JP2011035368A - 発光ダイオード装置及び駆動方法 - Google Patents

発光ダイオード装置及び駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】発光ダイオード装置及び駆動方法を提供する。
【解決手段】
主に複数の発光ダイオードセット、一つの電源モジュール、一つの駆動回路、複数個のスイッチ及び電圧測定回路で構成された一種の発光ダイオード装置及び駆動方法である。該方法とは、少なくとも一つのダイオードを設置し、該ダイオードは、直列接続する複数の発光ダイオードを複数の発光ダイオードセットに分ける。該ダイオードセットに対応する少なくとも一組のスイッチを設置する。電圧測定の方法を用いて該スイッチをオンオフすることで、該発光ダイオードセットが該直列/並列の接続方法を変更する。本発明は導通する電圧を測定することで、駆動電圧を変える方法を用いて、マックスの発光効率に達する。
【選択図】図２

Description

本発明は発光ダイオード装置及び駆動方法に関し、特に電圧を測定し、電圧を導通することで供給電圧を変更する発光ダイオード装置及び駆動方法に関する。
照明市場での発光ダイオードの応用は、当該体積が小さく、省エネ及び発光の駆動が素早く、発光の寿命が比較的長いなどのメリットを具有するため、益々多くの照明装置が従来商品の代わりに、発光ダイオードを取り入れている。
通常発光ダイオードがプラス電圧にて作動する際、該両端の間に臨界電圧値が存在する。一つの電源に施す電圧が該臨界電圧値より超える場合(一般的に駆動電圧と呼ぶ)、該発光ダイオードは激発されて発光する。該光度は発光ダイオードに流れる電流と正比例し、電流量が増えると、発光ダイオードの光度が明るくなる。しかし、実際の応用では、往々にして電流を固定或いは特定の数値内に制限するため、安定した一定の発光光度を維持することができるほか、該発光ダイオードの使用寿命を延長することができる。
図１に示すように、発光ダイオードが広く応用されるのにつれ、様々な発光ダイオードの駆動回路或いはチップも生産されるようになる。中華民国の特許申請案第Ｉ２２００４７号の発光ダイオードの駆動回路１では、該発光ダイオード駆動回路１は測定によって得た電圧を使って、対応する数量の発光ダイオードを駆動することで、電源の利用効率及び仕事率の因子をあげつつ、仕事率の消耗を減少する。該発光ダイオードの駆動回路１は電源モジュール１０、複数個の電流コントロールユニット１１、電圧測定回路１２及び複数個の発光ダイオード１３１の発光ダイオード配列１３によって組成する。
しかし、該従来の発明技術の欠点として上げられるのは、該電源１０が低電圧を供給する際、該駆動回路１は一部の発光ダイオード１３１のみを駆動し、駆動されない発光ダイオード１３１は使用されず、全体装置の使用効率においては、浪費としか言えないため、従って上述の技術を改善する必要があり、如何なる電圧であっても全ての発光ダイオードを駆動することができ、発光ダイオードの仕事率を増やす必要があった。
本発明の主な目的は、導通する電圧を測定し、駆動電圧を変えることで、完全に発光ダイオードを駆動し、マックスの発光効率に達する発光ダイオード装置及び駆動方法を提供することにある。
前記目的に達するために、本発明の発光ダイオード装置に含まれるのは、複数の発光ダイオードセット、電源モジュール、駆動回路、少なくとも一組のスイッチ、電圧測定回路である。
複数の発光ダイオードセットはそれぞれ複数個の発光ダイオードを直列で接続し、各発光ダイオードセットの間に対応する一つのダイオードを設置し、該ダイオードはカソードとアノードを具有する。
電源モジュールは交流電源及び整流回路を含む。該整流回路は該交流電源と接続し、交流電のマイナス電圧をトランスファーし、発光ダイオード装置に必要なパワーとする。
駆動回路は該電源モジュールに接続し、該発光ダイオードが発光する際に必要な駆動電流を提供する。
少なくとも一組のスイッチをそれぞれ該駆動回路、該発光ダイオードセット及び発光ダイオード装置のアースと接続する。各スイッチはそれぞれ該発光ダイオードセットのダイオードに対応して接続する際は、更に第一スイッチ及び第二スイッチを含む。該第一スイッチの一端は該駆動回路に接続し、別端は対応する該ダイオードのカソードと接続する。該第二スイッチの一端は該ダイオードのアノードと接続し、別端は該アースと接続する。少なくとも一組のスイッチの数量は、該複数の発光ダイオードセットの間にあるダイオードの数量と対応する。
電圧測定回路は少なくとも一つの電圧入力端、少なくとも一つの参考電圧の入力端と複数個の出力端を含む。該電圧入力端を該電源モジュールと接続し、該参考電圧入力端に一つの参考電圧を入力し、各出力端は該比較電圧及び該電源モジュールが供給する電圧に基づき、一つのコントロールシグナルを出力して、該スイッチのオンオフをコントロールする。該出力端の数量は該スイッチの数量と対応する。
本発明の発光ダイオードの駆動方法は下記のステップを含む。
少なくとも一つのダイオードを設置：該ダイオードによって直列で接続する複数の発光ダイオードが、複数セットの発光ダイオードセットに分かれる。
少なくとも一組のスイッチを設置し、該スイッチは該ダイオードと接続する。
電圧を測定する方法を用いて該スイッチをオン／オフに切り替えることで、該発光ダイオードセットの並列/直列の接続方法を変更する。
上述装置及び方法を用いて、本発明は導通する電圧に基づき、スイッチを使って発光ダイオードセットの直列/並列の接続を変更するため、該発光ダイオードセットは供給電圧が変更しても、供給電圧と近似する駆動電圧を保ち、マックスの発光効率に達することができる。
本発明の発光ダイオード装置は、電源モジュールが供給する電圧の違いによって、スイッチの切り替えを利用して、発光ダイオードセットの直列/並列の接続方法を変更する。発光ダイオードセットは供給電圧が変わってもなお、供給電圧と近似する駆動電圧を保持するため、最大限の発光効率に達する。
従来技術における発光ダイオード駆動回路の回路組立図である。 本発明における発光ダイオード装置の回路組立図である。 本考案における一つの実施例の回路組立図である。 図３にある四組の発光ダイオードセットを並列接続した等価回路図である。 図３にある二組の発光ダイオードセットを直列接続してから対応して並列接続する等価回路図である。 図３にある四組の発光ダイオードセットを直列接続した等価回路図である。
本発明による発光ダイオード装置及び駆動方法を明確に示すために図に沿って詳細な説明を行う。
図２に示すのは、本発明の発光ダイオード装置２である。それに含まれるのは複数の発光ダイオードセット２０であり、各発光ダイオードセット２０は複数個の発光ダイオード２０１を直列接続したものであり、各発光ダイオードセット２０の間に対応するダイオード２０２を設置し、当該ダイオード２０２にカソード及びアノードを具有する。
電源モジュール２１は交流電源２１０及び整流回路２１１を含む。該整流回路２１１は該交流電源２１０と接続し、該交流電源２１０のマイナス電圧をトランスファーし、該発光ダイオード装置２に必要なパワーとする。
一つの駆動回路２２は該電源モジュール２１と接続し、該発光ダイオード２０１が発光するのに必要な駆動電流を提供する。通常各発光ダイオード２０１の光度が一致になるよう、該駆動回路２２は一般的に定電流(constant current)或いは限界電流(limiting current”の回路構造である。
少なくとも一組のスイッチはそれぞれ該駆動回路２２、発光ダイオードセット２０及び該発光ダイオード装置２のアースに対応して接続し、各スイッチは該ダイオード２０２に対応して第一スイッチ２２１と第二スイッチ２２２を具有する。該第一スイッチ２２１の一端を該駆動回路２２に接続し、別端は該ダイオード２０２のカソードに対応して接続する。該第二スイッチ２２２の一端は該ダイオード２０２のアノードに接続し、別端は該アースに接続する。少なくとも一組のスイッチの数量は、該ダイオード２０２の数量と対応する。
電圧測定回路２３に含まれるのは、電圧入力端２３１と少なくとも一つの参考電圧入力端２３２と複数個の出力端２３３である。該電圧入力端２３１は該電源モジュール２１と接続し、該参考電圧入力端２３２は一つの固定した参考電圧(Vref)を具有し、各出力端２３３は、参考電圧及び該電源モジュール２１が提供する電圧に基づき、一つのコントロールシグナルを出力して、該スイッチのオンオフをコントロールする。
前記スイッチの回路構造は、機械タイプ或いは半導体部品である少なくとも一つのチップによって構成するスイッチ回路である。本発明の関連業界に熟知する方がご存知のように、該電圧測定回路が発信するコントロールシグナルにより、該チップが臨界電圧を導通し(即ち該チップのゲート(Gate)或いはベース(base)に入力する電圧或いは電流を指す)、チップの導通/非導通の状態を通じて、スイッチのオンオフをコントロールする。
前記の参考電圧は、各発光ダイオードセットの駆動電圧及び該電源モジュールが該発光ダイオードセットに供給する電圧の範囲に基づき設定する。該参考電圧は、一つの外付け電圧源を通じて生じる、或いは電気抵抗分圧の方法を用いて得ることができる。
図３に示すのは、本発明の発光ダイオード装置３の一つの実施例である。それに含まれる四組の発光ダイオードセット３０は、それぞれ１０個の導通電圧が３ボルトの発光ダイオードを直列接続したものである。各発光ダイオードセット３０の間にそれぞれ第一ダイオード３０１と、第二ダイオード３０２、第三ダイオード３０３を対応して設置する。該第一ダイオード３０１と第二ダイオード３０２、第三ダイオード３０３はそれぞれカソードとアノードを具有する。
電源モジュール３１は交流電源３１０及び整流回路３１１を含む。該整流回路３１１は該交流電源３１０と接続し、該交流電源３１０のマイナス電圧をトランスファーし、該発光ダイオード装置２に必要なパワーとする。該電源モジュール３１の電圧範囲は０〜１５０ボルトとする。
一つの駆動回路３２は該電源モジュール３１と接続し、該発光ダイオードセット３０が発光するのに必要な駆動電流を供給する。該駆動回路３２は該発光ダイオード装置３に対し、１０ボルトの降圧を形成する。つまり該電源モジュール３１が該発光ダイオードセット３０に提供できる電圧の範囲は０〜１４０ボルトである。
三組のスイッチはそれぞれ該駆動回路３２、発光ダイオードセット３０及び該発光ダイオード装置３のアースに対応して接続する。第一スイッチセットは第一スイッチ（ＳＷＩＡ）と第二スイッチ(ＳＷＩＢ)を含み、該第一スイッチセットの第一スイッチ(ＳＷＩＡ)の一端を該駆動回路３２と接続し、別端は該第一ダイオード３０１のカソードと接続する。該第二スイッチ(ＳＷＩＢ)の一端は第一ダイオード３０１のアノードと接続し、別端はアースと接続する。
第二スイッチセットに含まれるのは第一スイッチ(ＳＷ２Ａ)と第二スイッチ(ＳＷ２Ｂ)であり、該第二スイッチセットの第一スイッチ(ＳＷ２Ａ)の一端は該駆動回路３２と接続し、別端は該第二ダイオード３０２のカソードと接続する。該第二スイッチ(ＳＷ２Ｂ)の一端は該第二ダイオード３０２のアノードと接続し、別端は該アースと接続する。
第三スイッチセットに含まれるのは第一スイッチ(ＳＷ３Ａ)と第二スイッチ(ＳＷ３Ｂ)である。該第三スイッチセットの第一スイッチ(ＳＷ３Ａ)の一端は該駆動回路３２と接続し、別端は該第三ダイオード３０３のカソードと接続する。該第二スイッチ(ＳＷ３Ｂ)の一端は該第三ダイオード３０３のアノードと接続し、別端は該アースと接続する。
電圧測定回路３３に含まれるのは、電圧入力端３３１、三つの参考電圧入力端３３２と六つの出力端３３３である。該電圧入力端３３１は該電源モジュール３１と接続し、三つの参考電圧入力端３３２はそれぞれ３０ボルトと６０ボルトと１２０ボルトの参考電圧を入力する。六つの出力端３３３はそれぞれ、該参考電圧及び該電源モジュール３１が供給する電圧に基づき、一つのコントロールシグナルを出力して、該スイッチのオンオフをコントロールする。
図３及び図４に示すように、該電源モジュール３１が該発光ダイオードセット３０に供給する電圧範囲は３０〜６０ボルトであるとき、該電圧測定回路３３の出力端３３３はそれぞれ対応するコントロールシグナルを発信し、全てのスイッチをオフ(導通)することで、該四組の発光ダイオードセット３０が並列接続し、ミニマムの導通電圧は３０ボルトである。
図３及び図５に示すように、該電源モジュール３１が該発光ダイオードセット３０に供給する電圧範囲は６０〜１２０ボルトであるとき、該出力端３３３はそれぞれ対応するコントロールシグナルを発信し、第一スイッチセット及び第三スイッチセットの第一スイッチ(ＳＷ１Ａ、ＳＷ３Ａ)と第二スイッチ(ＳＷ１Ｂ、ＳＷ３Ｂ)を開け(遮断)、第二スイッチセットの第一スイッチ(ＳＷ２Ａ)と第二スイッチ(ＳＷ２Ｂ)をオフ(導通)するため、二組の発光ダイオードセット３０が直列接続してから更に並列接続する。ミニマムの導通電圧は６０ボルトである。
図３及び図６に示すように、該電源モジュール３１が該発光ダイオードセット３０に供給する電圧範囲は１２０〜１４０ボルトであるとき、該出力端３３３はそれぞれ対応するコントロールシグナルを発信し、全てのスイッチを開ける(遮断する)ため、四組の発光ダイオードセット３０は直列接続する。ミニマムの導通電圧は１２０ボルトである。
前記構造により、本発明の発光ダイオード装置は、電源モジュールが供給する電圧の違いによって、スイッチの切り替えを利用して、発光ダイオードセットの直列/並列の接続方法を変更する。発光ダイオードセットは供給電圧が変わってもなお、供給電圧と近似する駆動電圧を保持するため、マックスの発光効率に達する。
本発明の発光ダイオードの駆動方法は：
少なくとも一つのダイオードを設置し、該ダイオードは、直列接続する複数の発光ダイオードを複数の発光ダイオードセットに分ける。
少なくとも一組の該ダイオードと対応するスイッチを設置し、電圧を測定する方法を用いて、該スイッチのオンオフをコントロールすることで、該発光ダイオードセットの直列/並列の接続方法を変えることができる。
前記方法を用いて、本発明の発光ダイオードの駆動方法は、接続方法の変換を通じて、発光ダイオードの駆動電圧を変更する。それにより、供給電圧が変更しても、全ての発光ダイオードセットが尚も供給電圧と近似する駆動電圧を確保することができる。
以上の実施例による本発明の最良実施例であり、本発明の範囲を制限するものではない。本技術に熟知する者が、本発明の範囲内にて変更や調整を行っても、本発明の範囲に含まれる。
１ 駆動回路
１０ 電源モジュール
１１ 電流コントロールユニット
１２ 電圧測定回路
１３ 発光ダイオード配列
１３１ 発光ダイオード
２ 発光ダイオード装置
２０ 発光ダイオードセット
２０１ 発光ダイオード
２０２ ダイオード
２１ 電源モジュール
２１０ 交流電源
２１１ 整流回路
２２ 駆動回路
２２１ 第一スイッチ
２２２ 第二スイッチ
２３ 電圧測定回路
２３１ 電圧入力端
２３２ 参考電圧入力端
２３３ 出力端
３ 発光ダイオード装置
３０ 発光ダイオードセット
３０１ 第一ダイオード
３０２ 第二ダイオード
３０３ 第三ダイオード
３１ 電源モジュール
３１０ 交流電源
３１１ 整流回路
３２ 駆動回路
３３ 電圧測定回路
３３１ 電圧入力端
３３２ 参考電圧入力端
３３３ 出力端
ＳＷ１Ａ ＳＷ２Ａ ＳＷ３Ａ 第一スイッチ
ＳＷ１Ｂ ＳＷ２Ｂ ＳＷ３Ｂ 第二スイッチ

Claims (8)

  1. 発光ダイオードセット、電源モジュール、駆動回路、スイッチ、及び電圧測定回路を含み、
    複数の発光ダイオードセットは、複数個の発光ダイオードを直列接続したものであり、各発光ダイオードセットの間に対応するダイオードを設置し、該ダイオードはカソード及びアノードを具有し、
    電源モジュールは、該発光ダイオード装置にパワーを送り、
    駆動回路は、該電源モジュールと接続し、
    少なくとも一組のスイッチは、それぞれ該駆動回路、該発光ダイオードセット及び該発光ダイオード装置に設置するアースに対応して接続し、
    電圧測定回路は少なくとも電圧入力端、少なくとも一つの参考電圧入力端及び少なくとも一つの出力端を含み、該電圧入力端は該電源モジュールと接続し、該参考電圧入力端は参考電圧を具有し、各出力端は該参考電圧及び該電源モジュールの提供する電圧に基づき、コントロールシグナルを出力して、スイッチのオンオフをコントロールすることを特徴とする、発光ダイオード装置。
  2. 前記電源モジュールは、交流電源及び整流回路を含み、該整流回路は該交流電源に接続し、該交流電源のマイナス電圧をトランスファーすることを特徴とする、請求項１記載の発光ダイオード装置。
  3. 前記各スイッチは、該ダイオードに対応して第一スイッチ及び第二スイッチを具有し、該第一スイッチの一端を該駆動回路に接続し、別端は対応する該ダイオードのカソードと接続し、該第二スイッチの一端を該ダイオードのアノードに接続し、別端はアースに接続することを特徴とする、請求項１或いは請求項２記載の発光ダイオード装置。
  4. 前記駆動回路は定電流或いは一つの限界電流の回路構造であることを特徴とする、請求項１記載の発光ダイオード装置。
  5. 前記少なくとも一組のスイッチの数量は、該ダイオードの数量と対応することを特徴とする、請求項１記載の発光ダイオード装置。
  6. 前記スイッチは、機械タイプのスイッチとすることを特徴とする、請求項１記載の発光ダイオード装置。
  7. 前記スイッチは、少なくとも一つの半導体部品によって構成するスイッチ回路であることを特徴とする、請求項１記載の発光ダイオード装置。
  8. ダイオード及びスイッチを含み、
    前記発光ダイオードの駆動方法に必要なステップは、少なくとも一つのダイオードを設置し、該ダイオードは、直列接続する複数の発光ダイオードを複数の発光ダイオードセットに分かれ、
    少なくとも一組のスイッチを設置し、該スイッチは該ダイオードに接続し、及び、
    電圧測定の方法を使ってスイッチをオンオフすることで、該発光ダイオードセットが当該直列／並列の接続方法を変更することを特徴とする、発光ダイオードの駆動方法。
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