JP2010226119A - 交流式発光ダイオード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイオードの整流機能により、従来発生していた逆方向バイアスによるエネルギーの損失と、発光ダイオードの損壊とを防ぐ。
【解決手段】交流式発光ダイオード装置は、基板、整流ユニット及び発光ダイオードを備える。整流ユニットは、基板上に固定されたブリッジ整流器であり、交流信号を受信する第１の交流端子及び第２の交流端子と、整流信号を出力する第１の電極及び第２の電極とを含む。ブリッジ整流器は、互いに接続された第１のダイオード、第２のダイオード、第３のダイオード及び第４のダイオードを含む。発光ダイオードは、基板上に固定され、第１のダイオード及び第２のダイオードと電気的に接続されている。整流ユニットは、基板上の発光ダイオードの周りに環状に配置されている。
【選択図】なし

Description

本発明は、発光ダイオードに関し、特に交流電源で駆動する発光ダイオードに関する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、高速反応、小体積、低消費電力、低熱量、長寿命などの特長を有するため、白熱電球やハロゲンランプなどの従来の照明装置に取って代わりつつある。発光ダイオードは、例えば、交通信号機用ランプ、自動車のテールランプ、パネルのバックライトモジュール、公共の照明ランプなど応用範囲が広く、技術が進歩するにともない、さらに広く使用されるようになってきている。

しかし、発光ダイオードには、所定の機能を発揮するために流れる順電流を精確に制御しなければならないという欠点があった。また発光ダイオードは、電流により駆動されるデバイスであるため、低圧電源に直接接続することができなかった。その上、供給する電圧が変化すると電流の波動が大きくなり、輝度が不安定になる上、順電流が許容値を超えると、発光ダイオードが損壊してしまう恐れがあった。

従来の発光ダイオードでは、交流電源を使用する場合、交流／直流変換器によって交流電流を直流電流に転換し、約３．５Ｖの電圧で発光させるため、製造コストが高い上、その体積も大きいという欠点があった。図１及び図２を参照する。図１は、従来の交流電源で駆動させる発光ダイオードの一例を示す回路図である。図２は、図１のＡ点における正弦波信号の波形図である。しかし、発光ダイオード７００に交流電源が供給されると、逆方向バイアス（ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｉａｓ）が発生し、発光ダイオード７００の損壊やエネルギーの損失が発生することがあるため、その使用は限定されていた。例えば、自転車用ライトの発電方式が交流電源である場合、発電機により発光ダイオードの光源を直接駆動させることはできなかった。

そのため、交流／直流変換器を用いなくとも、安定した直流電流及び順方向信号が得られる交流式発光ダイオード装置が求められていた。

本発明の目的は、交流電源により駆動する発光ダイオードを用いることにより、従来の逆方向バイアスによるエネルギーの損失と、発光ダイオードの損壊とを防ぐ交流式発光ダイオード装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、好適な導電性及び放熱性を有するアルミニウム基板を交流式発光ダイオードの基板として用いることにより、放熱を行う交流式発光ダイオード装置を提供することにある。

（１）基板、整流ユニット及び発光ダイオードを備えた交流式発光ダイオード装置であって、前記整流ユニットは、前記基板上に固定されたブリッジ整流器であり、交流信号を受信する第１の交流端子及び第２の交流端子と、整流信号を出力する第１の電極及び第２の電極とを含み、前記ブリッジ整流器は、互いに接続された第１のダイオード、第２のダイオード、第３のダイオード及び第４のダイオードを含み、前記発光ダイオードは、前記基板上に固定され、前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードと電気的に接続され、前記整流ユニットは、前記基板上の前記発光ダイオードの周りに環状に配置されていることを特徴とする交流式発光ダイオード装置。

（２）前記発光ダイオードは、前記基板の中心箇所に固定されていることを特徴とする（１）に記載の交流式発光ダイオード装置。

（３）前記整流ユニットの前記ダイオードの各々は、前記基板上に菱形状に配置されていることを特徴とする（１）に記載の交流式発光ダイオード装置。

（４）前記整流ユニットの前記第１の電極、前記第２の電極、前記第１の交流端子及び前記第２の交流端子は、菱形の対角位置に配置されていることを特徴とする（３）に記載の交流式発光ダイオード装置。

（５）前記基板はアルミニウム基板であることを特徴とする（１）に記載の交流式発光ダイオード装置。

本発明の交流式発光ダイオード装置は、以下の効果を有する。

（１）本発明の交流式発光ダイオード装置は、ダイオードの整流機能により、従来発生していた逆方向バイアスによるエネルギーの損失と、発光ダイオードの損壊とを防ぐことができる。

（２）本発明の交流式発光ダイオード装置は、好適な導電性及び放熱性を有するアルミニウム基板を用いているため、放熱を行うことができる。

図１は、従来の発光ダイオードの一例を示す回路図である。 図２は、図１のＡ点における正弦波信号の波形図である。 図３は、本発明の一実施形態による交流式発光ダイオード装置を示す回路図である。 図４は、図３のＡ点における正弦波信号の波形図である。 図５は、本発明の一実施形態による交流式発光ダイオード装置を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図３及び図４を参照する。図３は、本発明の一実施形態による交流式発光ダイオード装置を示す回路図である。図４は、図３のＡ点における正弦波信号の波形図である。交流式発光ダイオード装置の回路は、交流電圧源１００、整流ユニット２００及び発光ダイオード３００を含む。交流電圧源１００は、整流ユニット２００に交流信号を送信してから、整流された信号により発光ダイオード３００を駆動して発光させる。

整流ユニット２００は、第１のダイオード２１０、第２のダイオード２２０、第３のダイオード２３０及び第４のダイオード２４０の４つのダイオードを含む。ダイオードが順方向に導通するという特性を利用し、交流信号が正半波の時は、第２のダイオード２２０及び第３のダイオード２３０を導通させ、第１のダイオード２１０及び第４のダイオード２４０を導通させない。これとは反対に、交流信号が負半波の時は、第１のダイオード２１０及び第４のダイオード２４０を導通させ、第２のダイオード２２０及び第３のダイオード２３０を導通させない。ダイオードの整流機能を利用し、逆方向信号が順方向信号に変換されると、Ａ点で得られる電圧は全波信号となる。そのため、エネルギーが損失しない上、発光ダイオード３００を駆動させることができる。

図３及び図５を参照する。図５は、本発明の一実施形態による交流式発光ダイオード装置を示す概略図である。図３及び図５に示すように、交流式発光ダイオード装置は、基板５００、整流ユニット２００及び発光ダイオード３００を含む。整流ユニット２００は、第１の交流端子１１０、第２の交流端子１２０、第１の電極４１０及び第２の電極４２０を含むブリッジ整流器である。このブリッジ整流器は、互いに接続された第１のダイオード２１０、第２のダイオード２２０、第３のダイオード２３０及び第４のダイオード２４０を含む。発光ダイオード３００は、第１の電極４１０及び第２の電極４２０と電気的に接続されている。第１の電極４１０及び第２の電極４２０は、ブリッジ整流器からの整流信号を出力し、発光ダイオード３００がコンダクタンス用のこれら２つの電極４１０，４２０と接続される。

整流ユニット２００及び発光ダイオード３００は、基板５００上に固定されている。整流ユニット２００の第１の交流端子１１０及び第２の交流端子１２０は、交流信号を受信し、第１の電極４１０及び第２の電極４２０は、整流信号を発信する。交流信号が正半波の時、第２のダイオード２２０及び第３のダイオード２３０を導通させ、発光ダイオード３００が駆動して発光する。交流信号が負半波の時は、第１のダイオード２１０及び第４のダイオード２４０を導通させ、発光ダイオード３００が駆動して発光する。

本実施形態の基板５００の形状は、星型の多角形でもよい。例えば、基板５００が六角形の場合、６つの内角位置の各々に凹部５２０が設けられる。なお、この凹部５２０は半円形状でもよい。基板５００が星形に形成された場合は、後続工程において、他の部材と係合せを行ったり位置決めを行ったりするのに都合が良い。

発光ダイオード３００は、基板５００の中心箇所に固定され、整流ユニット２００は、基板５００上の発光ダイオード３００の周りに環状に配置されている。第１のダイオード２１０、第２のダイオード２２０、第３のダイオード２３０及び第４のダイオード２４０は、対称的な菱形状に配置されている。また第１の電極４１０、第２の電極４２０、第１の交流端子１１０及び第２の交流端子１２０は、菱形の対角位置に配置されている。また本実施形態の基板５００は、好適な導電性及び放熱性を有するアルミニウムからなる。そのため、発光ダイオード３００の動作時に発生する熱は、基板に均一に伝導して放熱される。本実施形態の発光ダイオード装置は、アルミニウム基板が備える優れた熱伝導により放熱が行われるため、動作性能が向上する。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１００…交流電圧源
１１０…第１の交流端子
１２０…第２の交流端子
２００…整流ユニット
２１０…第１のダイオード
２２０…第２のダイオード
２３０…第３のダイオード
２４０…第４のダイオード
３００…発光ダイオード
４１０…第１の電極
４２０…第２の電極
５００…基板
５２０…凹部

Claims (5)

1. 基板、整流ユニット及び発光ダイオードを備えた交流式発光ダイオード装置であって、
   前記整流ユニットは、前記基板上に固定されたブリッジ整流器であり、交流信号を受信する第１の交流端子及び第２の交流端子と、整流信号を出力する第１の電極及び第２の電極とを含み、
   前記ブリッジ整流器は、互いに接続された第１のダイオード、第２のダイオード、第３のダイオード及び第４のダイオードを含み、
   前記発光ダイオードは、前記基板上に固定され、前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードと電気的に接続され、
   前記整流ユニットは、前記基板上の前記発光ダイオードの周りに環状に配置されていることを特徴とする交流式発光ダイオード装置。
2. 前記発光ダイオードは、前記基板の中心箇所に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の交流式発光ダイオード装置。
3. 前記整流ユニットの前記ダイオードの各々は、前記基板上に菱形状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の交流式発光ダイオード装置。
4. 前記整流ユニットの前記第１の電極、前記第２の電極、前記第１の交流端子及び前記第２の交流端子は、菱形の対角位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の交流式発光ダイオード装置。
5. 前記基板はアルミニウム基板であることを特徴とする請求項１に記載の交流式発光ダイオード装置。

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