TWI437906B

TWI437906B - 具高運作可靠度之發光裝置與應用該發光裝置之光源系統

Info

Publication number: TWI437906B
Application number: TW100107886A
Authority: TW
Inventors: Ching Hung Wang; Sheng Kai Hsu
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2014-05-11
Also published as: US20120229035A1; US9107266B2; CN102307412A; TW201238393A

Description

具高運作可靠度之發光裝置與應用該發光裝置之光源系統

本發明係有關於一種發光裝置，尤指一種具高運作可靠度之發光裝置與應用該發光裝置之光源系統。

因為發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)具有省電、質輕及體積小等優點，又由於高亮度發光二極體的生產技術成熟，使得發光二極體被大量應用於發光顯示或照明之領域，包括汽車的方向輔助燈、初階數位相機的閃光燈等電子照明領域，此外液晶顯示裝置的背光源也逐漸由傳統的冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)或外陰極燈管(External Electrode Fluorescent Lamp,EEFL)而替換為發光二極體。在使用發光二極體之光源系統中，光源系統的發光裝置通常是由串接之複數發光二極體所組成，其中只要有一發光二極體因燒燬而斷路，則與該發光二極體串接的其餘發光二極體均隨之失效，如此就無法使發光運作具有高可靠度。

依據本發明之實施例，揭露一種具高運作可靠度之發光裝置，其包含一具第一導通電壓的第一發光單元以及一具大於第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元。第一發光單元可根據一驅動電流產生具第一亮度之輸出光。與第一發光單元並接之第二發光單元可根據該驅動電流產生具第二亮度之輸出光。第二亮度係較佳地等於第一亮度。在發光裝置的運作中，於第一發光單元正常工作時，該驅動電流係流經第一發光單元以進行發光運作，而第二發光單元係在閒置狀態。或者，於第一發光單元發生斷路狀況時，該驅動電流係流經第二發光單元以繼續進行發光運作。

依據本發明之實施例，另揭露一種具高運作可靠度之光源系統，其包含一用來提供驅動電壓的驅動電壓提供電路、一具第一導通電壓的第一發光單元、一具大於第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元、以及電連接於第一發光單元與第二發光單元的驅動電流控制電路，其中第二導通電壓係小於驅動電壓。第一發光單元係電連接於驅動電壓提供電路以接收驅動電壓，進而用來根據驅動電流以產生具第一亮度之輸出光。與第一發光單元並接之第二發光單元係電連接於驅動電壓提供電路以接收驅動電壓，進而用來根據驅動電流以產生具第二亮度之輸出光。第二亮度係較佳地等於第一亮度。驅動電流控制電路係用來控制流經第一發光單元或第二發光單元之驅動電流。

下文依本發明具高運作可靠度之發光裝置與應用該發光裝置之光源系統，特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並不用以限制本發明所涵蓋的範圍。

第1圖為本發明第一實施例之光源系統的示意圖。如第1圖所示，光源系統100包含驅動電壓提供電路110、驅動電流控制電路190、以及電連接於驅動電壓提供電路110與驅動電流控制電路190間的發光裝置120。驅動電壓提供電路110係用來提供驅動電壓Vd。驅動電流控制電路190係用來控制流經發光裝置120的驅動電流Id。發光裝置120包括串接之複數發光模組130。每一發光模組130包含具第一導通電壓的第一發光單元140以及與第一發光單元140並接且具大於第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元150。該些第二發光單元150之複數第二導通電壓的電壓和係小於驅動電壓Vd。在一實施例中，每一發光模組130之第一發光單元140與第二發光單元150係設置於同一晶片內，也就是說，發光裝置120係包含至少一個上述之晶片。在另一實施例中，發光裝置120所包含之該些發光模組130均設置於同一晶片內。請注意，當驅動電流Id流經第一發光單元140時，第一發光單元140之跨壓即為第一導通電壓，同理，當驅動電流Id流經第二發光單元150時，第二發光單元150之跨壓即為第二導通電壓，亦即當第一發光單元140正常工作時，對應於相同發光模組130之第二發光單元150的跨壓係為小於第二導通電壓之第一導通電壓，故此時該第二發光單元150係在閒置狀態。

第一發光單元140可根據驅動電流Id產生具第一亮度之輸出光。第二發光單元150可根據驅動電流Id產生具第二亮度之輸出光，其中第二亮度係較佳地等於第一亮度。在第1圖的實施例中，第一發光單元140包含具第一發光工作電壓之第一發光二極體141，第二發光單元150包含具第二發光工作電壓之第二發光二極體151。第一發光工作電壓係等於第一導通電壓，且第二發光工作電壓係等於第二導通電壓。於驅動電流Id流經第一發光二極體141時，第一發光二極體141產生具第一亮度之輸出光。於驅動電流Id流經第二發光二極體151時，第二發光二極體151產生具第二亮度之輸出光。

在光源系統100的運作中，若該些發光模組130之複數第一發光二極體141均為正常發光二極體，則發光裝置120的導通路徑係由該些第一發光二極體141所組成，亦即驅動電流Id係流經該些第一發光二極體141以提供所需之光源，而該些發光模組130之複數第二發光二極體151均在閒置狀態。若發光模組LM_1之第一發光二極體141發生斷路狀況，則發光裝置120的導通路徑係由發光模組LM_1之第二發光二極體151與其餘發光模組130之複數第一發光二極體141所組成，亦即驅動電流Id係先流經發光模組LM_1之第二發光二極體151，再流經其餘發光模組130之該些第一發光二極體141。或者，若發光模組LM_N之第一發光二極體141發生斷路狀況，則發光裝置120的導通路徑係由發光模組LM_N之第二發光二極體151與其餘發光模組130之複數第一發光二極體141所組成。此外，若第二亮度實質上等於第一亮度，則發光裝置120不論工作於任一導通路徑均可產生具相同亮度之輸出光。由上述可知，光源系統100之發光運作係具有高可靠度。

第2圖為本發明第二實施例之光源系統的示意圖。如第2圖所示，光源系統200包含驅動電壓提供電路110、驅動電流控制電路190、以及電連接於驅動電壓提供電路110與驅動電流控制電路190間的發光裝置220。發光裝置220包括串接之複數發光模組230。每一發光模組230包含具第一導通電壓的第一發光單元240以及與第一發光單元240並接且具大於第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元250。該些第二發光單元250之複數第二導通電壓的電壓和係小於驅動電壓Vd。在一實施例中，每一發光模組230之第一發光單元240與第二發光單元250係設置於同一晶片內。在另一實施例中，該些發光模組230均設置於同一晶片內。請注意，當驅動電流Id流經第一發光單元240時，第一發光單元240之跨壓即為第一導通電壓，同理，當驅動電流Id流經第二發光單元250時，第二發光單元250之跨壓即為第二導通電壓，亦即當第一發光單元240正常工作時，對應於相同發光模組230之第二發光單元250的跨壓係為小於第二導通電壓之第一導通電壓，故此時該第二發光單元250係在閒置狀態。

第一發光單元240可根據驅動電流Id產生具第一亮度之輸出光。第二發光單元250可根據驅動電流Id產生具第二亮度之輸出光，其中第二亮度係較佳地等於第一亮度。在第2圖的實施例中，第一發光單元240包含具第一發光工作電壓之第一發光二極體241，第二發光單元250包含具第二發光工作電壓之第二發光二極體251以及與第二發光二極體251串接且具第三發光工作電壓之第三發光二極體253。第三發光工作電壓係可相同或相異於第二發光工作電壓。第一發光工作電壓係等於第一導通電壓，且第二發光工作電壓與第三發光工作電壓之電壓和係等於第二導通電壓。於驅動電流Id流經第一發光二極體241時，第一發光二極體241產生具第一亮度之輸出光。於驅動電流Id流經第二發光二極體251與第三發光二極體253時，第二發光二極體251產生之輸出光與第三發光二極體253產生之輸出光的合成光亮度係等於第二亮度。

在光源系統200的運作中，若該些發光模組230之複數第一發光單元240均為正常發光單元，則發光裝置220的導通路徑係由該些第一發光單元240所組成，亦即驅動電流Id係流經該些第一發光單元240以提供所需之光源，而該些發光模組230之複數第二發光單元250均在閒置狀態。若發光模組LX_1之第一發光單元240發生斷路狀況，則發光裝置220的導通路徑係由發光模組LX_1之第二發光單元250與其餘發光模組230之複數第一發光單元240所組成，亦即驅動電流Id係先流經發光模組LX_1之第二發光單元250，再流經其餘發光模組230之該些第一發光單元240。或者，若發光模組LX_N之第一發光單元240發生斷路狀況，則發光裝置220的導通路徑係由發光模組LX_N之第二發光單元250與其餘發光模組230之複數第一發光單元240所組成。此外，若第二亮度實質上等於第一亮度，則發光裝置220不論工作於任一導通路徑均可產生具相同亮度之輸出光。由上述可知，光源系統200之發光運作係具有高可靠度。

第3圖為本發明第三實施例之光源系統的示意圖。如第3圖所示，光源系統300包含驅動電壓提供電路110、驅動電流控制電路190、以及電連接於驅動電壓提供電路110與驅動電流控制電路190間的發光裝置320。發光裝置320包括串接之複數發光模組330。每一發光模組330包含具第一導通電壓的第一發光單元340以及與第一發光單元340並接且具大於第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元350。該些第二發光單元350之複數第二導通電壓的電壓和係小於驅動電壓Vd。在一實施例中，每一發光模組330之第一發光單元340與第二發光單元350係設置於同一晶片內。在另一實施例中，該些發光模組330均設置於同一晶片內。請注意，當驅動電流Id流經第一發光單元340時，第一發光單元340之跨壓即為第一導通電壓，同理，當驅動電流Id流經第二發光單元350時，第二發光單元350之跨壓即為第二導通電壓，亦即當第一發光單元340正常工作時，對應於相同發光模組330之第二發光單元350的跨壓係為小於第二導通電壓之第一導通電壓，故此時該第二發光單元350係在閒置狀態。

第一發光單元340可根據驅動電流Id產生具第一亮度之輸出光。第二發光單元350可根據驅動電流Id產生具第二亮度之輸出光，其中第二亮度係較佳地等於第一亮度。在第3圖的實施例中，第一發光單元340包含串接之複數具第一發光工作電壓的第一發光二極體341，第二發光單元350包含串接之複數具第二發光工作電壓的第二發光二極體351。該些第一發光二極體341之複數第一發光工作電壓的電壓和係等於第一導通電壓，該些第二發光二極體351之複數第二發光工作電壓的電壓和係等於第二導通電壓。於驅動電流Id流經該些第一發光二極體341時，該些第一發光二極體341產生之輸出光的合成光亮度係等於第一亮度。於驅動電流Id流經該些第二發光二極體351時，該些第二發光二極體351產生之輸出光的合成光亮度係等於第二亮度。

在光源系統300的運作中，若該些發光模組330之複數第一發光單元340均為正常發光單元，則發光裝置320的導通路徑係由該些第一發光單元340所組成，亦即驅動電流Id係流經該些第一發光單元340以提供所需之光源，而該些發光模組330之複數第二發光單元350均在閒置狀態。若發光模組LY_1之第一發光單元340發生斷路狀況，則發光裝置320的導通路徑係由發光模組LY_1之第二發光單元350與其餘發光模組330之複數第一發光單元340所組成，亦即驅動電流Id係先流經發光模組LY_1之第二發光單元350，再流經其餘發光模組330之該些第一發光單元340。或者，若發光模組LY_N之第一發光單元340發生斷路狀況，則發光裝置320的導通路徑係由發光模組LY_N之第二發光單元350與其餘發光模組330之複數第一發光單元340所組成。此外，若第二亮度實質上等於第一亮度，則發光裝置320不論工作於任一導通路徑均可產生具相同亮度之輸出光。由上述可知，光源系統300之發光運作係具有高可靠度。

第4圖為本發明第四實施例之光源系統的示意圖。如第4圖所示，光源系統400包含驅動電壓提供電路110、驅動電流控制電路190、以及電連接於驅動電壓提供電路110與驅動電流控制電路190間的發光裝置420。發光裝置420包括串接之複數發光模組430。每一發光模組430包含具第一導通電壓的第一發光單元440以及與第一發光單元440並接且具大於第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元450。該些第二發光單元450之複數第二導通電壓的電壓和係小於驅動電壓Vd。在一實施例中，每一發光模組430之第一發光單元440與第二發光單元450係設置於同一晶片內。在另一實施例中，該些發光模組430均設置於同一晶片內。請注意，當驅動電流Id流經第一發光單元440時，第一發光單元440之跨壓即為第一導通電壓，同理，當驅動電流Id流經第二發光單元450時，第二發光單元450之跨壓即為第二導通電壓，亦即當第一發光單元440正常工作時，對應於相同發光模組430之第二發光單元450的跨壓係為小於第二導通電壓之第一導通電壓，故此時該第二發光單元450係在閒置狀態。

第一發光單元440可根據驅動電流Id產生具第一亮度之輸出光。第二發光單元450可根據驅動電流Id產生具第二亮度之輸出光，其中第二亮度係較佳地等於第一亮度。在第4圖的實施例中，第一發光單元440包含具第一發光工作電壓之第一發光二極體441，第二發光單元450包含具第二發光工作電壓之第二發光二極體451以及與第二發光二極體451串接且具順向工作電壓之二極體453。順向工作電壓係可相同或相異於第二發光工作電壓。第二發光工作電壓係可相同或相異於第一發光工作電壓。第一發光工作電壓係等於第一導通電壓，且第二發光工作電壓與順向工作電壓之電壓和係等於第二導通電壓。於驅動電流Id流經第一發光二極體441時，第一發光二極體441產生具第一亮度之輸出光。於驅動電流Id流經第二發光二極體451與二極體453時，第二發光二極體451產生具第二亮度之輸出光。

在光源系統400的運作中，若該些發光模組430之複數第一發光單元440均為正常發光單元，則發光裝置420的導通路徑係由該些第一發光單元440所組成，亦即驅動電流Id係流經該些第一發光單元440以提供所需之光源，而該些發光模組430之複數第二發光單元450均在閒置狀態。若發光模組LZ_1之第一發光單元440發生斷路狀況，則發光裝置420的導通路徑係由發光模組LZ_1之第二發光單元450與其餘發光模組430之複數第一發光單元440所組成，亦即驅動電流Id係先流經發光模組LZ_1之第二發光單元450，再流經其餘發光模組430之該些第一發光單元440。或者，若發光模組LZ_N之第一發光單元440發生斷路狀況，則發光裝置420的導通路徑係由發光模組LZ_N之第二發光單元450與其餘發光模組430之複數第一發光單元440所組成。此外，若第二亮度實質上等於第一亮度，則發光裝置420不論工作於任一導通路徑均可產生具相同亮度之輸出光。由上述可知，光源系統400之發光運作係具有高可靠度。

第5圖為本發明第五實施例之光源系統的示意圖。如第5圖所示，光源系統500包含驅動電壓提供電路110、驅動電流控制電路190、以及電連接於驅動電壓提供電路110與驅動電流控制電路190間的發光裝置520。發光裝置520包括串接之複數發光模組530。每一發光模組530包含具第一導通電壓的第一發光單元540以及與第一發光單元540並接且具大於第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元550。該些第二發光單元550之複數第二導通電壓的電壓和係小於驅動電壓Vd。在一實施例中，每一發光模組530之第一發光單元540與第二發光單元550係設置於同一晶片內。在另一實施例中，該些發光模組530均設置於同一晶片內。請注意，當驅動電流Id流經第一發光單元540時，第一發光單元540之跨壓即為第一導通電壓，同理，當驅動電流Id流經第二發光單元550時，第二發光單元550之跨壓即為第二導通電壓，亦即當第一發光單元540正常工作時，對應於相同發光模組530之第二發光單元550的跨壓係為小於第二導通電壓之第一導通電壓，故此時該第二發光單元550係在閒置狀態。

第一發光單元540可根據驅動電流Id產生具第一亮度之輸出光。第二發光單元550可根據驅動電流Id產生具第二亮度之輸出光，其中第二亮度係較佳地等於第一亮度。在第5圖的實施例中，第一發光單元540包含串接之複數具第一發光工作電壓的第一發光二極體541，第二發光單元550包含串接之複數具第二發光工作電壓的第二發光二極體551，第二發光單元550還包含與該些第二發光二極體551串接且具順向工作電壓之二極體553。順向工作電壓係可相同或相異於第二發光工作電壓。第二發光工作電壓係可相同或相異於第一發光工作電壓。該些第一發光二極體541之複數第一發光工作電壓的電壓和係等於第一導通電壓，且該順向工作電壓與該些第二發光二極體551之複數第二發光工作電壓的電壓和係等於第二導通電壓。於驅動電流Id流經該些第一發光二極體541時，該些第一發光二極體541產生之輸出光的合成光亮度係等於第一亮度。於驅動電流Id流經二極體553與該些第二發光二極體551時，該些第二發光二極體551產生之輸出光的合成光亮度係等於第二亮度。

在光源系統500的運作中，若該些發光模組530之複數第一發光單元540均為正常發光單元，則發光裝置520的導通路徑係由該些第一發光單元540所組成，亦即驅動電流Id係流經該些第一發光單元540以提供所需之光源，而該些發光模組530之複數第二發光單元550均在閒置狀態。若發光模組LK_1之第一發光單元540發生斷路狀況，則發光裝置520的導通路徑係由發光模組LK_1之第二發光單元550與其餘發光模組530之複數第一發光單元540所組成，亦即驅動電流Id係先流經發光模組LK_1之第二發光單元550，再流經其餘發光模組530之該些第一發光單元540。或者，若發光模組LK_N之第一發光單元540發生斷路狀況，則發光裝置520的導通路徑係由發光模組LK_N之第二發光單元550與其餘發光模組530之複數第一發光單元540所組成。此外，若第二亮度實質上等於第一亮度，則發光裝置520不論工作於任一導通路徑均可產生具相同亮度之輸出光。由上述可知，光源系統500之發光運作係具有高可靠度。

綜上所述，在本發明發光裝置/光源系統的發光運作中，若有一第一發光單元因燒燬而發生斷路狀況，則驅動電流可轉而流經與該第一發光單元並接之第二發光單元以繼續進行發光運作，所以本發明發光裝置/光源系統之發光運作係具有高可靠度。

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，任何具有本發明所屬技術領域之通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400、500．．．光源系統

110．．．驅動電壓提供電路

120、220、320、420、520．．．發光裝置

130、230、330、430、530．．．發光模組

140、240、340、440、540．．．第一發光單元

141、241、341、441、541．．．第一發光二極體

150、250、350、450、550．．．第二發光單元

151、251、351、451、551．．．第二發光二極體

190．．．驅動電流控制電路

253．．．第三發光二極體

453、553．．．二極體

Id．．．驅動電流

LM_1、LM_N、LX_1、LX_N、LY_1、LY_N、LZ_1、LZ_N、LK_1、LK_N．．．發光模組

Vd．．．驅動電壓

第1圖為本發明第一實施例之光源系統的示意圖。

第2圖為本發明第二實施例之光源系統的示意圖。

第3圖為本發明第三實施例之光源系統的示意圖。

第4圖為本發明第四實施例之光源系統的示意圖。

第5圖為本發明第五實施例之光源系統的示意圖。

100．．．光源系統

110．．．驅動電壓提供電路

120．．．發光裝置

130．．．發光模組

140．．．第一發光單元

141．．．第一發光二極體

150．．．第二發光單元

151．．．第二發光二極體

190．．．驅動電流控制電路

Id．．．驅動電流

LM_1、LM_N．．．發光模組

Vd．．．驅動電壓

Claims

一種發光裝置，其包含：一具一第一導通電壓的第一發光單元，用來根據一驅動電流以產生具一第一亮度之輸出光；以及一與該第一發光單元並接且具一大於該第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元，用來根據該驅動電流以產生具一第二亮度之輸出光；其中：該第一發光單元包含至少一第一發光二極體；該第二發光單元包含至少一第二發光二極體；以及該至少一第二發光二極體的工作電壓和係大於該至少一第一發光二極體的工作電壓和。
如請求項1所述之發光裝置，其中該第二亮度實質上等於該第一亮度。
如請求項1所述之發光裝置，其中：該第一發光二極體具一第一發光工作電壓；以及該第二發光二極體具一第二發光工作電壓。
如請求項1所述之發光裝置，其中該第二發光單元還包含一與該至少一第二發光二極體串接且具一順向工作電壓的二極體，其中該順向工作電壓與該至少一第二發光二極體的工作電壓和之電壓和係大於該至少一第一發光二極體的工作電壓和。
如請求項1所述之發光裝置，其中：該第二發光單元包含複數個串接之第二發光二極體，其中該些第二發光二極體的工作電壓和係大於該至少一第一發光二極體的工作電壓和。
如請求項1所述之發光裝置，其中：該第一發光單元包含串接之複數個第一發光二極體；以及該第二發光單元包含串接之複數個第二發光二極體。
如請求項6所述之發光裝置，其中該些第二發光二極體之工作電壓和係大於該些第一發光二極體之工作電壓和。
如請求項6所述之發光裝置，其中該第二發光單元還包含一與該些第二發光二極體串接且具一順向工作電壓的二極體，其中該順向工作電壓與該些第二發光二極體之工作電壓和的電壓和係大於該些第一發光二極體之工作電壓和。
如請求項1所述之發光裝置，其中該第一發光單元與該第二發光單元係設置於同一晶片內。
一種光源系統，其包含：一驅動電壓提供電路，用來提供一驅動電壓；一具一第一導通電壓的第一發光單元，電連接於該驅動電壓提供電路以接收該驅動電壓，該第一發光單元係用來根據一驅動電流以產生具一第一亮度之輸出光，該第一發光單元包含至少一第一發光二極體；一與該第一發光單元並接且具一大於該第一導通電壓之第二導通電壓的第二發光單元，電連接於該驅動電壓提供電路以接收該驅動電壓，該第二發光單元係用來根據該驅動電流以產生具一第二亮度之輸出光，其中該第二導通電壓係小於該驅動電壓，該第二發光單元包含至少一第二發光二極體，該至少一第二發光二極體的工作電壓和係大於該至少一第一發光二極體的工作電壓和；以及一驅動電流控制電路，電連接於該第一發光單元與該第二發光單元，該驅動電流控制電路係用來控制流經該第一發光單元或該第二發光單元之該驅動電流。
如請求項10所述之光源系統，其中該第二亮度實質上等於該第一亮度。
如請求項10所述之光源系統，其中：該第一發光二極體具一第一發光工作電壓；以及該第二發光二極體具一第二發光工作電壓。
如請求項10所述之光源系統，其中該第二發光單元還包含一與該至少一第二發光二極體串接且具一順向工作電壓的二極體，其中該順向工作電壓與該至少一第二發光二極體的工作電壓和之電壓和係大於該至少一第一發光二極體的工作電壓和。
如請求項10所述之光源系統，其中：該第二發光單元包含複數個串接之第二發光二極體，其中該些第二發光二極體的工作電壓和係大於該至少一第一發光二極體的工作電壓和。
如請求項10所述之光源系統，其中：該第一發光單元包含串接之複數個第一發光二極體；以及該第二發光單元包含串接之複數個第二發光二極體。
如請求項15所述之光源系統，其中該些第二發光二極體之工作電壓和係大於該些第一發光二極體之工作電壓和。
如請求項15所述之光源系統，其中該第二發光單元還包含一與該些第二發光二極體串接且具一順向工作電壓的二極體，其中該順向工作電壓與該些第二發光二極體之工作電壓和的電壓和係大於該些第一發光二極體之工作電壓和。
如請求項10所述之光源系統，其中該第一發光單元與該第二發光單元係設置於同一晶片內。