Vgs2 = –(Vsi – Vf)R1/(R1 + R2) = –(Vs1 – i·Vf)R1/(R1 + R2). Da Vth2 < –(Vsi – Vf)R1/(R1 + R2) gilt Vgs2 > Vth2, was eine Eingeschaltet-Bedingung für den zweiten Schalter Q2 nicht erfüllt und daher die Annahme fehlschlägt und die Ersatz-LED 2 währenddessen ausgeschaltet ist.
  • Wenn die primäre LED 1 durchgebrannt ist, sind Vci = 0 und Vgs1 = 0 für den ersten Schalter Q1, weshalb der erste Schalter Q1 ausgeschaltet ist. Unter der einstweiligen Annahme, dass die Ersatz-LED 2 eingeschaltet ist und normal arbeitet, ist Vbi = Vsi – Vf und die Spannungsdifferenz zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des zweiten Schalters Q2 ist: Vgs2 = Vci – Vbi = –(Vsi – Vf). Da Vth2 > –(Vsi – Vf), wissen wir, dass Vgs2 < Vth2, was die Eingeschaltet-Bedingung für den zweiten Schalter Q2 erfüllt und die Ersatz-LED 2 daher tatsächlich in einem eingeschalteten Zustand ist.
  • Im Vergleich mit der herkömmlichen Technologie beinhaltet das LED-Modul Li der LED-Leuchtkette der vorliegenden Erfindung eine primäre LED 1, eine Ersatz-LED 2 und ein Schaltmodul S. Wenn die primäre LED 1 normal arbeitet, steuert das Schaltmodul S die Ersatz-LED 2 an, ausgeschaltet zu sein; wenn die primäre LED 1 durchgebrannt ist, steuert das Schaltmodul S die Ersatz-LED 2 an, eingeschaltet zu sein. Daher kann die LED-Leuchtkette mit den LED-Modulen weiterhin eine stabile Lichtquelle bereitstellen, während eine primäre LED durchgebrannt ist und besitzt daher eine bessere Beständigkeit und verringert relativ gesehen die Reparaturhäufigkeit und -kosten.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit einer bevorzugten Ausführungsform davon beschrieben und es wird verstanden, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen an der beschriebenen Ausführungsform ausgeführt werden können, ohne den Anwendungsbereich und den Geist der Erfindung zu verlassen, welche lediglich durch die angefügten Ansprüche beschränkt werden sollen.

Claims (13)

  1. Ein LED-Modul, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul folgendes aufweist: einen Eingang, einen Ausgang, eine primäre LED, eine Ersatz-LED und ein Schaltmodul, wobei das Schaltmodul die Ersatz-LED ansteuert, ausgeschaltet zu sein, wenn die primäre LED eingeschaltet ist, und die Ersatz-LED ansteuert, eingeschaltet zu sein, wenn die primäre LED durchgebrannt ist; und wobei das Schaltmodul einen ersten Feldeffekttransistor, einen zweiten Feldeffekttransistor, einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand besitzt, wobei die Source-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors mit der Kathode der primären LED verbunden ist und ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit Masse durch den zweiten Widerstand verbunden ist; wobei die Source-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors mit der Kathode der Ersatz-LED verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit der Gate-Elektrode des ersten Schalters verbunden ist; und wobei die Schwellenspannung Vth1 des ersten Feldeffekttransistors und die Schwellenspannung Vth2 des zweiten Feldeffekttransistors die folgende Bedingung erfüllen: Vth1 > –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2) > Vth2 > –(Vs1 – Vf), wobei Vs1 eine von dem Eingang empfangene Eingangsspannung ist, Vf die Durchlassspannung der primären LED und der Ersatz-LED ist, R1 der Widerstandswert des ersten Widerstands ist und R2 der Widerstandswert des zweiten Widerstands ist.
  2. Ein LED-Modul, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul folgendes aufweist: einen Eingang, einen Ausgang, eine primäre LED, eine Ersatz-LED und ein Schaltmodul, wobei die Anode der primären LED mit dem Eingang verbunden ist, die Kathode derselben mit dem Ausgang durch das Schaltmodul verbunden ist; die Anode der Ersatz-LED mit dem Eingang verbunden ist, die Kathode der Ersatz-LED mit dem Ausgang durch das Schaltmodul verbunden ist; und wobei das Schaltmodul die Ersatz-LED ansteuert, ausgeschaltet zu sein, wenn die primäre LED eingeschaltet ist und die Ersatz-LED ansteuert, eingeschaltet zu sein, wenn die primäre LED durchgebrannt ist.
  3. Das LED-Modul gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter besitzt, wobei der erste Schalter mit der Kathode der primären LED und dem Ausgang verbunden ist und der zweiten Schalter mit der Kathode der Ersatz-LED und dem Ausgang verbunden ist, wobei, wenn die primäre LED eingeschaltet ist, der erste Schalter eingeschaltet ist und der zweite Schalter ausgeschaltet ist und wobei, wenn die primäre LED durchgebrannt ist, der erste Schalter ausgeschaltet ist und der zweite Schalter eingeschaltet ist.
  4. Das LED-Modul gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul weiterhin einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand besitzt, wobei die Kathode der primären LED ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist.
  5. Das LED-Modul gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul einen ersten Feldeffekttransistor, einen zweiten Feldeffekttransistor, einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand besitzt, wobei die Source-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors mit der Kathode der primären LED verbunden ist und ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit Masse durch den zweiten Widerstand verbunden ist, wobei die Source-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors mit der Kathode der Ersatz-LED verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit der Gate-Elektrode des ersten Schalters verbunden ist.
  6. Das LED-Modul gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttransistor p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren sind.
  7. Das LED-Modul gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenspannung Vth1 des ersten Feldeffekttransistors und die Schwellenspannung Vth2 des zweiten Feldeffekttransistors die folgende Bedingung erfüllen: Vth1 > –(Vs1 – Vf)R1/(R1 + R2) > Vth2 > –(Vs1 – Vf), wobei Vs1 eine von dem Eingang empfangene Eingangsspannung ist, Vf die Durchlassspannung der primären LED und der Ersatz-LED ist, R1 der Widerstandswert des ersten Widerstands ist und R2 der Widerstandswert des zweiten Widerstands ist.
  8. Eine LED-Leuchtkette dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Leuchtkette folgendes aufweist: mehrere in Reihe geschaltete LED-Module, wobei jedes LED-Modul einen Eingang, einen Ausgang, eine primäre LED, eine Ersatz-LED und ein Schaltmodul besitzt, wobei die Anode der primären LED mit dem Eingang verbunden ist, die Kathode derselben mit dem Ausgang durch das Schaltmodul verbunden ist; die Anode der Ersatz-LED mit dem Eingang verbunden ist, die Kathode der Ersatz-LED mit dem Ausgang durch das Schaltmodul verbunden ist; und wobei das Schaltmodul die Ersatz-LED ansteuert, ausgeschaltet zu sein, wenn die primäre LED eingeschaltet ist und die Ersatz-LED ansteuert, eingeschaltet zu sein, wenn die primäre LED durchgebrannt ist.
  9. Die LED-Leuchtkette gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter besitzt, wobei der erste Schalter mit der Kathode der primären LED und dem Ausgang verbunden ist und der zweiten Schalter mit der Kathode der Ersatz-LED und dem Ausgang verbunden ist, wobei, wenn die primäre LED eingeschaltet ist, der erste Schalter eingeschaltet ist und der zweite Schalter ausgeschaltet ist und wobei, wenn die primäre LED durchgebrannt ist, der erste Schalter ausgeschaltet ist und der zweite Schalter eingeschaltet ist.
  10. Die LED-Leuchtkette gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul weiterhin einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand besitzt, wobei die Kathode der primären LED ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist.
  11. Die LED-Leuchtkette gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul einen ersten Feldeffekttransistor, einen zweiten Feldeffekttransistor, einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand besitzt, wobei die Source-Elektrode des ersten Feldeffekttransistors mit der Kathode der primären LED verbunden ist und ordnungsgemäß mit Masse durch den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit Masse durch den zweiten Widerstand verbunden ist, wobei die Source-Elektrode des zweiten Feldeffekttransistors mit der Kathode der Ersatz-LED verbunden ist, die Drain-Elektrode desselben mit dem Ausgang verbunden ist und die Gate-Elektrode desselben mit der Gate-Elektrode des ersten Schalters verbunden ist.
  12. Die LED-Leuchtkette gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttransistor p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren sind.
  13. Die LED-Leuchtkette gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module als L1, L2, .... Li, ...., Ln zugeordnet sind, wobei n > –2 und 1 < –i < n, wobei die Schwellenspannung Vth1 des ersten Feldeffekttransistors und die Schwellenspannung Vth2 des zweiten Feldeffekttransistors jedes LED-Moduls Li die folgende Bedingung erfüllen: Vth1 > –(Vsl – i·Vf)R1/(R1 + R2) > VTh2 > –(Vs1 – i·Vf), wobei Vs1 eine von dem Eingang empfangene Eingangsspannung ist, Vf die Durchlassspannung der primären LED und der Ersatz-LED ist, R1 der Widerstandswert des ersten Widerstands ist, R2 der Widerstandswert des zweiten Widerstands ist und Vs1 – (n·Vf) > 0.
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