JP2011238898A

JP2011238898A - Alternating-current light emitting diode apparatus

Info

Publication number: JP2011238898A
Application number: JP2011033155A
Authority: JP
Inventors: Wen Kuei Tsai; 蔡文貴
Original assignee: GE Investment Co Ltd
Current assignee: GE Investment Co Ltd
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2011-11-24

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alternating-current light emitting diode apparatus having high power supply efficiency.SOLUTION: A rectifier transforms an alternating-current voltage of a power supply to a rectified voltage, and the rectified voltage is monitored by a controller. A plurality of light emitting diodes are electrically coupled between the rectified voltage and a ground. A plurality of switches correspond to at least a portion of the light emitting diodes respectively, where a terminal of each switch is electrically connected to an electrode of the corresponding light emitting diode. The switches are controlled by the controller according to the rectified voltage.

Description

本発明は、交流の発光ダイオード装置に関し、より詳しくは、交流の発光ダイオードライトに関する。 The present invention relates to an alternating current light emitting diode device, and more particularly to an alternating current light emitting diode light.

発光ダイオードライトは発光ダイオードを光源として利用するものである。従来の蛍光灯と比較し、発光ダイオードライトは耐用年数が長くエネルギー消費も少ないため、光源装置として用いられてきた。 The light emitting diode light uses a light emitting diode as a light source. Compared with conventional fluorescent lamps, light-emitting diode lights have been used as light source devices because of their long service life and low energy consumption.

発光ダイオードは一般的に直流電源装置或いは交流を直流へ変換するコンバータ（変圧器等）を用い運用される。然しながら、従来の変圧器の変換効率は最高でも僅か９０％程度で、また通常はこの値よりも低い。さらに、従来の変圧器には大型コンデンサ或いは大型コイル、又はその両方が使用されるため、その体積が大きくなった。 The light emitting diode is generally operated using a DC power supply device or a converter (transformer or the like) that converts AC to DC. However, the conversion efficiency of conventional transformers is only about 90% at most and is usually lower than this value. Furthermore, since the conventional transformer uses a large capacitor and / or a large coil, its volume is increased.

このほか、各地域或いは国家の発光ダイオードライトは特定の交流電源を使用する必要があり、その電圧範囲は１００−２４０ボルト、周波数は５０或いは６０ヘルツである。このため、再設計する以外には、ある地域で使用される発光ダイオードライトを他地域でも使えるようにはならない。 In addition, each region or national light emitting diode light needs to use a specific AC power source, its voltage range is 100-240 volts, and the frequency is 50 or 60 hertz. For this reason, other than redesigning, the light-emitting diode light used in one area cannot be used in another area.

従来の発光ダイオードライトの他の欠点として電源ノイズの影響を受け易くライトが誤作動される点が挙げられる。もしも電源ノイズを減らしたいのならば、一般的には更に多くのコンデンサ或いはコイル、又は両方を使用しなければならない。 Another drawback of conventional light emitting diode lights is that they are susceptible to power supply noise and cause the lights to malfunction. If it is desired to reduce power supply noise, generally more capacitors or coils, or both, must be used.

従って、前述した従来の技術では、有効的に光源を提供できず、そのために新型の発光ダイオードライトを提供しなければならず、それは高い電源効率を有し、体積も小さく、各種電源電圧に適用される、或いは電源ノイズの影響を低下させるものでなければならない。 Therefore, the above-mentioned conventional technology cannot provide a light source effectively, and therefore, a new type of light emitting diode light must be provided, which has high power efficiency, small volume, and applicable to various power supply voltages. Must be reduced or reduce the effects of power supply noise.

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、高い電源効率を有する交流の発光ダイオード装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems. In order to solve the above problems, it is a main object of the present invention to provide an AC light emitting diode device having high power supply efficiency.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る交流の発光ダイオード装置は、
電源の交流電圧を整流電圧へ変換する整流器と、
整流電圧を監視するための制御器と、
整流電圧と接地の間に電気的に接続される複数個の直列する発光ダイオードと、
複数個の発光ダイオードの少なくとも一部分にそれぞれ対応する複数個のスイッチを含み、
ここでは各スイッチの一端は相応する発光ダイオードの電極に電気的に接続され、また、制御器は整流電圧によりスイッチを制御することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an AC light-emitting diode device according to the present invention includes:
A rectifier that converts the AC voltage of the power supply into a rectified voltage;
A controller for monitoring the rectified voltage;
A plurality of serial light emitting diodes electrically connected between the rectified voltage and ground;
A plurality of switches each corresponding to at least a portion of the plurality of light emitting diodes;
Here, one end of each switch is electrically connected to an electrode of a corresponding light emitting diode, and the controller controls the switch with a rectified voltage.

本発明に係る実施形態の高い電源効率の交流の発光ダイオード装置である。1 is an AC light emitting diode device with high power supply efficiency according to an embodiment of the present invention. スイッチになる電源金属酸化膜半導体装置及びこれに相応する発光ダイオードである。A power supply metal oxide semiconductor device to be a switch and a light emitting diode corresponding thereto. 図１Ａの実施形態の代替となる、異なるスイッチ配置を有する他の実施形態である。1B is another embodiment with a different switch arrangement that is an alternative to the embodiment of FIG. 1A. 図１Ｃのスイッチになる電源金属酸化膜半導体装置及び相応する発光ダイオードである。1C is a power supply metal oxide semiconductor device and corresponding light emitting diode to be the switch of FIG. 1C. 交流の発光ダイオード装置の電流制御回路とスイッチの各種配置の組み合わせである。It is a combination of various arrangements of current control circuits and switches of an AC light emitting diode device. 交流の発光ダイオード装置の電流制御回路とスイッチの各種配置の組み合わせである。It is a combination of various arrangements of current control circuits and switches of an AC light emitting diode device. 交流の発光ダイオード装置の電流制御回路とスイッチの各種配置の組み合わせである。It is a combination of various arrangements of current control circuits and switches of an AC light emitting diode device. 本発明に係る他の実施形態の高い電源効率の交流の発光ダイオード装置である。3 is a high power efficiency AC light emitting diode device according to another embodiment of the present invention. 図２Ａの代替となる実施形態である。2B is an alternative embodiment of FIG. 2A. 本発明に係るまた別の実施形態の高い電源効率の交流の発光ダイオード装置である。3 is a high power efficiency AC light emitting diode device according to another embodiment of the present invention. 図３Ａの代替となる実施形態である。3B is an alternative embodiment of FIG. 3A. 図３Ａ、図３Ｂの代替となる実施形態である。3B is an alternative embodiment of FIGS. 3A and 3B. 平滑ビームフォーミングの整流電圧Ｖｒの波形と、相応する電流Ｉｒと再分配される発光ダイオード電流の例示である。It is an example of the waveform of the rectified voltage Vr of smooth beam forming and the light emitting diode current redistributed with the corresponding current Ir. 平滑ビームフォーミングではない整流電圧Ｖｒの波形と再分配される発光ダイオード電流の例示である。It is an example of the waveform of the rectification voltage Vr which is not smooth beam forming, and the light emitting diode current redistributed. ツェナー（Zener）ダイオードが発光ダイオードへ電気的に並列に接続される様子である。A Zener diode is electrically connected to the light emitting diode in parallel. 交流の発光ダイオード装置の一部が、無効な発光ダイオードを感知する様子である。A part of the AC light-emitting diode device seems to detect an invalid light-emitting diode. 交流の発光ダイオード装置の一部が、光感知装置を使用し明度を感知する様子である。A part of the AC light-emitting diode device senses brightness using a light sensing device. 部分的な交流の発光ダイオード装置である。It is a partial alternating current light emitting diode device. 電流制御回路が制御する発光ダイオード電流の波形の例示である。It is an illustration of the waveform of the light emitting diode current controlled by the current control circuit.

以下に図面を参照して本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention with reference to drawings is demonstrated in detail. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.

本発明の実施形態に係る交流の発光ダイオード装置は図１Ａに示す本発明に係る実施形態の高い電源効率の交流の発光ダイオード装置である。交流の発光ダイオード装置は直接交流電源を操作し、直流変換器を使用する必要は無い。本実施形態は発光ダイオードを使用するものの、たとえば有機発光ダイオード（OLED）等の他の光源装置も使用できる。
［第１実施形態］ The AC light emitting diode device according to the embodiment of the present invention is a high power efficiency AC light emitting diode device of the embodiment according to the present invention shown in FIG. 1A. The AC light emitting diode device directly operates an AC power source and does not need to use a DC converter. Although this embodiment uses a light emitting diode, other light source devices such as an organic light emitting diode (OLED) can also be used.
[First Embodiment]

本実施形態において、交流の発光ダイオード装置（例えば交流の発光ダイオードライト）は、電源の交流電圧（例えば正弦波形電圧）の正の半周期を通過し、負の半周期を相反させ、全波整流電圧Ｖｒを形成させるブリッジ整流器等の整流器１０を含む。整流電圧Ｖｒは制御器１２に監視される。制御器１２はハードウェア回路、マイクロプロセッサー、プログラマブルロジックデバイス（programmable logic device、 PLD）、プログラマブルアレイロジック（programmable array logic、 PAL）或いは本説明書の以下に詳述する内の一つ或いは複数の機能を持つ他の装置でも良い。
In the present embodiment, an AC light-emitting diode device (for example, an AC light-emitting diode light) passes through a positive half cycle of an AC voltage (for example, a sinusoidal waveform voltage) of a power supply, and makes a negative half cycle reciprocal, thereby full-wave rectification. It includes a rectifier 10 such as a bridge rectifier that generates a voltage Vr. The rectified voltage Vr is monitored by the controller 12. Controller 12 may be a hardware circuit, microprocessor, programmable logic device (PLD), programmable array logic (PAL), or one or more of the functions detailed below in this manual. Other devices with may be used.

直列になる複数個の発光ダイオードＤ０−Ｄｎは整流電圧Ｖｒと接地の間に電気的に接続され、ここでは、発光ダイオード電流は整流電圧Ｖｒから接地へと流れる。本実施形態の、”電気的接続”は電子部材間が電気により直接或いは間接的に接続される事を指す。本実施形態は一列になる発光ダイオードを使用するが、他の実施形態においては、並列になる複数列の発光ダイオードを使用してもよい。 The plurality of light emitting diodes D0 to Dn in series are electrically connected between the rectified voltage Vr and the ground, where the light emitting diode current flows from the rectified voltage Vr to the ground. In the present embodiment, “electrical connection” means that the electronic members are directly or indirectly connected by electricity. This embodiment uses light emitting diodes in a single row, but in other embodiments, multiple rows of light emitting diodes in parallel may be used.

本実施形態では、各発光ダイオードＤ１−Ｄｎ（D0以外）の一つの電極（例えばアノード）は相応するスイッチＳ１−Ｓｎの一端に電気的に接続される。スイッチＳ１−Ｓｎの他端は接地に電気的に接続される。これにより、スイッチ（例えばスイッチ11）が閉鎖された時には、相応する発光ダイオード（例えば発光ダイオード11）とそれに後続する全ての発光ダイオード（例えば発光ダイオードD12-Dn等の、ナンバーが11より大きいもの）はオフ状態になる。本実施形態と他の実施形態では、発光ダイオードＤ０はスイッチに相応せず、主に整流電圧Ｖｒと接地の間のショートの防止に用いられる。当然ながら、整流電圧Ｖｒと接地の間のショートを回避するために一個以上の発光ダイオードを使用しても良い。スイッチＳ１−Ｓｎの実施については、例えばＮ型金属酸化膜半導体（NMOS）、Ｐ型金属酸化膜半導体（PMOS）或いは相補型金属酸化膜半導体（CMOS）等の電源金属酸化膜半導体（MOS）装置を使用する。本実施形態は金属酸化膜半導体を使用するが、他の形式のトランジスタを使用しても良い。図１Ｂはスイッチとなる電源金属酸化膜半導体装置と相応する発光ダイオードを示す。ここでは、電源金属酸化膜半導体装置のソース／ドレイン電極の内の一つは接地に接続され、他方のソース／ドレイン電極は相応する発光ダイオードのアノードへと接続され、ゲート電極は制御器１２の制御を受ける。図１Ｃは図１Ａの交流の発光ダイオード装置の他の代替となる実施形態を示し、これはスイッチＳ１−Ｓｎの異なる配置を有する。ここでは、各スイッチＳ１−Ｓｎの一端は相応する発光ダイオードのアノードへ電気的に接続され、各スイッチＳ１−Ｓｎの他端は相応する発光ダイオードのカソードへ電気に接続される。図１Ｄは図１Ｃのスイッチになる電源金属酸化膜半導体装置と相応する発光ダイオード及び相応するスイッチを示す。ここでは、電源金属酸化膜半導体装置のソース／ドレイン電極の内の一つは相応する発光ダイオードのアノードに接続され、他方のソース／ドレイン電極は相応する発光ダイオードのカソードに接続され、ゲート電極は制御器１２に制御される。制御器１２は整流電圧Ｖｒを以ってスイッチＳ１−Ｓｎのオン/オフを制御する。詳細すると、制御器１２はスイッチＳ１−Ｓｎを制御し、導通する発光ダイオード数は整流電圧Ｖｒの大小に左右され、導通する発光ダイオード数と整流電圧Ｖｒの大小は正比例する。また、導通する発光ダイオードの直列の順方向電圧はほぼ整流電圧Ｖｒに等しい。このため、ほぼ全ての整流電源は光エネルギーへ変換され、高い電源効率が得られる。計算或いは実験によれば、本実施形態の電源効率は９０−９８％にも達し、或いは更に高い。下記の表一は整流電圧Ｖｒと相応しての発光ダイオードの導通の有無を、各発光ダイオードの順方向電圧を３．３ボルトと仮定した場合の相関を例示する。スイッチの閉鎖の数字が小さい程スイッチは閉まっている。 In the present embodiment, one electrode (for example, anode) of each light emitting diode D1-Dn (other than D0) is electrically connected to one end of the corresponding switch S1-Sn. The other ends of the switches S1-Sn are electrically connected to the ground. Thus, when a switch (eg, switch 11) is closed, the corresponding light emitting diode (eg, light emitting diode 11) and all subsequent light emitting diodes (eg, light emitting diodes D12-Dn, etc. having a number greater than 11) Turns off. In the present embodiment and other embodiments, the light emitting diode D0 does not correspond to a switch and is mainly used for preventing a short circuit between the rectified voltage Vr and the ground. Of course, one or more light emitting diodes may be used to avoid a short circuit between the rectified voltage Vr and ground. For implementation of the switches S1-Sn, for example, a power supply metal oxide semiconductor (MOS) device such as an N-type metal oxide semiconductor (NMOS), a P-type metal oxide semiconductor (PMOS), or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). Is used. Although this embodiment uses a metal oxide semiconductor, other types of transistors may be used. FIG. 1B shows a power supply metal oxide semiconductor device serving as a switch and a corresponding light emitting diode. Here, one of the source / drain electrodes of the power source metal oxide semiconductor device is connected to the ground, the other source / drain electrode is connected to the anode of the corresponding light emitting diode, and the gate electrode is connected to the controller 12. Get control. FIG. 1C shows another alternative embodiment of the AC light emitting diode device of FIG. 1A, which has a different arrangement of switches S1-Sn. Here, one end of each switch S1-Sn is electrically connected to the anode of the corresponding light emitting diode, and the other end of each switch S1-Sn is electrically connected to the cathode of the corresponding light emitting diode. FIG. 1D shows a power supply metal oxide semiconductor device that corresponds to the switch of FIG. 1C, a corresponding light emitting diode, and a corresponding switch. Here, one of the source / drain electrodes of the power supply metal oxide semiconductor device is connected to the anode of the corresponding light emitting diode, the other source / drain electrode is connected to the cathode of the corresponding light emitting diode, and the gate electrode is Controlled by the controller 12. The controller 12 controls on / off of the switches S1-Sn with the rectified voltage Vr. More specifically, the controller 12 controls the switches S1 to Sn, and the number of light emitting diodes that are turned on depends on the magnitude of the rectified voltage Vr, and the number of light emitting diodes that are turned on and the magnitude of the rectified voltage Vr are directly proportional. Further, the forward voltage in series of the light emitting diodes that are conducted is substantially equal to the rectified voltage Vr. For this reason, almost all rectified power supplies are converted into light energy, and high power supply efficiency is obtained. According to calculations or experiments, the power supply efficiency of this embodiment reaches 90-98% or even higher. Table 1 below exemplifies the correlation between the presence or absence of conduction of the light emitting diodes corresponding to the rectified voltage Vr and the forward voltage of each light emitting diode is assumed to be 3.3 volts. The smaller the switch closure number, the closer the switch is.

本実施形態に示す交流の発光ダイオード装置の他の長所は電源の交流電圧のノイズの影響を受けない事である。制御器１２が電源の交流電圧よりも更に鋭い信号波形のノイズを感知した時、制御器１２はそのノイズを除去し、このためスイッチＳ１−Ｓｎの状態は変わらず、交流の発光ダイオード装置は更なるノイズ抵抗を得、またフラッシュも少なくなる。 Another advantage of the AC light-emitting diode device shown in this embodiment is that it is not affected by the noise of the AC voltage of the power supply. When the controller 12 senses noise with a signal waveform that is sharper than the AC voltage of the power supply, the controller 12 removes the noise, so that the state of the switches S1-Sn does not change, and the AC light-emitting diode device further changes. Noise resistance, and less flash.

また、直列の順方向電圧は整流電圧Ｖｒの大小に左右され、これにより、本実施形態に示す交流の発光ダイオード装置は各地域或いは国家の異なる電圧及び周波数に適用可能となる。 Further, the series forward voltage depends on the magnitude of the rectified voltage Vr, whereby the AC light-emitting diode device shown in the present embodiment can be applied to different voltages and frequencies in each region or country.

本実施形態に示す交流の発光ダイオード装置は発光ダイオードＤ０−Ｄｎに電気的に直列に接続される電流制御回路１４をさらに含む。図１Ａは、整流電圧Ｖｒと発光ダイオードＤ０のアノードの間に電気的に接続される電流制御回路１４を示す。各スイッチＳ１−Ｓｎの一端は相応する発光ダイオードＤ１−Ｄｎのアノードに電気に接続され、各スイッチＳ１−Ｓｎの他端は接地に電気に接続される。電流制御回路１４の配置位置は図１Ａに示すものとは異なっても良い。電流制御回路１４は直列の発光ダイオードＤ０−Ｄｎを流れる発光ダイオード電流を感知し、例えば発光ダイオードＤ０−Ｄｎと直列になる電気抵抗を使用して感知する。感知した電流は制御器１２へと送られる。例中では、感知された電流は発光ダイオード電流が予め設定された臨界値を超過したことを示し、そのため制御器１２は導通する発光ダイオード数を調整し、或いは全ての直列する発光ダイオードをオフにする。電流制御回路１４の実施は従来の電流を制御する技術を使用し、仔細についてはここでは省略する。 The AC light-emitting diode device shown in this embodiment further includes a current control circuit 14 that is electrically connected to the light-emitting diodes D0 to Dn in series. FIG. 1A shows a current control circuit 14 that is electrically connected between the rectified voltage Vr and the anode of the light emitting diode D0. One end of each switch S1-Sn is electrically connected to the anode of the corresponding light emitting diode D1-Dn, and the other end of each switch S1-Sn is electrically connected to ground. The arrangement position of the current control circuit 14 may be different from that shown in FIG. 1A. The current control circuit 14 senses the light-emitting diode current flowing through the series light-emitting diodes D0 to Dn, for example, using an electric resistance in series with the light-emitting diodes D0 to Dn. The sensed current is sent to the controller 12. In the example, the sensed current indicates that the light emitting diode current has exceeded a preset critical value, so the controller 12 adjusts the number of conducting light emitting diodes, or turns off all series light emitting diodes. To do. The implementation of the current control circuit 14 uses a conventional technique for controlling current, and details are omitted here.

図１Ｅは交流の発光ダイオード装置の電流制御回路１４とスイッチＳ１−Ｓｎの他の配置の組み合わせを示す。電流制御回路１４は発光ダイオードＤｎのカソードと接地の間に電気的に接続される。各スイッチＳ１−Ｓｎの一端は相応する発光ダイオードＤ１−Ｄｎのアノードに電気に接続され、各スイッチＳ１−Ｓｎの他端は共同節点Ｃに電気に接続され、これは電流制御回路１４と発光ダイオードＤｎの間に位置する。本配置の組み合わせは、図１Ｂに示す電源金属酸化膜半導体装置にとってのもので、そのソース／ドレイン電極の内の一つは共同節点Ｃに接続され、他方のソース／ドレイン電極は相応する発光ダイオードのアノードに接続され、またゲート電極は制御器１２に制御される。 FIG. 1E shows a combination of other arrangements of the current control circuit 14 and the switches S1-Sn of the AC light emitting diode device. The current control circuit 14 is electrically connected between the cathode of the light emitting diode Dn and the ground. One end of each switch S1-Sn is electrically connected to the anode of the corresponding light emitting diode D1-Dn, and the other end of each switch S1-Sn is electrically connected to the common node C, which is the current control circuit 14 and the light emitting diode. Located between Dn. This combination of arrangements is for the power supply metal oxide semiconductor device shown in FIG. 1B, one of the source / drain electrodes is connected to the joint node C, and the other source / drain electrode is a corresponding light emitting diode. The gate electrode is controlled by the controller 12.

図１Ｆは交流の発光ダイオード装置の電流制御回路１４とスイッチＳ１−Ｓｎのまた他の配置の組み合わせを示す。電流制御回路１４は発光ダイオードＤ０のカソードと接地の間に電気的に接続される。各スイッチＳ１−Ｓｎの一端は相応する発光ダイオードＤ１−Ｄｎのカソードに電気に接続され、各スイッチＳ１−Ｓｎの他端は整流電圧Ｖｒに電気に接続される。本配置の組み合わせは、図１Ｂに示す電源金属酸化膜半導体装置にとってのもので、そのソース／ドレイン電極の内の一つは整流電圧Ｖｒに接続され、他方のソース／ドレイン電極は相応する発光ダイオードのカソードに接続され、またゲート電極は制御器１２に制御される。 FIG. 1F shows another arrangement combination of the current control circuit 14 and the switches S1-Sn of the AC light emitting diode device. The current control circuit 14 is electrically connected between the cathode of the light emitting diode D0 and the ground. One end of each switch S1-Sn is electrically connected to the cathode of the corresponding light emitting diode D1-Dn, and the other end of each switch S1-Sn is electrically connected to the rectified voltage Vr. This combination of arrangements is for the power supply metal oxide semiconductor device shown in FIG. 1B, one of the source / drain electrodes is connected to the rectified voltage Vr and the other source / drain electrode is a corresponding light emitting diode. The gate electrode is controlled by the controller 12.

図１Ｇは交流の発光ダイオード装置の電流制御回路１４とスイッチＳ１−Ｓｎのさらに他の配置の組み合わせを示す。電流制御回路１４は整流電圧Ｖｒと発光ダイオードＤｎのアノードの間に電気的に接続される。各スイッチＳ１−Ｓｎの一端は相応する発光ダイオードＤ１−Ｄｎのカソードに電気に接続され、各スイッチＳ１−Ｓｎの他端は共同節点Ｄに電気に接続され、これは電流制御回路１４と発光ダイオードＤｎの間に位置される。本配置の組み合わせは、図１Ｂに示す電源金属酸化膜半導体装置にとってのもので、そのソース／ドレイン電極の内の一つは共同節点Ｄに接続され、他方のソース／ドレイン電極は相応する発光ダイオードのカソードに接続され、またゲート電極は制御器１２に制御される。 FIG. 1G shows still another arrangement combination of the current control circuit 14 and the switches S1-Sn of the AC light-emitting diode device. The current control circuit 14 is electrically connected between the rectified voltage Vr and the anode of the light emitting diode Dn. One end of each switch S1-Sn is electrically connected to the cathode of the corresponding light emitting diode D1-Dn, and the other end of each switch S1-Sn is electrically connected to the common node D, which is the current control circuit 14 and the light emitting diode. Located between Dn. This combination of arrangements is for the power supply metal oxide semiconductor device shown in FIG. 1B, one of the source / drain electrodes being connected to the joint node D and the other source / drain electrode being a corresponding light emitting diode. The gate electrode is controlled by the controller 12.

交流の発光ダイオード装置は、発光ダイオードＤ０−Ｄｎの（周辺）温度の感知に用いられる熱感知器１６をさらに含む。感知された温度は制御器１２に送られる。例中では、感知された温度は発光ダイオードの温度が予め設定された臨界値を超過したことを示し、発光ダイオードの順方向電圧は温度の効果により低下し、この時、制御器１２は導通する発光ダイオードの数を増加させ低下した順方向電圧を補う。他の例では、感知された温度は発光ダイオードの温度が予め設定された臨界値を超過したことを示し、この時、制御器１２は電流制御回路１４を制御し発光ダイオード電流を減少させ、発光ダイオードの損害を防止する。上述の制御器１２は、電流制御回路１４、発光ダイオードＤ０−Ｄｎ、スイッチＳ１−Ｓｎ及び熱感知器１６の一部分或いは全部が同一のパッケージ構造内にパッケージングされる。
［第２実施形態］ The AC light emitting diode device further includes a thermal sensor 16 used for sensing the (ambient) temperature of the light emitting diodes D0-Dn. The sensed temperature is sent to the controller 12. In the example, the sensed temperature indicates that the temperature of the light emitting diode has exceeded a preset critical value, and the forward voltage of the light emitting diode decreases due to the effect of temperature, at which time the controller 12 conducts. Increase the number of light emitting diodes to compensate for the reduced forward voltage. In another example, the sensed temperature indicates that the temperature of the light emitting diode has exceeded a preset critical value, at which time the controller 12 controls the current control circuit 14 to decrease the light emitting diode current and emit light. Prevent damage to the diode. In the controller 12, the current control circuit 14, the light emitting diodes D0 to Dn, the switches S1 to Sn, and the heat sensor 16 are partially or entirely packaged in the same package structure.
[Second Embodiment]

図２Ａは本発明に係る他の実施形態の高い電源効率の交流の発光ダイオード装置を示す。本実施形態の交流の発光ダイオード装置は図１Ａの交流の発光ダイオード装置に類似し、異なる部分は、本実施形態の各スイッチは一つ或いは複数個の発光ダイオード（或いは発光ダイオード群１８）に対応することである。例えば図２Ａは、各スイッチが三個の発光ダイオードが組成する発光ダイオード群に対応するのを示す。各個の発光ダイオード群１８の発光ダイオード数は必ずしも同数ではない。図２Ｂは図２Ａの他の代替になる実施形態を図示し、ここでは、発光ダイオード群は三個の発光ダイオードを各々有するが、然しながら他の発光ダイオードは相応するスイッチに個別に独立して対応する。図１Ｃの発光ダイオードは図２Ａ或いは図２Ｂに類似した発光ダイオード群を形成する。電流制御回路１４とスイッチの他の配置の組み合わせは図１Ｃ、図１Ｅ、図１Ｆ或いは図１Ｇに示す配置を使用する。実施形態においては、導通による点滅順序は、発光ダイオード群内の発光ダイオード個数＝２を底数として、また指数は順々に増加し、即ち２¹、２²、・・・２ⁿとなる。これらの発光ダイオード群は外側へと円心に排列される同心円となり、順に導通し点滅していく時に、集中する点光源を呈する。上述の発光ダイオード群は各種応用において、発光ダイオード群内の発光ダイオード個数とその排列方式は特定の設計をとる。
［第３実施形態］ FIG. 2A shows a high power efficiency AC light emitting diode device according to another embodiment of the present invention. The AC light-emitting diode device of this embodiment is similar to the AC light-emitting diode device of FIG. 1A, and the difference is that each switch of this embodiment corresponds to one or a plurality of light-emitting diodes (or light-emitting diode group 18). It is to be. For example, FIG. 2A shows that each switch corresponds to a group of light emitting diodes composed of three light emitting diodes. The number of light emitting diodes in each light emitting diode group 18 is not necessarily the same. FIG. 2B illustrates another alternative embodiment of FIG. 2A, where the group of light emitting diodes has three light emitting diodes each, but the other light emitting diodes individually and independently correspond to the corresponding switches. To do. The light emitting diode of FIG. 1C forms a light emitting diode group similar to FIG. 2A or FIG. 2B. The arrangement shown in FIG. 1C, FIG. 1E, FIG. 1F, or FIG. 1G is used as a combination of other arrangements of the current control circuit 14 and the switch. In embodiments, the sequence flashing by conduction, the light emitting diode number = 2 of the light-emitting diodes in the group as a base number, also exponential increases in sequence, i.e. 2 ^1, 2 ^2, and · · · 2 ^n. These light-emitting diode groups are concentric circles arranged in a concentric manner outward, and exhibit a concentrated point light source when sequentially conducting and blinking. In various applications, the above-described light emitting diode group has a specific design for the number of light emitting diodes in the light emitting diode group and its arrangement method.
[Third Embodiment]

図３Ａは本発明に係るまた他の実施形態の高い電源効率の交流の発光ダイオード装置を示す。本実施形態の交流の発光ダイオード装置は図１Ａの交流の発光ダイオード装置に類似し、異なる部分は、本実施形態のブリッジ整流器１０後部に平滑コンデンサＣｓが接続され、これは整流電圧Ｖｒと接地の間に接続され、これにより、平滑コンデンサＣｓの余剰な整流電圧Ｖｒに平滑ビームフォーミングを有するようにさせる。詳しくは、平滑コンデンサＣｓは整流電圧Ｖｒの振幅を平滑に下降させ、電源の交流電圧が整流電圧Ｖｒより大きくなるようにさせる。これにより、整流電圧Ｖｒは予め設定された値より低くなることはない。これを鑑みると、本実施形態のオープンエンド型発光ダイオード１９は常に導通し、このため相応するスイッチは必要ない。オープンエンド型発光ダイオード１９の後部に位置する発光ダイオードは図１Ａに示す配置の組み合わせをとり、個別に独立してスイッチに対応する。図３Ｂは図３Ａの他の代替になる実施形態を示し、オープンエンド型発光ダイオード１９の後部に位置する発光ダイオードは発光ダイオード群を組成し、相応するスイッチに対応する。図３Ｃは図３Ａと、図３Ｂのまた他の代替になる実施形態を示し、オープンエンド型発光ダイオード１９の後部に位置する発光ダイオードは、幾つかは発光ダイオード群を組成し、他の発光ダイオードは個別に独立して相応するスイッチに対応する。図１Ｃの交流の発光ダイオード装置は平滑コンデンサＣｓを含み、また図１Ｃの発光ダイオードは図３Ａと、図３Ｂ或いは図３Ｃに類似した発光ダイオード群を形成する。電流制御回路１４とスイッチの他の配置の組み合わせは図１Ｃ、図１Ｅ、図１Ｆ或いは図１Ｇに示す配置を使用する。
［第４実施形態］ FIG. 3A shows a high power efficiency AC light emitting diode device according to another embodiment of the present invention. The AC light-emitting diode device of this embodiment is similar to the AC light-emitting diode device of FIG. 1A, and the difference is that a smoothing capacitor Cs is connected to the rear of the bridge rectifier 10 of this embodiment, which is connected to the rectified voltage Vr and ground Thus, the surplus rectified voltage Vr of the smoothing capacitor Cs is caused to have smooth beam forming. Specifically, the smoothing capacitor Cs smoothly reduces the amplitude of the rectified voltage Vr so that the AC voltage of the power supply becomes larger than the rectified voltage Vr. Thus, the rectified voltage Vr does not become lower than a preset value. In view of this, the open-end light emitting diode 19 of the present embodiment is always conductive, and therefore no corresponding switch is required. The light-emitting diodes located at the rear of the open-end light-emitting diodes 19 take the combination of the arrangement shown in FIG. 1A and individually correspond to the switches. FIG. 3B shows another alternative embodiment of FIG. 3A, where the light emitting diodes located at the rear of the open-ended light emitting diode 19 constitute a group of light emitting diodes and correspond to corresponding switches. FIG. 3C shows another alternative embodiment of FIG. 3A and FIG. 3B, wherein the light emitting diodes located at the rear of the open-ended light emitting diode 19 are composed of a group of light emitting diodes and other light emitting diodes. Correspond to the corresponding switches individually and independently. The AC light emitting diode device of FIG. 1C includes a smoothing capacitor Cs, and the light emitting diode of FIG. 1C forms a light emitting diode group similar to FIG. 3A and FIG. 3B or 3C. The arrangement shown in FIG. 1C, FIG. 1E, FIG. 1F, or FIG. 1G is used as a combination of other arrangements of the current control circuit 14 and the switch.
[Fourth Embodiment]

図４Ａは平滑ビームフォーミングを有する整流電圧Ｖｒの波形及び電流Ｉｒを例示する。各半周期の時間ｔ１−ｔ２期間に、電流Ｉｒは不均等に交流電源から流入されるため、その力率（power factor）は大きくない。これを鑑みれば、発光ダイオードを流れる発光ダイオード電流Ｉ_LEDは制御でき、その電流の分配を電流Ｉｒの分配に相反させ、これは図４Ａに図示する。これにより、再分配された発光ダイオード電流Ｉ_LEDは各半周期の時間ｔ１−ｔ２期間外に置かれ、交流電源から流入される。これにより、電源は再分配機制されてシステムに出力されることでピーク値の電源の負担は軽減され、交流電源の力率と使用効率は増進される。上述の電源再分配機制は発光ダイオード以外の一般的な負担にも使用される。図４Ｂは平滑ビームフォーミングを有するものではない整流電圧Ｖｒの波形と発光ダイオードを流れる発光ダイオード電流Ｉ_LEDを例示する。発光ダイオード電流Ｉ_LEDは再分配後、システムに出力される電源のピーク値の負担は軽減され、交流電源の力率と使用効率は増進される。
［第５実施形態］ FIG. 4A illustrates the waveform of the rectified voltage Vr and current Ir having smooth beam forming. Since the current Ir flows from the AC power source unevenly during the time t1-t2 of each half cycle, the power factor is not large. In view of this, the light-emitting diode current I _LED flowing through the light-emitting diode can be controlled, and its current distribution conflicts with the current Ir distribution, which is illustrated in FIG. 4A. As a result, the redistributed light emitting diode current I _LED is placed outside the period t1 to t2 of each half cycle and flows from the AC power source. As a result, the power supply is redistributed and output to the system, so that the burden of the peak power supply is reduced and the power factor and usage efficiency of the AC power supply are improved. The power redistribution mechanism described above is also used for general burdens other than light emitting diodes. FIG. 4B illustrates the waveform of the rectified voltage Vr that does not have smooth beamforming and the light emitting diode current I _LED that flows through the light emitting diode. After the light-emitting diode current I _LED is redistributed, the burden of the peak value of the power source output to the system is reduced, and the power factor and usage efficiency of the AC power source are improved.
[Fifth Embodiment]

本発明の実施形態によれば、交流の発光ダイオード装置は無効な発光ダイオードを自分で調整できる。図５Ａに図示する、ツェナー（Zener）ダイオードＤＺは発光ダイオードに電気的に並列に接続され、その電流方向が互いに相反する。発光ダイオードが損害され無効化された時、発光ダイオード電流はツェナーダイオードＤＺの反対方向を流れ、無効の発光ダイオードを迂回する。 According to the embodiment of the present invention, the AC light emitting diode device can adjust the invalid light emitting diode by itself. A Zener diode DZ illustrated in FIG. 5A is electrically connected to the light emitting diode in parallel, and their current directions are opposite to each other. When the light emitting diode is damaged and disabled, the light emitting diode current flows in the opposite direction of the zener diode DZ and bypasses the disabled light emitting diode.

図５Ｂは無効な発光ダイオードを感知する、部分的な交流の発光ダイオード装置を示す。差分ユニット５０は直列になる発光ダイオードの両端に接続され、直列になる発光ダイオードの余剰な電圧差を吸収する。その電圧差は制御器１２へ出力される。電圧差を根拠に、制御器１２は異常な電圧差を感知し、これは一つ或いは複数個の無効な発光ダイオードの存在を示す。
［第６実施形態］ FIG. 5B shows a partial AC light emitting diode device that senses invalid light emitting diodes. The difference unit 50 is connected to both ends of the light emitting diodes in series, and absorbs an excessive voltage difference between the light emitting diodes in series. The voltage difference is output to the controller 12. Based on the voltage difference, the controller 12 senses an abnormal voltage difference, which indicates the presence of one or more invalid light emitting diodes.
[Sixth Embodiment]

本発明の実施形態によれば、交流の発光ダイオード装置は自分で明度を校正できる。図６は部分的な交流の発光ダイオード装置を示し、これは光感知装置６０を使用し、例えばフォトレジスター（例えば硫化カドミウム（CdS））で明度を感知する。本実施形態はフォトレジスターを使用するが、他形式の光感知装置６０を使用しても良く、例えばフォトトランジスタ、光ダイオード或いは他の光線を感知できる装置等がある。制御器１２が光感知装置６０の出力により明度不足を捉えた時、制御器１２は導通される発光ダイオード数或いは電流制御回路１４により発光ダイオード電流を増加させ、必要な明度を補う。他の例中では、複数個の光感知装置を使用しそれぞれが観測を行い異なる色相の発光ダイオードの明度を校正させ、交流の発光ダイオード装置の色温度も校正させ、老朽化した交流の発光ダイオード装置が原因の色温度の低下現象を補う。
［第７実施形態］ According to the embodiment of the present invention, the AC light emitting diode device can calibrate the brightness by itself. FIG. 6 shows a partial AC light emitting diode device, which uses a light sensing device 60 to sense lightness, for example with a photoresistor (eg, cadmium sulfide (CdS)). Although this embodiment uses a photoresistor, other types of light sensing devices 60 may be used, such as phototransistors, photodiodes or other devices capable of sensing light. When the controller 12 detects that the lightness is insufficient by the output of the light sensing device 60, the controller 12 increases the light emitting diode current by the number of light emitting diodes to be conducted or the current control circuit 14 to compensate for the necessary lightness. In another example, a plurality of light sensing devices are used to observe and calibrate the lightness of light emitting diodes of different hues, calibrate the color temperature of alternating current light emitting diode devices, and aged AC light emitting diodes Compensates for the decrease in color temperature caused by the device.
[Seventh Embodiment]

本発明の実施形態によれば、交流の発光ダイオード装置は交流の発光ダイオード装置の光の調節を行える。図７Ａは部分的な交流の発光ダイオード装置を示し、図７Ｂは電流制御回路１４が制御する発光ダイオード電流の波形を例示する。例えば無線リモコン或いは有線の制御インターフェース等から受信した信号を基に、制御器１２は電流制御回路１４を制御し、これはパルス幅変調（PWM）波形（図７Ｂに図示する）により発光ダイオードの導通時間の制御を行い、ここではパルス幅変調の主動的な幅は導通と全閉鎖の間である。 According to the embodiment of the present invention, the AC light emitting diode device can adjust the light of the AC light emitting diode device. FIG. 7A shows a partial AC light emitting diode device, and FIG. 7B illustrates a light emitting diode current waveform controlled by the current control circuit 14. For example, based on a signal received from a wireless remote controller or a wired control interface, the controller 12 controls the current control circuit 14, which is connected to the light emitting diode by a pulse width modulation (PWM) waveform (shown in FIG. 7B). There is a time control, where the main dynamic width of the pulse width modulation is between conduction and total closure.

前記実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、請求項に含まれるものとする。 The above embodiments are merely for explaining the technical idea and features of the present invention, and are intended to make those skilled in the art understand the contents of the present invention and to carry out the same with the patent of the present invention. It is not intended to limit the scope of the claims. Accordingly, it is intended that the appended claims include modifications or variations having various similar effects that do not depart from the spirit of the invention.

１０整流器
１２制御器
１４電流制御回路
１６熱感知器
１８発光ダイオード群
１９オープンエンド型発光ダイオード
５０差分ユニット
６０光検出装置
Ｄ０−Ｄｎ発光ダイオード
Ｓ１−Ｓｎスイッチ
Ｖｒ整流電圧
Ｃ共同節点
Ｄ共同節点
Ｃｓ平滑コンデンサ
Ｉｒ整流電流
Ｉ_LED 発光ダイオードの電流
ＤＺツェナーダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rectifier 12 Controller 14 Current control circuit 16 Heat detector 18 Light emitting diode group 19 Open end type light emitting diode 50 Difference unit 60 Photodetector D0-Dn Light emitting diode S1-Sn Switch Vr Rectified voltage C Joint node D Joint node Cs Smoothing Capacitor Ir Rectified current I _LED light emitting diode current DZ Zener diode

Claims

An alternating current light emitting diode device,
A rectifier that converts the AC voltage of the power supply into a rectified voltage;
A controller for monitoring the rectified voltage;
A plurality of serial light emitting diodes electrically connected between the rectified voltage and ground;
A plurality of switches respectively corresponding to at least a part of the plurality of light emitting diodes,
One end of each switch is electrically connected to the corresponding electrode of the light emitting diode, and the controller controls the switch by the rectified voltage.

The rectifier is a bridge rectifier, and passes a positive half cycle of the AC voltage of the power source, and reciprocates a negative half cycle of the AC voltage of the power source to form a full-wave rectified voltage. Item 4. The AC light-emitting diode device according to Item 1.

2. The AC light emitting diode device according to claim 1, wherein the other end of the switch is electrically connected to ground, the rectified voltage, a common node, or a corresponding other electrode of the light emitting diode.

2. The alternating current light emitting diode device according to claim 1, wherein the switch is a power metal oxide semiconductor (MOS) device.

5. The power source metal oxide semiconductor device, wherein one of source / drain electrodes is connected to a corresponding anode of the light emitting diode and its gate electrode is controlled by the controller. 2. An AC light emitting diode device according to 1.

One of the source / drain electrodes of the power supply metal oxide semiconductor device is connected to the anode of the corresponding light emitting diode, and the other source / drain electrode is connected to the cathode of the corresponding light emitting diode, and its gate. 5. The AC light emitting diode device according to claim 4, wherein the electrodes are controlled by the controller.

2. The AC light emitting diode device according to claim 1, wherein the switch is controlled by the controller to make the number of the light emitting diodes that are turned on directly proportional to the magnitude of the rectified voltage.

2. The AC light emitting diode device according to claim 1, wherein the switch is controlled by the controller to make the forward voltage of the light emitting diodes connected in series equal to the rectified voltage. 3.

The AC light emitting diode device according to claim 1, wherein the controller ignores the noise and does not change a state of the switch when noise is detected.

And a current control circuit electrically connected in series to the light emitting diode, sensing a current of the light emitting diode flowing through the light emitting diode, and sending the sensed current of the light emitting diode to the controller. The AC light-emitting diode device according to claim 1.

The AC light emitting diode device according to claim 1, further comprising a heat sensor that senses a temperature of the light emitting diode and sends the sensed temperature to the controller.

2. The AC light emitting diode device according to claim 1, wherein at least one of the switches corresponds to a light emitting diode group.

2. The AC light emitting diode device according to claim 1, further comprising a smoothing capacitor connected between the rectified voltage and ground to form smooth beam forming in the rectified voltage.

2. The controller of claim 1, wherein the controller controls a current of the light emitting diode that flows through the light emitting diode, and the current that flows through the light emitting diode is distributed in contradiction to the current distributed from the AC voltage of the power source. 2. An AC light emitting diode device according to 1.

The method further comprises a Zener diode electrically connected in parallel to the corresponding light emitting diode, wherein a current direction of the Zener diode is opposite to a current direction of the corresponding light emitting diode. 2. An AC light emitting diode device according to 1.

2. The apparatus of claim 1, further comprising a difference unit connected to both ends of the light emitting diodes connected in series and absorbing a voltage difference between the light emitting diodes connected in series, wherein the voltage difference is sent to the controller. 2. An AC light-emitting diode device according to 1.

The AC light emitting diode device of claim 1, further comprising at least one light sensing device that senses the lightness of the light emitting diode and sends the sensed lightness to the controller.

The AC light emitting diode device according to claim 17, wherein the light sensing device is a photoresistor, a phototransistor or a photodiode.

The AC light emitting diode device according to claim 17, wherein the plurality of light sensing devices sense lightness of the light emitting diodes having different hues.

The AC light emitting diode device according to claim 10, wherein the controller receives a signal and controls the light emitting diode by the current control circuit.