JP2013016450A - 発光二極体モジュールセット及びその操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多段定電流制御或いは多段変電流制御を介して発光效率を向上させ、発光二極体の利用率を増加させ、システム封止モジュールセット技術を介して封止の過程を簡略化させ、発光二極体モジュールセットを小型化させるような発光二極体モジュールセット及びその操作方法を提供すること。
【解決手段】発光二極体モジュールセットに関する。前記発光二極体モジュールセットは外部電圧源によって給電され、ブリッジ整流ユニットと、発光二極体ユニット及び集積回路ユニットとを備える。該ブリッジ整流ユニットは該外部電圧源を内部直流電圧源に整流する。該発光二極体ユニットは該ブリッジ整流ユニットに電気的接続され、且つ、該直流電圧源を介して駆動される。該集積回路ユニットは該発光二極体ユニットに多段定電流制御或いは多段変電流制御を提供するように、該ブリッジ整流ユニットと該発光二極体ユニットに電気的接続され、該直流電圧源によって給電される。
【選択図】図３

Description

本発明は一種の発光二極体及びその操作方法、特に一種の発光二極体モジュールセット及びその操作方法に関する。

交流駆動発光二極体（ＡＣ ＬＥＤ）は近年注目されている照明技術に関するものであり、伝統の照明と相容できる以外に、さらに伝統的直流駆動発光二極体（ＤＣ ＬＥＤ）の散熱問題を大幅に低減させ、エネルギーを節約し、エネルギーの消耗を低下させ、二酸化炭素の排出を減少する目的及び全面発光面積を向上させる目的を達成させるためのものである。

交流駆動発光二極体の線路デザインは一般的に二種類の方式に分けられ、一つは逆並列接続構造（図１Ａを参照）、もう一つはブリッジ整流構造（図１Ｂを参照）である。逆並列接続構造に対しては、ＬＥＤ微結晶粒は両方向微結晶粒構造であり、且つ、これらのＬＥＤ微結晶粒を底部の基板にエッチングする方式で、さらに複数の微結晶粒に分割し、且つ、絶縁を行い、その後、さらに金属ブリッジ（ｍｅｔａｌ ｂｒｉｄｇｅ）で二つの微結晶粒を正負逆接続して１つセットに並列し、Ｎセットの縦列接続を介して交流駆動発光二極体を構成する。この構造の操作は二つの正負逆接続並列を利用するため、合計で２＊Ｎ個のＬＥＤ微結晶粒が必要である。但し、交流電圧源の駆動下で、正負半周期交換給電時、半分のＬＥＤ微結晶粒だけは同時に発光するために、逆並列接続構造にとって、ＬＥＤ微結晶粒の瞬時の発光面積及び利用率は高くない。

ブリッジ整流構造に対して、微結晶粒をブリッジ回路構造で連接し、適当なＬＥＤ数によって、電圧―電流曲線と入力パワーを配置し、それによって、交流電圧源を介して駆動できる。この構成の操作は瞬時に発光面積を向上させることができるが、交流電圧源の駆動下で、正負半周期交換給電時、共ブリッジアームにおけるＬＥＤ微結晶粒だけは全周期で発光でき、他のブリッジアームにおける微結晶粒は任意の半周期で発光し、他の半周期で消える状態（即ち四ブリッジアームにおけるＬＥＤ微結晶粒はペアで順番に発光する）に置かれるために、ブリッジ整流構成に対して、ＬＥＤ微結晶粒の利用率は十分に理想的ではない。

図２Ａは従来の技術のブリッジ整流を備える交流駆動発光二極体構成回路図である。図２Ｂは図２Ａの回路構成の波形を示す図である。図２Ａに示すように、これらの発光二極体微結晶粒は外部交流電圧源Ｖａｃによって給電され、且つ、該外部交流電圧源Ｖａｃはブリッジ整流ユニット（図示しない）によって直流電圧源（図示しない）に整流される。これらの発光二極体微結晶粒は該直流電圧源によって駆動され、且つ、一定の電流制御を提供する。これらの発光二極体は直列構造であるために、該駆動電圧はこれらの発光二極体の順方向電圧の総和より大きい必要がある時、これらの発光二極体は点灯される。図２Ｂに示すように、該駆動電圧がこれらの順方向電圧の総和より大きい時、即ち導通角度θｏｎに達し、該外部交流電圧源Ｖａｃの増加に従って、該駆動電圧も増加し、これらの発光二極体は持続的に点灯され、且つ、これらの発光二極体は流れた電流の大きさは一定電流Ｉｃの大きさである。しかし、該駆動電圧がこれらの順方向電圧の総和より小さい時、これらの発光二極体は点灯されるように駆動できない。半周期を例にして、これらの発光二極体の点灯時間区間θｅは該導通角度θｏｎから開始し、カットオフ角度θｏｆｆで終了する。それによって、ブリッジ整流の交流駆動発光二極体構成から言えば、発光效率は低すぎることが最大の欠点である。

解決しようとする課題は、多段定電流制御或いは多段変電流制御を介して発光效率を向上させ、発光二極体の利用率を増加させ、システム封止モジュールセット技術を介して封止の過程を簡略化させ、発光二極体モジュールセットを小型化させるような発光二極体モジュールセット及びその操作方法を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明は、一種の発光二極体モジュールセットを提供し、周知技術の問題を克服することを目的とする。該発光二極体モジュールセットは電圧源によって給電される。該発光二極体モジュールセットは発光二極体ユニット及び集積回路ユニットを備える。

該発光二極体ユニットは該電圧源に電気的接続され、且つ該電圧源によって駆動される。該発光二極体ユニットは複数の発光二極体シリーズを有し、且つ各発光二極体シリーズは電気的直列接続である。該集積回路ユニットは該電圧源と該発光二極体ユニットとに電気的接続され、且つ該電圧源によって給電される。該集積回路ユニットは少なくとも１つの定電流源と、少なくとも１つのスイッチ素子及び１つの制御器を有する。該制御器は該少なくとも１つの定電流源と該少なくとも１つのスイッチ素子とに電気的接続され、該電圧源の大きさを判断することによって、該少なくとも１つのスイッチ素子を制御してさらに、該発光二極体ユニットに多段定電流制御或いは多段変電流制御を提供する。

本発明は、一種の発光二極体モジュールセットの操作方法を提供し、周知技術の問題を克服することを別の目的とする。該発光二極体モジュールセットは電圧源によって給電される。該操作方法は、複数の電気的直列接続された発光二極体シリーズを有する発光二極体ユニットを提供するステップと、少なくとも１つの定電流源と、少なくとも１つのスイッチ素子及び１つの制御器とを有し、該電圧源の大きさを判断することによって、該発光二極体ユニットに多段電流制御を提供する集積回路ユニットを提供するステップと、を備える。

本発明は上述の目的を達成するために採用する技術、手段及び効果をさらに理解するために、以下に図面を参照しながら詳しく説明する。それによって本発明の目的、特徴、特点を深くかつ具体的に理解し得るが、説明において引用する図面等は、あくまでも説明の参考のために提供するだけであって、本発明を制限するものではない。

上記のような構成により、多段定電流制御或いは多段変電流制御を介して発光效率を向上させ、発光二極体の利用率を増加させ、システム封止モジュールセット技術を介して封止の過程を簡略化させ、発光二極体モジュールセットを小型化させることができる。

従来の技術交流駆動発光二極体の逆並列接続構成の回路図である。 従来の技術交流駆動発光二極体のブリッジ整流構成の回路図である。 従来の技術ブリッジ整流を有する交流駆動発光二極体構成の回路図である。 図２Ａ回路構成の波形を示す図である。 本発明の交流駆動発光二極体モジュールセットに多段電流制御を提供する回路図である。 本発明の多段変電流制御の波形説明図である。 本発明の多段定電流制御の波形を示す図である。 図３の回路架構の一操作状況の等価回路図である。 図３の回路架構の他の操作状況の局部等価回路図である。 図３の回路架構の他の操作状況の局部等価回路図である。 図３の回路架構の他の操作状況の局部等価回路図である。 本発明の交流駆動発光二極体モジュールセット操作方法のフロー図である。

以下、図面を参照しながら本発明に関する技術内容について詳細に説明する。

図３は、本発明の発光二極体モジュールセットが多段電流制御を提供する回路図である。該発光二極体モジュールセット１０は外部交流電圧源Ｖａｃによって給電され、或いは直流電圧源によって給電される。本実施例においては、該発光二極体モジュールセット１０は該外部交流電圧源Ｖａｃによって給電されることを例として説明する。該発光二極体モジュールセット１０はブリッジ整流ユニット１０２、発光二極体ユニット１０４＿Ｎ及び集積回路ユニット１０６を備える。その中において、該ブリッジ整流ユニット１０２、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎ及び該集積回路ユニット１０６は整合されてシステム封止モジュールセットを形成する。即ち、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）を使用せずに、該ブリッジ整流ユニット１０２、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎ及び該集積回路ユニット１０６を発光二極体モジュールセットに直接に封止することができる。

該ブリッジ整流ユニット１０２は該外部交流電圧源Ｖａｃを内部直流電圧源（図示しない）に整流する。該発光二極体ユニット１０４＿Ｎは該ブリッジ整流ユニット１０２に電気的接続され、且つ、該直流電圧源によって駆動される。該発光二極体ユニット１０４＿Ｎは複数の発光二極体シリーズを有し、且つ、各発光二極体シリーズは電気的直列接続である。該集積回路ユニット１０６は該ブリッジ整流ユニット１０２と該発光二極体ユニット１０４＿Ｎに電気的接続され、且つ、該直流電圧源によって給電される。本実施例では、該交流駆動発光二極体モジュールセット１０は多段電流制御を提供し、多段電流制御の説明に便利なように、下記において４段を例（Ｎ＝４）として記述するが、それに制限されるものでない。

該集積回路ユニット１０６は少なくとも１つの定電流源１０６６＿Ｎ、少なくとも１つのスイッチ素子１０６４＿Ｎ（即ち第一スイッチ素子１０６４＿１、第二スイッチ素子１０６_４−２、第三スイッチ素子１０６４_一３及び第四スイッチ素子１０６４＿４）及び制御器１０６２を有し、前記のように、該多段電流制御は四段多段電流制御を例とし、それによって、該定電流源１０６６＿Ｎの数量は４個（即ち第一定電流源１０６６＿１、第二定電流源１０６６＿２、第三定電流源１０６６＿３及び第四定電流源１０６６＿４）である。該制御器１０６２はこれらの定電流源１０６６＿Ｎとこれらのスイッチ素子１０６４＿Ｎに電気的接続され、これらのスイッチ素子１０６４＿Ｎを制御し、さらに該発光二極体ユニット１０４＿Ｎに多段電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）を提供し、その中において、該多段電流制御は多段変電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ ｖａｒｉｅｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）と多段定電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ ｆｉｘｅｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）を備える。両者の操作原理については、後で詳しく説明する。言及の価値があるのは、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎは複数の発光二極体シリーズ１０４＿Ｎ（即ち第一発光二極体シリーズ１０４＿１、第二発光二極体シリーズ１０４＿２、第三発光二極体シリーズ１０４＿３及び第四発光二極体シリーズ１０４＿４）を有することである。その中において、これらの定電流源１０６_６−Ｎの数量はこれらのスイッチ素子１０６４＿Ｎの数量及びこれらの発光二極体シリーズ１０４＿Ｎの数量と等しい。図３に示すように、各該定電流源１０６６＿Ｎは対応したスイッチ素子１０６４_一Ｎに電性直列接続され、直列回路を形成し、且つ、これらの直列回路はさらに電気的並列接続である。その中において、これらのスイッチ素子１０６_４−Ｎは金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）或いはバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）である。

更に、該交流駆動発光二極体モジュールセットの多段電流制御に関する説明について、図４Ａを参照しながら説明する。ここで、図４Ａは本発明多段変電流制御の波形図である。前述の通り、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎは四つの発光二極体シリーズ（４段電流制御を例とする）を有する。多段電流制御の原理を更にわかりやすく説明するために、各発光二極体シリーズ１０４＿Ｎは１０個の発光二極体を備え、且つ、各発光二極体の順方向電圧（ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ）は３ボルトであるとする。

その他、該外部交流電圧源Ｖａｃは交流主電源で、その電圧の大きさは１１０ボルトとする。それによって、該ブリッジ整流ユニット１０２は該外部交流電圧源Ｖａｃを全波整流（ｆｕｌｌ−ｗａｖｅ ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ）する際、整流後の電圧出力波形は図４Ａ（図示は正半周期部分だけ）に示す通りである。それによって、整流された後、該電圧は該発光二極体ユニット１０４_一Ｎを駆動する。言及の価値があるのは、該１１０ボルト電圧の大きさの交流主電源は該外部交流電圧源Ｖａｃの有效電圧値を指し、或いは自乗平均電圧（ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ―ｓｑｕｒｅ ｖｏｌｔａｇｅ）を１１０ボルトと呼び、それによって、全波整流によって得られた該駆動電圧のピーク値は約１５６ボルトである。前記通り、各発光二極体シリーズ１０４−Ｎは１０個の発光二極体を備え、且つ、各発光二極体の順方向電圧（ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ）は３ボルトで、しかし、これに制限されるものではなく、発光二極体の類型に応じて差異はあり、例えば、紅光発光二極体の順方向電圧は約２ボルトで、白光或いは青光発光二極体の順方向電圧は約３〜３．５ボルトである。それによって、各発光二極体シリーズ１０_４−Ｎの順方向電圧の総和は３０ボルトである。これによって類推されて、即ち該第一発光二極体シリーズ１０４＿１の第一順方向電圧Ｖｆ１は３０ボルトで、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２の第二順方向電圧Ｖｆ２は３０ボルトで、該第三発光二極体シリーズ１０４＿３の第三順方向電圧Ｖｆ３は３０ボルトで、同様に該第四発光二極体シリーズ１０４＿４の第四順方向電圧Ｖｆ４は３０ボルトである。

該制御器１０６２は該整流後の該駆動電圧が該第一順方向電圧Ｖｆ１より小さいことを検知すると、該制御器１０６２は全部のこれらのスイッチ素子１０６４＿Ｎをカットオフモードに制御し、その時、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎはまだ点灯されなく、発光しない。

該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順向電圧Ｖｆ１より大きいことを検知するまで次第に増大する時（本実施例は３０ボルトで、即ち第一導通角度θ１に到達する時）、該制御器１０６２は該第一スイッチ素子１０６４＿１を導通状態に制御し（他のスイッチ素子はカットオフモードである）、そのように、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１は点灯され、且つ、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１に流された電流の大きさは該第一定電流源１０６６＿１の１つの第一電流Ｉｃ１である。この実施例を例とし、該第一導通角度θ１は約０．０６２πｒａｄ（即ち１１．１２°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ａの通りである。

該駆動電圧は、該駆動電圧が該第一順向電圧Ｖｆ１と該第二順方向電圧Ｖｆ２の総和より大きいことを該制御器１０６２が検知するまで次第に増大する時（本実施例において、６０ボルトで、即ち１つの第二導通角度θ２に到達する時）、該制御器１０６２は該第二スイッチ素子１０６４＿２を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１と該第二発光二極体シリーズ１０４＿２とは点灯され、且つ該第一発光二極体シリーズ１０４＿１と該第二発光二極体シリーズ１０４−２に流された電流の大きさは該第二定電流源１０６６＿２の１つの第二電流Ｉｃ２である。その中において、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１と該第二発光二極体シリーズ１０４＿２は直列接続である。この実施例を例とし、該第二導通角度θ２は約０．１２６πｒａｄ（即ち２２．６９°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ｂの通りである。

該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順向電圧Ｖｆ１と該第二順方向電圧Ｖｆ２と該第三順方向電圧Ｖｆ３との総和より大きいことを検知するまで次第に増大する時（本実施例で９０ボルトで、即ち１つの第三導通角度θ３時に到達する時）、該制御器１０６２は該第三スイッチ素子１０６４＿３を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２及び該第三発光二極体シリーズ１０４＿３は点灯され、且つ該第一発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２及び該第三発光二極体シリーズ１０４＿３に流され電流の大きさは該第三定電流源１０６６＿３の１つの第三電流Ｉｃ３である。その中において、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２及び該第三発光二極体シリーズ１０４＿３は直列接続である。この実施例を例とし、該第三導通角度θ３は約０．１９６πｒａｄ（即ち３５．３５°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ｃの通りである。

該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１と、該第二順方向電圧Ｖｆ２と、該第三順方向電圧Ｖｆ３と、該第四順方向電圧Ｖｆ４との総和より大きいことを検知するまで次第に増大する時（本実施例で１２０ボルトで、即ち第四導通角度θ４に到達する時）、該制御器１０６２は該第四スイッチ素子１０６４＿４を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２、該第三発光二極体シリーズ１０４＿３及び該第四発光二極体シリーズ１０４＿４は点灯され、且つ、該第−発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２、該第三発光二極体シリーズ１０４＿３及び該第四発光二極体シリーズ１０４＿４に流れた電流の大きさは該第四定電流源１０６６＿４の１つの第四電流Ｉｃ４である。その中において、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２、該第三発光二極体シリーズ１０４＿３及び該第四発光二極体シリーズ１０４＿４は直列接続である。この実施例を例とし、該第四導通角度θ４は約０．２８１πｒａｄ（即ち５０．４８°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ｄの通りである。

本実施例において、四段電流制御を例とし、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎはすべて点灯された後、該駆動電圧は持続に増大すると、これらの発光二極体ユニット１０４＿Ｎは該第四定電流源１０６６＿４の該第四電流Ｉｃ４の駆動をすべて維持する。

該外部交流電圧源Ｖａｃはピーク値を経て、該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１、該第二順方向電圧Ｖｆ２、該第三順方向電圧Ｖｆ３及び該第四順方向電圧Ｖｆ４の総和より小さいことを検知するまで次第に減少する時（本実施例において、１２０ボルトで、即ち第五導通角度θ５時に到達する）、該制御器１０６２は該第三スイッチ素子１０６４＿３を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２及び該第三発光二極体シリーズ１０４＿３は点灯され、且つ、該第−発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２及び該第三発光二極体シリーズ１０４＿３に流された電流の大きさは該第三定電流源１０６６＿３の該第三電流Ｉｃ３である。その中において、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２及び該第三発光二極体シリーズ１０４＿３は直列接続である。この実施例を例とし、該第五導通角度θ５は約０．７１９πｒａｄ（即ち１２９．５２°）である。この操作での等価電路図は、例えば図５Ｃの通りである。

該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１と、該第二順方向電圧Ｖｆ２と、該第三順方向電圧Ｖｆ３と、該第四順方向電圧Ｖｆ４との総和より小さいことを検知するまで次第に減少する時（本実施例において、９０ボルトで、即ち第六導通角度θ６に到達する時）、該制御器１０６２は該第二スイッチ素子１０６_４−４を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１と該第二発光二極体シリーズ１０４＿２は点灯され、且つ、該第−発光二極体シリーズ１０４＿１、該第二発光二極体シリーズ１０４＿２に流れた電流の大きさは該第二定電流源１０６６＿２の第二電流Ｉｃ２である。その中において、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１と該第二発光二極体シリーズ１０４＿２は直列接続である。この実施例を例とし、該第六導通角度θ６は約０．８０４πｒａｄ（即ち１４４．６５°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ｂの通りである。

該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１と、該第二順方向電圧Ｖｆ２と、の総和より小さいことを検知するまで次第に減少する時（本実施例において、６０ボルトで、即ち第七導通角度θ７に到達する時）、該制御器１０６２は該第二スイッチ素子１０６_４−１を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光二極体シリーズ１０４＿１は点灯され、且つ、該第−発光二極体シリーズ１０４＿１、に流れた電流の大きさは該第二定電流源１０６６＿１の第二電流Ｉｃ１である。この実施例を例とし、該第七導通角度θ７は約０．８７４πｒａｄ（即ち１５７．３１°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ａの通りである。

該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１より小さいことを検知するまで次第に減少する時（本実施例において、３０ボルトで、即ち第八導通角度θ８に到達する時、約０．９３８πｒａｄ（即ち１６８．８８°））、該制御器１０６２はすべてのスイッチ素子１０６_４−Ｎをカットオフ状態に制御し、そのように、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎはすべて消える。

本実施例において、四段電流制御を例とし、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎはすべて消えた後、該駆動電は続き減少する。該外部交流電圧源Ｖａｃは零點（或いは原點と呼ぶ）を超えた後、負半サイクル操作に突入し、即ち、該外部交流電圧源Ｖａｃの電圧の大きさが負値になる。しかし、該駆動電圧は全波整流の出力電圧であるので、該駆動電圧の大きさを全波整流した後でも、まだ正値である。それによって、該外部交流電圧源Ｖａｃは半サイクル操作に突入し、該駆動電圧は実は前記のような該外部交流電圧源Ｖａｃは正半サイクル操作時の波形である。該外部交流電圧源Ｖａｃは負半サイクル操作に突入するので、電圧の大きさはピーク値に到達する前まで、該駆動電圧はだんだん増加し、反対に、該外部交流電圧源Ｖａｃの電圧の大きさはピーク値を超えた後、次の正半サイクル操作に進入する前まで、該駆動電圧は除々に減少する。それによって、前記のような該外部交流電圧源Ｖａｃは正半サイクルの操作順序であり、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎは該駆動電圧の変化に従って、該制御器１０６２で多段電流制御を提供する。該交流駆動発光二極体モジュールセットの負半サイクルの操作は正半サイクルの操作と同じであるので、ここでは詳細な説明については割愛する。

前記は開示されたこれらの定電流源の電流の大きさＩｃ１〜Ｉｃ４は該発光二極体ユニット１０４＿Ｎのこれらの発光二極体の電圧と電流特性によって、これらの定電流源１０６６＿Ｎの大きさを設定する。その中において、これらの定電流源１０６６＿Ｎの大きさは該駆動電圧の増加に従って増加すると（或いは該駆動電圧の減少に従って減少すると）、しかし、これに限らなく、該交流駆動発光二極体モジュールセットの多段電流制御を多段変電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ ｖａｒｉｅｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼び、即ち、該交流駆動発光二極体モジュールセットを多段電流制御で操作する時、これらの定電流源の電流の大きさＩｃ１〜Ｉｃ４を異なる大きさの電流値に設定すると、図４Ａを参照する。その他、該交流駆動発光二極体モジュールセットは多段電流制御で操作される時、これらの定電流源の電流の大きさＩｃ１〜Ｉｃ４を同じ大きさの電流値に設定し、該交流駆動発光二極体モジュールセットの多段電流制御を多段定電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ ｆｉｘｅｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼び、図４Ｂのようになる。

それによって、該交流駆動発光二極体モジュールセットは本発明に開示された多段電流制御で操作され、（多段変電流制御と多段定電流制御を備える）、半周期にとって、該第一導通角度θ１から、該第八導通角度θ８まで、その段階は１つの点灯する時間区間θｅで、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎは点灯状態になり、即ち、それによって、該発光二極体ユニット１０４＿Ｎの点灯時間（出光時間）を大きく向上させる。

そのほか、前記実施例は四段多段電流制御を例として説明し、使用者さらに使用の必要によって、多段電流制御の段数を調整し、即ち、さらに多い多段の多段電流制御を通じて、該駆動電圧の大きさ（即ち該外部交流電圧源Ｖａｃの大きさ）によって変化し、これらの定電流源１０６６＿Ｎの異なる大きさの電流値を合わせ、ステップ（階段波）電流波形を提供し、該駆動電圧の電圧波形（正弦波）にフィットし、それによって、多段変電流制御を通じて、該交流駆動発光二極体モジュールセットの全体力率（ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ）を大きく向上させる。

図６は本発明の発光二極体モジュールセット操作方法の流れ図である。該発光二極体モジュールセットは電圧源で給電される。その中において、該電圧源は交流電圧源或いは直流電圧源である。該操作方法は、複数の電性直列連接の発光二極体シリーズ（Ｓ２００）を有する発光二極体ユニットを提供するステップを備える。その中において、該電圧源は該交流電圧であると、ステップ（Ｓ２００）の前に、さらに該電圧源を直流電圧源（Ｓ１００）に整流するためのブリッジ整流ユニットを提供するステップを備える。集積回路ユニットを提供し、少なくとも１つの定電流源、少なくとも１つのスイッチ素子及び１つの制御器を含み、該直流電圧源の大きさを判断することを通じて、該発光二極体ユニットに電流制御（Ｓ３００）を提供する。その中において、該少なくとも１つの定電流源の数量は該少なくとも１つのスイッチ素子の数量及びこれらの発光二極体シリーズの数量と同じである。且つ、各該定電流源は対応の該スイッチ素子に電性直列連接し、直列回路を形成し、且つ、これらの直列回路は再び電性並列連接である。その他、該少なくとも１つのスイッチ素子は金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）或いはバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）である。ステップ（Ｓ３００）において、該発光二極体ユニットは複数の発光二極体シリーズを含み、各発光二極体シリーズは総和の順方向電圧を含む。該少なくとも１つのスイッチ素子の導通とカットオフモードを制御するため、該制御器を通じて、該整流後の該駆動電圧はこれらの順方向電圧総和との関係を検知し、該発光二極体ユニットの点灯と消え状態を決定する。各該定電流源の大きさは同じであると、多段定電流制御であり、その他、各該定電流源の大きさは改変すると、多段変電流制御である。該ブリッジ整流ユニット、該発光二極体ユニット及び該集積回路ユニットを整合し、システム封止モジュールセット（Ｓ４００）を形成する。即ち、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）を使用する必要はなく、該ブリッジ整流ユニット、該発光二極体ユニット及び該集積回路ユニットを直接に発光二極体モジュールセットに封止する。

前記内容をまとめると、本発明は以下のメリットを有する：
１、多段変電流制御を通じて、ステップ（階段波）電流波を提供し、該駆動電圧の電圧波形（正弦波）にフィットし、該交流駆動発光二極体モジュールセット全体力率（ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ）を大きく向上させるメリット。

２、多段変電流制御と多段定電流制御を通じて、駆動電圧は小から大まで（或いは大から小まで）に従って、該発光二極体ユニットの各段を順次に点灯して、該発光二極体ユニットの点灯時間（出光時間）を大きく向上させるメリット。

３、該ブリッジ整流ユニットを整合することを通じて、該発光二極体ユニット及び該集積回路ユニットをシステム封装モジュールセットに形成し、封止過程を簡略化し、且つ該発光二極体モジュールセットを小型化するメリット。

ただし、以上の説明は、本発明だけのよりよい具体実施例の詳しく説明及び図示であり、本発明の特徴はこれに限らなく、本発明を制限するものでなく、本発明の全ての範囲は下記の特許範囲を基準とするべきで、本発明の特許範囲の精神とそれと類似変化に合う実施例はいずれも本発明の範囲に含まれるべきで、該技術によく知っている人は本発明の分野で簡単に考え出せる変化或いは修飾はいずれも本出願の特許範囲に含まれる。

１０ 発光二極体モジュールセット
１０２ ブリッジ整流ユニット
１０４＿Ｎ 発光二極体ユニット
１０４＿１ 第一発光二極体シリーズ
１０４＿２ 第二発光二極体シリーズ
１０４＿３ 第三発光二極体シリーズ
１０４＿４ 第四発光二極体シリーズ
１０６ 集積回路ユニット
１０６２ 制御器
１０６４＿Ｎ スイッチ素子
１０６４＿１ 第一スイッチ素子
１０６４＿２ 第二スイッチ素子
１０６４＿３ 第三スイッチ素子
１０６４＿４ 第四スイッチ素子
１０６６＿Ｎ 定電流源
１０６６＿１ 第一定電流源
１０６６＿２ 第二定電流源
１０６６＿３ 第三定電流源
１０６６＿４ 第四定電流源
Ｖａｃ 外部交流電圧源

Claims (19)

1. 電圧源を通じて給電される発光二極体モジュールセットであって、
   該電圧源に電性接続され、且つ、該電圧源を通じて駆動され、複数の発光二極体シリーズを有し、且つ各発光二極体シリーズは電性直列連接である発光二極体ユニットと、
   該電圧源及び該発光二極体ユニットに電性接続され、且つ、該電圧源で給電され、少なくとも１つの定電流源と、少なくとも１つのスイッチ素子と、該少なくとも１つの定電流源と該少なくとも１つのスイッチ素子に電気的に接続され、該電圧源の大きさを判断することを通じて、該少なくとも１つのスイッチ素子を制御し、該発光二極体ユニットに多段定電流制御或いは多段変電流制御を提供する制御器とを有する集積回路ユニットとを具備することを特徴とする発光二極体モジュールセット。
2. 前記電圧源は交流電圧源或いは直流電圧源であることを特徴とする請求項１に記載の発光二極体モジュールセット。
3. 前記電圧源は該交流電圧源であり、前記発光二極体モジュールセットはさらにブリッジ整流ユニットを有し、該交流電圧源を直流電圧源に整流することを特徴とする請求項２に記載の発光二極体モジュールセット。
4. 前記ブリッジ整流ユニット、前記発光二極体ユニット及び前記集積回路ユニットを整合し、システム封止モジュールセットを形成することを特徴とする請求項３に記載の発光二極体モジュールセット。
5. 前記少なくとも１つの定電流源の大きさは、前記電圧源の大きさの変更に従って相同性を維持し、それによって多段定電流制御を行い、前記少なくとも１つの定電流源の大きさは、前記電圧源の大きさの変更に従って変更され、それによって多段変電流制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の発光二極体モジュールセット。
6. 前記制御器はこれらの発光二極体シリーズの順方向電圧の大きさと前記電圧源の大きさの関係を判断し、前記少なくとも１つのスイッチ素子を制御し、さらに前記発光二極体ユニットに多段定電流制御あるいは多段変電流控制を提供し、前記電圧源が前記発光二極体シリーズの順方向電圧より大きい場合、前記制御器は、対応する前記スイッチ素子を導通させ、その他の前記スイッチ素子を無効にし、前記発光二極体ユニットに対して多段定電流制御あるいは多段変電流制御を提供することを特徴とする請求項１に記載の発光二極体モジュールセット。
7. 前記集積回路ユニットの前記少なくとも１つの定電流源数量および前記少なくとも１つのスイッチ素子の数量は、これらの発光二極体シリーズの数量と同じであることを特徴とする請求項１に記載の発光二極体モジュールセット。
8. 各前記定電流源は対応の該スイッチ素子と電性直列連接して直列回路を形成し、且つこれらの直列回路は再び電性並列連接することを特徴とする請求項１に記載の発光二極体モジュールセット。
9. 前記少なくとも１つのスイッチ素子は、金属酸化化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、あるいはバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）であることを特徴とする請求項１に記載の発光二極体モジュールセット。
10. 電圧源で給電される発光二極体モジュールセットの操作方法であって、該操作方法は、
    （ａ）複数の電性直列連接の発光二極体シリーズを有する発光二極体ユニットを提供するステップと、
    （ｂ）少なくとも１つの定電流源、少なくとも１つのスイッチ素子及び制御器を有し、前記電圧源の大きさを判断することによって、前記発光二極体ユニットに多段電流制御を提供する集積回路ユニットを提供するステップとを有することを特徴とする発光二極体モジュールセットの操作方法。
11. 前記電圧源は、交流電圧源あるいは直流電圧源であることを特徴とする請求項１０に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。
12. 前記電圧源は前記交流電圧源であって、ステップ（ａ）の前にさらに、
    （ａ’）前記交流電圧源を直流電圧源に整流するためのブリッジ整流ユニットを提供するステップを有することを特徴とする請求項１０に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。
13. ステップ（ｂ）の後に、さらに、
    （ｃ）前記ブリッジ整流ユニット、前記発光二極体ユニット及び前記集積回路ユニットを整合し、システム封止モジュールセットを形成するステップを有することを特徴とする請求項１０に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。
14. ステップ（ｂ）において、前記集積回路ユニットは前記発光二極体ユニットに対して多段定電流制御を提供、あるいは、前記発光二極体ユニットに対して多段変電流制御を提供することを特徴とする請求項１０に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。
15. ステップ（ｂ）において、前記制御器は、これらの発光二極体シリーズの順方向電圧の大きさと前記電圧源の大きさとの関係を判断し、前記少なくとも１つのスイッチ素子を制御し、さらに前記発光二極体ユニットに多段定電流制御あるいは多段変電流制御を提供し、前記電圧源が前記発光二極体シリーズの順方向電圧より大きい場合、前記制御器は、対応する前記スイッチ素子を導通させ、その他の前記スイッチ素子を無効にし、前記発光二極体ユニットに対して多段定電流制御あるいは多段変電流制御を提供することを特徴とする請求項１０に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。
16. ステップ（ｂ）において、前記少なくとも１つの定電流源の大きさは前記電圧源の大きさの変更に従って相同性を維持し、それによって多段定電流制御を行い、該少なくとも１つの定電流源の大きさは、該電圧源の大きさの変更に従って変更され、それによって多段変電流制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。
17. ステップ（ｂ）において、前記集積回路ユニットの前記少なくとも１つの定電流源の数量および前記少なくとも１つのスイッチ素子の数量は、これらの発光二極体シリーズの数量と同じであることを特徴とする請求項１３に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。
18. ステップ（ｂ）において、各前記定電流源は対応の前記スイッチ素子と電気的に直列連接して１つの直列回路を形成し、且つ、これらの直列回路は再電性並列連接であることを特徴とする請求項１０に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。
19. ステップ（ｂ）において、前記少なくとも１つのスイッチ素子は金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）あるいはバイポーラ接合トランジスタであることを特徴とする請求項１０に記載の発光二極体モジュールセットの操作方法。