TW201121357A - Light emitting device - Google Patents

Description

201121357 090911-001-TW 32529twf.doc/n 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種 以發光二極體作為光源的發光裝置。 【先前技術】 發光二極體(Light Emitting Diode，LED)具有體積小、 省電且耐用的特性，而且隨著製程技術的提高，致使發光 一極體的價格下降，致使發光二極體做為光源之產品越來 越普遍。此外，發光二極體工作電壓低（僅1.5_3V)、能 主動發光且有一定發光強度。並且，發光二極體的發光強 度可用電壓或電流調節，同時具備耐衝擊、抗振動、壽命 ίΐ10萬小時）之特點。因此，發光二極體在各種終端設 ，中被廣泛❹，從汽車前贼、交聽號燈、文字顯示 ^看板及大螢幕視躺示器，到―般照明及建築 LCD背光等領域。 々 在發光二極體作為光源的應用上，通常將多個菸# 極體串聯，因此流經各發光一極二將夕個 各^先二極體的發光強度—致。但去使 ::開:時方:部的發光二板體會因電；無法通過:不i 其中-個= 發光二體，㈣他的發光二極體^；1有電流料過短路的 圖i為一傳統發光裝置曰:電流，而無法發光。 扪包路圖。請參照圖1，發光 201121357 090911-001-TW 32529twf.doc/n 裝置100包括電壓源110及多個發光二極體12〇，其中這 些發光一極體120呈現串並聯的組合。電壓源11〇提供操 作電壓Vcc以驅動這些發光二極體12〇發光。當其中—顆 發光二極體120開路時，電流可透過其他並聯的發光二極 體120流過，因此其他發光二極體12〇仍可繼續發光。當 其中一顆發光二極體120短路時，會影響到並聯的發光二 極體120,而其他争聯的發光二極體12〇仍可繼續發光。 其中，發光裝茳1〇〇的相似結構在美國專利第5,490,049 唬及美國專利第6,095,661號中被提及，其應用的細節可 參照其專利說明。 雖然’發光裝置100在其中一顆發光二極體12〇產生 缺陷（如短路或開路）時，仍可繼續發光。但是，由於缺 陷的發生所造成的電路結構的變化，會導致整個發光裝置 100的電氣特性（如電流或電壓）亦產生變化。換言之， 田其中一顆發光二極體120產生缺陷時，發光裝置1〇〇的 整體發光強度t產生變化。尤其，當其巾—顆發光二極徵 120短路時，會影響到所有並聯的發光二極體120,亦即〜 t排的發光二極體120皆無法發光，因此發光二極體12〇 短路的影響會更甚於發光二極體12〇開路。 【發明内容】 本發明提供-、種發光裝置，可容許部份發光元件產生 缺陷，並在發光元件產生缺陷時仍可正常發光，並且可維 持發光裝置整體的發光強度。 201121357 090911-001 -TW 32529twf.doc/n 本發明提出一種發光裝置，其包括電壓源、發光單元 • 及電流源。發光單兀麵接電壓源。發光單元包括n個發光 - 二極體及η個流控開關，其中η大於或等於3。這些^光 二極體分別串聯_這些流控開關。這些流控開關依據一 電流臨界值決定導通與否。電流_接發光單元，用 供固定電流。 本發明另提出一種發光|置’其包括電壓源、多個發 • 光單元串列及多個電流源。這些發光單元串列耦接電壓 源，並且每一發光單元串列分別具有多個發光單元。每一 發光單元包括η個發光二極體個流控開關，其中η大 於或等於3。這些發光二極體分別串聯耦接這些流控開 關。這些流控開關依據一電流臨界值決定導通與否。多個 電流源，分別耦接這些發光單元串列，用以提供多個固 電流。 在本發明之一實施例中，上述之些流控開關為熔絲開 關。 • 在本發明之一實施例中，上述之每一發光單元的電流 臨界值小於或等於每一發光單元所對應的固定電流，且大 於每一發光單元所對應的固定電流的一半。 在本發明之一實施例中，上述之每一發光單元的缺陷 容許率為[(n-2/n)]。 、四 在本發明之一實施例中，上述之這些固定電流為相同 或不同。 基於上述，本發明的發光裝置在發光二極體短路時， 201121357 090911-001-TW 32529twf.doc/n 會使流控開關呈現不導通，以防止短路的發光二極體影響 至發光單元中其他的發光二極體。並且，由於電流源提供 固定的電流，因此不論發光二極體是否發生缺陷，在每一 個發光單元在可發光時，其發光強度皆可維持相同，因此 可延長發光裝置的使用壽命。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉貫施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 由於傳統發光裝置雖可容許發光二極體產生缺陷，但 是在缺陷發生後會改變發光裝置的發光強度，造成發光裝 置的發光強度無法維持固定，並且在發光二極體短路時， 矣衫響到並聯的發光一極體無法發光，故提出一種發光裝 置，以解決上述問題。為了使本發明之内容更為明瞭，以 下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。 圖2為依據本發明一實施例的發光裝置的電路圖。請 參照圖2 ’發光裝置200包括電壓源210、發光單元220 及電流源230。電壓源210輸出操作電壓Vdd，其中電壓 源210可以由驅動電路或驅動晶片所提供。發光單元22〇 包括發光二極體221—1〜221_n及流控開關222_>222_n， 其中ng3 ’並且流控開關222_1〜222—η在此是以溶絲開關 為例。電流源230提供一固定電流I至發光單元220，技 且電〃il源230的產生方式則不作限制，例如以電流鏡方式 產生。在本實施例中，發光二極體221_1〜221__η的陽極接 201121357 090911-001 -TW 32529twf.doc/n 收操，電壓Vdd，並受到操作電壓Vdd的驅動而發光。並 • S \至丨111疋電流1的影響’每-個發光二極體的電流約 . 為I/n。其中，發光單元220的發光強度受控於固定電流J。 、當部份的發光二極體功少功^產生缺陷（如短路 或開路）B寺’流控開關222—1〜222—n則會分別依據流經的 電流是否大於電流臨界值決定導通與否，其中電流臨界值 小於或等於固定電流I，且大於固定電流〗的1/2。簡言之， φ :發光一極體221J短路時，會導致所有電流皆流經發光 二極體221—1，亦即流經發光二極體221j的電流會等於 固定電流I。此時，由於發光二極體功」的電流大於電 流臨界值，所以流控開關222一丨會呈現不導通，亦即熔絲 開關會因為電流過大而燒斷。因此，發光二極體221j不 會再有電流流過，並且發光單元220的電流會平均流過發 光一極體221—2〜221—η。另一方面，當發光二極體221 一 1 開路時，由於電流不會流過流控開關222—丨，所以流控開 關222—1仍會保持導通。此時，發光單元22〇的電流仍會 # 平均流過發光二極體221_2〜221_η。 依據上述，在發光二極體221—1產生缺陷的情況下， 發光二極體221—2〜221_η乃會有電流流過，亦即發光二極 體221一2〜221 一η乃可正常發光而不受發光二極體Mi 1缺 陷的影響。此外，由於發光單元220的電流受電流源230 的控制而保持於固定電流I，並且發光單元22〇的電流會 流過發光二極體221—2〜221_η。換言之，發光單元22〇的 發光強度在發光二極體221_1產生缺陷後仍維持相同。而 201121357 uyuyu-謝-TW 32529twf.d〇C/n 發光二極體221—2〜221_n產生缺陷的情況可參照發光二極 體221__1的說明’在此則不再贅述。並且，當部份的發光 二極體221_1〜221_n產生缺陷時，發光單元22〇的電流仍 可流經未產生缺陷的發光二極體，而此發光單元22〇因受 固定電流I的控制，因此發光強度不會受到影響而維持相 同’因此可延長發光裝置200的使用壽命。 此外，由於電流臨界值的關係，發光單元22〇至少要 有兩顆好的發光一極體，才能正常發光。.因此，當妒3時， 發光單元220容許一顆發光二極體產生缺陷，其缺陷容許 率為1/3。當n:=4時，發光單元220容許二顆發光二極體 ，生缺陷，其缺陷容許率為2/4，其餘則以此類推，缺陷 各許率為[(n-2/n)]。依據上述，當n越大時，發光單元22〇 的缺陷容許率會越高。 值知一提的是，流控開關222—1〜222_η不僅可以溶絲 開關實現，並且可利用依據電流決定導通與否的電路來實 現，同樣可防止短路的發光二極體影響並聯的其他發光二 極體。並且，流控開關222—USZ—n與發光二極體 221—1〜221_n的配置位置可以上下互換。 ^ 圖3為依據本發明另一實施例的發光裝置的電路圖。 明參照圖2及冏3，其不同之處在於發光裝置3〇〇具有多 個發光單元串列L1〜Lm ,其中m大於或等於1。發光單元 串列L1具有發光單元D11〜Dlk，其中發光單元1)11〜1)1]^ t串聯耦接，並且k大於或等於丨。發光單元串列L2具有 發光單元D21〜D2k，其中發光單元〇21〜D2k為串聯耦接， 201121357 uyuyn-uOl-TW 32529twf.d〇c/n 其餘發光單元串列L3〜Lm則可依此類推得知。並且，每一 個發光單元（如D11〜Dmk)相似於發光單元220，並且可 . 參照發光單元220的說明而理解，在此則不再贅述。 在發光單元串列L1中，發光單元D11〜Dlk的發光強 度受控於電流源320—1所提供的固定電流η。在發光單元 串列L2中，發光單元D21〜D2k的發光強度受控於電流源 320—2所提供的固定電流。據此，發光單元j)31〜Dmk ^ 則分別受控於電流源320一3〜320_m所提供的固定電流 13〜Im。值得一提的是，依據發光單元220的說明，每一個 發光單元（如D11〜Dmk)在部份發光二極體產生缺陷時仍 可維持其發光強度，連帶的發光裝置300整體的發光強度 也會維持穩定。因此，發光裝置3〇〇可應用於對發光強度 較敏感的裝置（例如液晶顯示器、投影機或手術燈），相 對的亦可應用於對發光強度不敏感的裝置（例如紅綠燈）。 此外，依據電路需求的不同，固定電流可設計 為相同或不相同’藉此可使發光單元串列L1〜Lm的發光強 • 度為相同或不同。並且，發光裝置300整體的缺陷容許率 為發光單元D11〜Dmk的缺陷容許率的總和。 综上所述’本發明實施例的發光裝置’在發光二極體 知'路時，流控開關會由於電流過大而呈現不導通，以防止 短路的發光二極體影響至發光單元中其他的發光二極體， 藉此可延長發光裝置的使用壽命。並且，由於電流源提供 固定的電流，因此不論發光二極體是否發生缺陷，在每一 個發光單元在可發光時，其發光強度皆可維持相同。 201121357 υνυνI ι-υυi-TW 32529twf.doc/n 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圓當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為一傅統發光裝置的電路圖。 圖2為依據本發明一實施例的發光裝置的寧路圖。 圖3為依據本發明另一實施例的發光裝置的電路圖。 【主要元件符號說明】 100、200、300 :發光裝置 110、210、310 :電壓源 120、221_ 1 〜221_n :發光二極體 220、D11〜Dmk :發光單元 230、320_1 〜320_m :電流源 Ll~Lm :發光單元串列 I、II〜Im :電流 Vcc、Vdd :操作電壓

Claims (1)

1. 201121357 υνυνί I-UOI-TW 32529twf.d〇c/n 七、申請專利範固： 1. 一種發光裝置，包括： 一電壓源； 一發光單元，耦接該電壓源，該發光單元包括： η個發光二極體，其中n大於或等於3 ;以及 η個流控_ ’分難該些發光二極 接’並依據-電流臨界值蚊導通與否；以及 ^

   -電流源’输該發光單元，用以提供—固定電流。 、2·如中請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中^此 流控開關為一溶絲開關。 、以二 3.如中請專利範圍第丨項所述之發光裝置， ^臨界值小於或等於_定電流，从於_定電流= 置，其中該發 4.如申請專利範圍第丨項所述之發光裝 光單元的缺陷容許率為[(n_2)/n] 〇 " 5. —種發光裝置，包括·· 一電壓源； 多個發光單元串列，搞接該電壓源，並 ^元串列分別具有多個發鮮元，其中每—該發 η個發光二極體，其中n大於或等於3 ;以及 接，_，分職該些發光二極體串聯輕 並依據電流£s界值決定導通與否；以及 多個電流源，分別轉接該些發光單元串列，用以提供 201121357 \jy\jyi ι-υυι-TW 32529twf.d〇c/l! 多個固定電流。 6.如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中該些 流控開關為一溶絲開關。 7.如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中每一 -亥些發光單元的該電流臨界值小於或等於每一該些發光單 凡所對應的m定電流，且大於每—該些發光單 固定電流的-半。 辑應的 ^ 8·如申請專利範圍第5項所述之發光襞置，其中每— °亥發光單元的缺陷容許率為[(n-2)/n]。

   9.如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其 固疋電流為相同或不同。 二

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