TWI441560B - 發光二極體模組及其操作方法 - Google Patents

發光二極體模組及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI441560B
TWI441560B TW100123108A TW100123108A TWI441560B TW I441560 B TWI441560 B TW I441560B TW 100123108 A TW100123108 A TW 100123108A TW 100123108 A TW100123108 A TW 100123108A TW I441560 B TWI441560 B TW I441560B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
emitting diode
light
unit
voltage
switching elements
Prior art date
Application number
TW100123108A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201301949A (zh
Inventor
Yu Chou Hu
Hsi Yan Chou
Original Assignee
Interlight Optotech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Interlight Optotech Corp filed Critical Interlight Optotech Corp
Priority to TW100123108A priority Critical patent/TWI441560B/zh
Priority to JP2011202407A priority patent/JP5479423B2/ja
Priority to KR1020110094177A priority patent/KR101365586B1/ko
Priority to US13/281,409 priority patent/US9420651B2/en
Priority to EP11187047A priority patent/EP2566299A3/en
Publication of TW201301949A publication Critical patent/TW201301949A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI441560B publication Critical patent/TWI441560B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

發光二極體模組及其操作方法
本發明係有關一種發光二極體及其操作方法，尤指一種發光二極體模組及其操作方法。
交流驅動發光二極體(AC LED)是近來備受矚目的照明技術，除能相容於傳統照明之外，更能大幅降低傳統式直流驅動發光二極體(DC LED)的散熱問題，達到節能減碳與提升整體發光面積的目的。
交流驅動發光二極體之線路設計一般分成兩種方式：第一種為反向並聯結構(配合參見第一圖A)；第二種為橋式整流結構(配合參見第一圖B)。對於反向並聯結構而 言，該些LED微晶粒係為雙向微晶粒結構，並且，將該些LED微晶粒以蝕刻至底部基板方式，再分割為多個微晶粒並施以絕緣，之後再以金屬架橋(metal bridge)將兩個微晶粒正負反接並聯為一組，而透過N組串接組成交流驅動發光二極體。由於此結構之操作係利用兩個正負反接並聯，因此總共需要2*N個LED微晶粒。然而，在交流電壓源驅動下，正負半週期交替供電時，只有一半的LED微晶粒同時發光，因此，就反向並聯結構來說，LED微晶粒之瞬時發光面積以及利用率不高。
對橋式整流結構而言，將微晶粒採用橋式電路結構連接，依據適當之LED數量，配置出電壓電流曲線與輸入功率，就可透過交流電壓源驅動。雖然此結構之操作可提高瞬時發光面積，然而，在交流電壓源驅動下，正負半週期交替供電時，僅有共橋臂上之LED微晶粒能夠全週期發光，其餘橋臂上之微晶粒僅存在任一半週期發光，而在另一半週期則為熄滅狀態(亦即四橋臂上之LED微晶粒成對輪流發光)，因此，就橋式整流結構來說，LED微晶粒之利用率也不甚理想。
請參見第二圖A係為先前技術具有橋式整流之交流驅動發光二極體結構之電路圖，以及第二圖B係為第二圖A電路結構之波形示意圖。如第二圖A所示，該些發光二極體微晶粒係經由一外部交流電壓源Vac供電，並且，該外部交流電壓源Vac係透過一橋式整流單元(未標示)整流 為一直流電壓源(未標示)。該些發光二極體微晶粒係由該直流電壓源驅動，並提供一定電流控制。惟，由於該些發光二極體為串聯架構，因此，當該驅動電壓需要大於該些發光二極體之順向電壓總和時，該些發光二極體才會被點亮。如第二圖B所示，當該驅動電壓大於該些順向電壓總和時，即到達一導通角度θ on，隨著該外部交流電壓源Vac增加，該驅動電壓亦增加，而該些發光二極體持續點亮，並且該些發光二極體所流經之電流大小係為一定電流Ic之大小。然而，當該驅動電壓小於該些順向電壓總和時，則無法驅動該些發光二極體點亮。以半週期來說，該些發光二極體之點亮時間區間θ e係由該導通角度θ on開始，直到一截止角度θ off為止。因此，就橋式整流之交流驅動發光二極體結構來說，發光效率太低是其最大之缺點。
因此，如何設計出一種發光二極體模組及其操作方法，能夠透過分段定電流控制或分段變電流控制以提高發光效率並增加發光二極體之利用率，並透過系統封裝模組技術，以簡化封裝製程，並小型化該發光二極體模組，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
本發明之一目的在於提供一種發光二極體模組，以克服習知技術的問題。該發光二極體模組，係透過一電壓源供電。該發光二極體模組係包含一發光二極體單元以及一 積體電路單元。
該發光二極體單元係電性連接該電壓源，並透過該電壓源所驅動。該發光二極體單元係包含複數個發光二極體串，並且每一發光二極體串係電性串聯連接。該積體電路單元係電性連接該電壓源與該發光二極體單元，並由該電壓源供電。該積體電路單元係包含至少一個定電流源、至少一個開關元件以及一控制器。該控制器係電性連接該至少一個定電流源與該至少一個開關元件，透過判斷該電壓源之大小，以控制該至少一個開關元件進而對該發光二極體單元提供分段定電流控制或分段變電流控制。
本發明之再一目的在於提供一種發光二極體模組之操作方法，以克服習知技術的問題。該發光二極體模組係透過一電壓源供電。該操作方法係包含下列步驟：提供一發光二極體單元，係包含複數個電性串聯連接之發光二極體串。提供一積體電路單元，係包含至少一個定電流源、至少一個開關元件以及一控制器，透過判斷該電壓源之大小，以對該發光二極體單元提供分段電流控制。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參見第三圖係為本發明之發光二極體模組提供分段電流控制之電路圖。該發光二極體模組10係可透過一外部交流電壓源Vac供電或亦可透過一直流電壓源供電。在本實施例中，係以該發光二極體模組10透過該外部交流電壓源Vac供電為例加以說明。該發光二極體模組10係包含一橋式整流單元102、一發光二極體單元104_N以及一積體電路單元106。其中，該橋式整流單元102、該發光二極體單元104_N以及該積體電路單元106係整合以形成一系統封裝模組。亦即，不需透過使用印刷電路板(printed circuit board)，能以直接將該橋式整流單元102、該發光二極體單元104_N以及該積體電路單元106封裝為一發光二極體模組。
該橋式整流單元102係將該外部交流電壓源Vac整流為一內部直流電壓源(未標示)。該發光二極體單元104_N係電性連接該橋式整流單元102，並透過該直流電壓源所驅動。該發光二極體單元104_N係包含複數個發光二極體串，並且每一發光二極體串係電性串聯連接。該積體電路單元106係電性連接該橋式整流單元102與該發光二極體單元104_N，並由該直流電壓源供電。在本實施例中，該交流驅動發光二極體模組10提供分段電流控制，為了方便分段電流控制之說明，在下文中，將以四段為例 (N=4)加以描述，但不以此為限。
因此，該積體電路單元106係包含至少一個定電流源1066_N，如上所述，該分段電流控制係以四段分段電流控制為例，因此，該定電流源1066_N之數量係為4個(即為一第一定電流源1066_1、一第二定電流源1066_2、一第三定電流源1066_3以及一第四定電流源1066_4)、至少一個開關元件1064_N(即為一第一開關元件1064_1、一第二開關元件1064_2、一第三開關元件1064_3以及一第四開關元件1064_4)以及一控制器1062。該控制器1062係電性連接該些定電流源1066_N與該些開關元件1064_N，以控制該些開關元件1064_N進而對該發光二極體單元104_N提供分段電流控制(sectioning current control)，其中，該分段電流控制係包含分段變電流控制(sectioning varied-current control)與分段定電流控制(sectioning fixed-current control)，至於兩者之操作原理，將在後文中有詳細之說明。值得一提，該發光二極體單元104_N係包含複數個發光二極體串104_N(即為一第一發光二極體串104_1、一第二發光二極體串104_2、一第三發光二極體串104_3以及一第四發光二極體串104_4)。其中，該些定電流源1066_N數量係與該些開關元件1064_N數量以及該些發光二極體串104_N數量相同。如第三圖所示，每一該定電流源1066_N係與對應該開關元件1064_N電性串聯連接形成一串聯迴路，並且，該些串聯迴路係再電性並聯連接。其中，該些開關元件 1064_N係為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)或雙載子接面電晶體(BJT)。
至於該交流驅動發光二極體模組之分段電流控制更進一步之說明，請配合參見第四圖A加以說明，其中第四圖A係為本發明分段變電流控制之波形示意圖。如前所述，該發光二極體單元104_N係包含四個發光二極體串(以四段電流控制為例)。為了方便說明分段電流控制之原理，假設每一發光二極體串104_N係包含10個發光二極體，並且，每一發光二極體之順向電壓(forward voltage)係為3伏特。
此外，假設該外部交流電壓源Vac係為一交流市電，其電壓大小為110伏特。因此，當該橋式整流單元102對該外部交流電壓源Vac進行全波整流(full-wave rectifying)，所得整流後之電壓輸出波形則如第四圖A所示(僅圖示正半週期部分)。因此，經過整流後之該電壓係驅動該發光二極體單元104_N。值得一提，該110伏特電壓大小之交流市電係指該外部交流電壓源Vac之有效電壓值，或稱均方根電壓值(root-mean-square voltage)為110伏特，因此，經由全波整流後所得該驅動電壓之峰值約為156伏特。如前所述，每一發光二極體串104_N係包含10個發光二極體，並且，每一發光二極體之順向電壓(forward voltage)係為3伏特，但不以此為限，端視發光二極體之類型而有所差異，例如，紅光發光二極體之順向 電壓約為2伏特，而白光或藍光發光二極體之順向電壓則約為3~3.5伏特。因此，每一發光二極體串104_N之順向電壓總和為30伏特。依此類推，即為該第一發光二極體串104_1之一第一順向電壓Vf1為30伏特；該第二發光二極體串104_2之一第二順向電壓Vf2為30伏特；該第三發光二極體串104_3之一第三順向電壓Vf3為30伏特；同樣地，該第四發光二極體串104_4之一第四順向電壓Vf4為30伏特。
當該控制器1062偵測到該整流後之該驅動電壓小於該第一順向電壓Vf1時，該控制器1062係控制所有該些開關元件1064_N為截止狀態，此時，該發光二極體單元104_N尚未點亮發光。
當該驅動電壓逐漸增大，直到該控制器1062偵測到該驅動電壓大於該第一順向電壓Vf1時(在本實施例為30伏特，亦即到達一第一導通角度θ 1時)，該控制器1062係控制該第一開關元件1064_1為導通狀態(其餘開關元件為截止狀態)，如此，該第一發光二極體串104_1即被點亮，並且該第一發光二極體串104_1所流經之電流大小係為該第一定電流源1066_1之一第一電流Ic1。以此實施例為例，該第一導通角度θ 1約為0.062 π弳度(即11.12角度)。此操作下之等效電路圖請參見第五圖A。
當該驅動電壓逐漸增大，直到該控制器1062偵測到該驅動電壓大於該第一順向電壓Vf1與該第二順向電壓Vf2 之和時(在本實施例為60伏特，亦即到達一第二導通角度θ 2時)，該控制器1062係控制該第二開關元件1064_2為導通狀態(其餘開關元件為截止狀態)，如此，該第一發光二極體串104_1與該第二發光二極體串104_2即被點亮，並且該第一發光二極體串104_1與該第二發光二極體串104_2所流經之電流大小係為該第二定電流源1066_2之一第二電流Ic2。其中，該第一發光二極體串104_1與該第二發光二極體串104_2係為串聯連接。以此實施例為例，該第二導通角度θ 2約為0.126 π弳度(即22.69角度)。此操作下之等效電路圖請參見第五圖B。
當該驅動電壓逐漸增大，直到該控制器1062偵測到該驅動電壓大於該第一順向電壓Vf1、該第二順向電壓Vf2與該第三順向電壓Vf3之和時(在本實施例為90伏特，亦即到達一第三導通角度θ 3時)，該控制器1062係控制該第三開關元件1064_3為導通狀態(其餘開關元件為截止狀態)，如此，該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2與該第三發光二極體串104_3即被點亮，並且該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2與該第三發光二極體串104_3所流經之電流大小係為該第三定電流源1066_3之一第三電流Ic3。其中，該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2與該第三發光二極體串104_3係為串聯連接。以此實施例為例，該第三導通角度θ 3約為0.196 π弳度(即35.35角 度)。此操作下之等效電路圖請參見第五圖C。
當該驅動電壓逐漸增大，直到該控制器1062偵測到該驅動電壓大於該第一順向電壓Vf1、該第二順向電壓Vf2、該第三順向電壓Vf3與該第四順向電壓Vf4之和時(在本實施例為120伏特，亦即到達一第四導通角度θ 4時)，該控制器1062係控制該第四開關元件1064_4為導通狀態(其餘開關元件為截止狀態)，如此，該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2、該第三發光二極體串104_3與該第四發光二極體串104_4即被點亮，並且該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2、該第三發光二極體串104_3與該第四發光二極體串104_4所流經之電流大小係為該第四定電流源1066_4之一第四電流Ic4。其中，該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2、該第三發光二極體串104_3與該第四發光二極體串104_4係為串聯連接。以此實施例為例，該第四導通角度θ 4約為0.281 π弳度(即50.48角度)。此操作下之等效電路圖請參見第五圖D。
在本實施例中，以四段電流控制為例，該發光二極體單元104_N皆點亮後，當該驅動電壓持續增大，該些發光二極體單元104_N皆維持該第四定電流源1066_4之該第四電流Ic4驅動。
隨著該外部交流電壓源Vac過峰值後逐漸減小，直到該控制器1062偵測到該驅動電壓小於該第一順向電壓 Vf1、該第二順向電壓Vf2、該第三順向電壓Vf3與該第四順向電壓Vf4之和時(在本實施例為120伏特，亦即到達一第五導通角度θ 5時)，該控制器1062係控制該第三開關元件1064_3為導通狀態(其餘開關元件為截止狀態)，如此，該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2與該第三發光二極體串104_3即被點亮，並且該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2與該第三發光二極體串104_3所流經之電流大小係為該第三定電流源1066_3之該第三電流Ic3。其中，該第一發光二極體串104_1、該第二發光二極體串104_2與該第三發光二極體串104_3係為串聯連接。以此實施例為例，該第五導通角度θ 5約為0.719 π弳度(即129.52角度)。此操作下之等效電路圖請參見第五圖C。
當該驅動電壓逐漸減小，直到該控制器1062偵測到該驅動電壓小於該第一順向電壓Vf1、該第二順向電壓Vf2與該第三順向電壓Vf3之和時(在本實施例為90伏特，亦即到達一第六導通角度θ 6時)，該控制器1062係控制該第二開關元件1064_2為導通狀態(其餘開關元件為截止狀態)，如此，該第一發光二極體串104_1與該第二發光二極體串104_2即被點亮，並且該第一發光二極體串104_1與該第二發光二極體串104_2所流經之電流大小係為該第二定電流源1066_2之該第二電流Ic2。其中，該第一發光二極體串104_1與該第二發光二極體串104_2係為串聯連 接。以此實施例為例，該第六導通角度θ 6約為0.804 π弳度(即144.65角度)。此操作下之等效電路圖請參見第五圖B。
當該驅動電壓逐漸減小，直到該控制器1062偵測到該驅動電壓小於該第一順向電壓Vf1與該第二順向電壓Vf2之和時(在本實施例為60伏特，亦即到達一第七導通角度θ 7時)，該控制器1062係控制該第一開關元件1064_1為導通狀態(其餘開關元件為截止狀態)，如此，該第一發光二極體串104_1即被點亮，並且該第一發光二極體串104_1所流經之電流大小係為該第一定電流源1066_1之該第一電流Ic1。以此實施例為例，該第七導通角度θ 7約為0.874 π弳度(即157.31角度)。此操作下之等效電路圖請參見第五圖A。
當該驅動電壓逐漸減小，直到該控制器1062偵測到該驅動電壓小於該第一順向電壓Vf1時(在本實施例為30伏特，亦即到達一第八導通角度θ 8時，約為0.938 π弳度(即168.88角度))，該控制器1062係控制所有該些開關元件1064_N為截止狀態，如此，該發光二極體單元104_N則全部熄滅。
在本實施例中，以四段電流控制為例，該發光二極體單元104_N皆熄滅後，當該驅動電壓持續減小。隨著該外部交流電壓源Vac過零點(或稱為原點)後則進入負半週操作，亦即，該外部交流電壓源Vac之電壓大小變為負 值。但由於該驅動電壓係為全波整流之輸出電壓，因此該驅動電壓之電壓大小經全波整流後仍為正值。故此，當該外部交流電壓源Vac進入半週操作，該驅動電壓實為如前述該外部交流電壓源Vac為正半週操作時之波形。隨著該外部交流電壓源Vac進入負半週操作開始，直到電壓大小到達峰值之前，該驅動電壓逐漸增大；反之，當該外部交流電壓源Vac電壓大小過峰值後，直到進入下一個正半週操作之前，該驅動電壓逐漸減小。因此，如前述該外部交流電壓源Vac為正半週之操作順序，該發光二極體單元104_N則隨著該驅動電壓之變化，由該控制器1062提供分段電流控制。由於該交流驅動發光二極體模組負半週操作係與正半週操作相同，故此不再贅述。
上述所揭露之該些定電流源之電流大小Ic1~Ic4係可根據該發光二極體單元104_N之該些發光二極體之電壓與電流特性，予以設定該些定電流源1066_N之大小。其中，若該些定電流源1066_N之大小隨著該驅動電壓增加而增加(或隨著該驅動電壓減少而減少)，但不以此為限，則該交流驅動發光二極體模組之分段電流控制稱為分段變電流控制(sectioning varied-current control)，亦即，當該交流驅動發光二極體模組操作於分段電流控制時，若該些定電流源之電流大小Ic1~Ic4係設定為大小不同之電流值，配合參見第四圖A所示。此外，當該交流驅動發光二極體模組操作於分段電流控制時，若該些定電流源之電流大小 Ic1~Ic4係設定為大小相同之電流值，則該交流驅動發光二極體模組之分段電流控制稱為分段定電流控制(sectioning fixed-current control)，配合參見第四圖B所示。
因此，當該交流驅動發光二極體模組操作於本發明所揭露之分段電流控制下(包含分段變電流控制與分段定電流控制)，以半週期來說，由該第一導通角度θ 1開始，直到該第八導通角度θ 8，其間為一點亮時間區間θ e係為該發光二極體單元104_N處於點亮狀態，亦即，因此，大大地提升該發光二極體單元104_N之點亮時間(出光時間)。
此外，上述之實施例係以四段分段電流控制為例說明，使用者更可依使用之需求，調整分段電流控制之段數，亦即，可透過更多段之分段電流控制，根據該驅動電壓之大小(即為該外部交流電壓源Vac之大小)變化，配合該些定電流源1066_N之大小不同電流值，以提供步級(階梯波)電流波形以擬合該驅動電壓之電壓波形(正弦波)，藉此，可透過分段變電流控制，大大地提高該交流驅動發光二極體模組整體功率因數(power factor)。
請參見第六圖係為本發明之發光二極體模組操作方法之流程圖。該發光二極體模組係透過一電壓源供電。其中，該電壓源係為一交流電壓源或一直流電壓源。該操作方法係包含下列步驟：提供一發光二極體單元，係包含複數個電性串聯連接之發光二極體串(S200)。其中，若該電 壓源係為該交流電壓源，則在步驟(S200)之前，更包含提供一橋式整流單元，以整流該電壓源為一直流電壓源(S100)。提供一積體電路單元，係包含至少一個定電流源、至少一個開關元件以及一控制器，透過判斷該直流電壓源之大小，以對該發光二極體單元提供電流控制(S300)。其中，該至少一個定電流源數量係與該至少一個開關元件數量以及該些發光二極體串數量相同。並且，每一該定電流源係與對應該開關元件電性串聯連接形成一串聯迴路，並且，該些串聯迴路係再電性並聯連接。此外，該至少一個開關元件係為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)或雙載子接面電晶體(BJT)。在步驟(S300)中，該發光二極體單元係包含複數個發光二極體串，每一發光二極體串係具有一總和之順向電壓。透過該控制器偵測到該整流後之該驅動電壓與該些順向電壓總和之關係，以控制該至少一個開關元件之導通與截止狀態，而決定該發光二極體單元之點亮與熄滅狀態。若當每一該定電流源之大小相同，則係為分段定電流控制；此外，若當每一該定電流源之大小改變，則係為分段變電流控制。整合該橋式整流單元、該發光二極體單元以及該積體電路單元以形成一系統封裝模組(S400)。亦即，不需透過使用印刷電路板(printed circuit board)，能以直接將該橋式整流單元、該發光二極體單元以及該積體電路單元封裝為一發光二極體模組。
綜上所述，本發明係具有以下之優點：1、透過分段變電流控制，提供步級(階梯波)電流波形以擬合該驅動電壓之電壓波形(正弦波)，以大大地提高該交流驅動發光二極體模組整體功率因數(power factor)；2、透過分段變電流控制與分段定電流控制，隨著驅動電壓由小到大(或由大到小)，逐段點亮該發光二極體單元，以大大地提升該發光二極體單元之點亮時間(出光時間)；及3、透過整合該橋式整流單元、該發光二極體單元以及該積體電路單元以形成一系統封裝模組，以簡化封裝製程，並小型化該發光二極體模組。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
〔先前技術〕
Vac‧‧‧外部交流電壓源
Ic‧‧‧定電流源
θ on‧‧‧導通角度
θ off‧‧‧截止角度
θ e‧‧‧點亮時間區間
〔本發明〕
10‧‧‧交流驅動發光二極體模組
102‧‧‧橋式整流單元
104_N‧‧‧發光二極體單元
104_1‧‧‧第一發光二極體串
104_2‧‧‧第二發光二極體串
104_3‧‧‧第三發光二極體串
104_4‧‧‧第四發光二極體串
106‧‧‧積體電路單元
1062‧‧‧控制器
1064_N‧‧‧開關元件
1064_1‧‧‧第一開關元件
1064_2‧‧‧第二開關元件
1064_3‧‧‧第三開關元件
1064_4‧‧‧第四開關元件
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‧‧‧外部交流電壓源
Vf1‧‧‧第一順向電壓
Vf2‧‧‧第二順向電壓
Vf3‧‧‧第三順向電壓
Vf4‧‧‧第四順向電壓
Ic1‧‧‧第一電流
Ic2‧‧‧第二電流
Ic3‧‧‧第三電流
Ic4‧‧‧第四電流
θ 1‧‧‧第一導通角度
θ 2‧‧‧第二導通角度
θ 3‧‧‧第三導通角度
θ 4‧‧‧第四導通角度
θ 5‧‧‧第五導通角度
θ 6‧‧‧第六導通角度
θ 7‧‧‧第七導通角度
θ 8‧‧‧第八導通角度
θ e‧‧‧點亮時間區間
S100~S400‧‧‧步驟
第一圖A係為先前技術交流驅動發光二極體之反向並聯結構之電路圖；第一圖B係為先前技術交流驅動發光二極體之橋式整 流結構之電路圖；第二圖A係為先前技術具有橋式整流之交流驅動發光二極體結構之電路圖；第二圖B係為第二圖A電路結構之波形示意圖；第三圖係為本發明之交流驅動發光二極體模組提供分段電流控制之電路圖；第四圖A係為本發明分段變電流控制之波形示意圖；第四圖B係為本發明分段定電流控制之波形示意圖；第五圖A係為第三圖電路架構之一操作狀況之局部等效電路圖；第五圖B係為第三圖電路架構之另一操作狀況之局部等效電路圖；第五圖C係為第三圖電路架構之再一操作狀況之局部等效電路圖；第五圖D係為第三圖電路架構之更一操作狀況之局部等效電路圖；及第六圖係為本發明之交流驅動發光二極體模組操作方法之流程圖。
10‧‧‧交流驅動發光二極體模組
102‧‧‧橋式整流單元
104_N‧‧‧發光二極體單元
104_1‧‧‧第一發光二極體串
104_2‧‧‧第二發光二極體串
104_3‧‧‧第三發光二極體串
104_4‧‧‧第四發光二極體串
106‧‧‧積體電路單元4
1062‧‧‧控制器
1064_N‧‧‧開關元件
1064_1‧‧‧第一開關元件
1064_2‧‧‧第二開關元件
1064_3‧‧‧第三開關元件
1064_4‧‧‧第四開關元件
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‧‧‧外部交流電壓源

Claims (20)

  1. 一種發光二極體模組係包含：一發光二極體單元，該發光二極體單元係包含複數個發光二極體串，並且每一發光二極體串係電性串聯連接；及一積體電路單元，係電性連接該發光二極體單元，該積體電路單元係包含：至少兩個定電流源；至少兩個開關元件，該至少兩個開關元件中的每一者被用來控制該至少兩個定電流源中相應的一者的電流導通或截止操作；及一控制器，係電性連接該至少兩個定電流源與該至少兩個開關元件，透過判斷一電壓之大小，以控制該至少兩個開關元件進而對該發光二極體單元提供分段變電流控制，且該至少兩個定電流源的電流值互不相同，其中該至少兩個開關元件中的一者為導通狀態時，該至少兩個開關元件中的其餘開關元件為截止狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中該積體電路單元係電性連接一電壓源，該電壓源係為一交流電壓源或一直流電壓源。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體模組，若該電壓源係為該交流電壓源，則該發光二極體模組係 更包含一橋式整流單元，以將該交流電壓源整流為一直流電壓源。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體模組，其中該橋式整流單元、該發光二極體單元以及該積體電路單元係整合以形成一系統封裝模組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中該控制器係判斷該些發光二極體串之順向電壓大小與該電壓大小之關係，以控制該至少兩個開關元件進而對該發光二極體單元提供分段變電流控制。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體模組，其中當該電壓大於該些發光二極體串之順向電壓時，該控制器則導通所對應之該開關元件，並截止其餘該些開關元件，進而對該發光二極體單元提供分段變電流控制。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中該積體電路單元之該至少兩個定電流源數量係與該些發光二極體串數量相同。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中該積體電路單元之該至少兩個開關元件數量係與該些發光二極體串數量相同。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中每一該定電流源係與對應該開關元件電性串聯連接形成一串聯迴路，並且，該些串聯迴路係再電性並聯連 接。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中該至少兩個開關元件係為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)或雙載子接面電晶體(BJT)。
  11. 一種發光二極體模組之操作方法，該操作方法係包含下列步驟：(a)提供一發光二極體單元，係包含複數個電性串聯連接之發光二極體串；及(b)提供一積體電路單元，係包含至少兩個定電流源、至少兩個開關元件以及一控制器，該至少兩個開關元件中的每一者被用來控制該至少兩個定電流源中相應的一者的電流導通或截止操作，透過判斷一電壓之大小，以對該發光二極體單元提供分段變電流控制，且該至少兩個定電流源的電流值互不相同，在步驟(b)中，該積體電路單元用以對該發光二極體單元提供分段變電流控制，其中該至少兩個開關元件中的一者為導通狀態時，該至少兩個開關元件中的其餘開關元件為截止狀態。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體模組之操作方法，其中該積體電路單元係電性連接一電壓源，該電壓源係為一交流電壓源或一直流電壓源。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的發光二極體模組之操作方法，其中若該電壓源係為該交流電壓源，則在步 驟(a)之前係更包含：(a’)提供一橋式整流單元，以整流該交流電壓源為一直流電壓源。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的發光二極體模組之操作方法，在步驟(b)之後更包含：(c)整合該橋式整流單元、該發光二極體單元以及該積體電路單元以形成一系統封裝模組。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體模組之操作方法，在步驟(b)中，該控制器係判斷該些發光二極體串之順向電壓大小與該電壓大小之關係，以控制該至少兩個開關元件進而對該發光二極體單元提供分段變電流控制。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的發光二極體模組之操作方法，其中當該電壓大於該些發光二極體串之順向電壓時，該控制器則導通所對應之該開關元件，並截止其餘該些開關元件，進而對該發光二極體單元提供分段變電流控制。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體模組之操作方法，在步驟(b)中，該積體電路單元之該至少兩個定電流源數量係與該些發光二極體串數量相同。
  18. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體模組之操作方法，在步驟(b)中，該積體電路單元之該至少兩個開關元件數量係與該些發光二極體串數量相同。
  19. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體模組之操作方法，在步驟(b)中，其中每一該定電流源係與對應該開關元件電性串聯連接形成一串聯迴路，並且，該些串聯迴路係再電性並聯連接。
  20. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體模組之操作方法，在步驟(b)中，其中該至少兩個開關元件係為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)或雙載子接面電晶體(BJT)。
TW100123108A 2011-06-30 2011-06-30 發光二極體模組及其操作方法 TWI441560B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100123108A TWI441560B (zh) 2011-06-30 2011-06-30 發光二極體模組及其操作方法
JP2011202407A JP5479423B2 (ja) 2011-06-30 2011-09-15 発光ダイオードモジュールセット及びその操作方法
KR1020110094177A KR101365586B1 (ko) 2011-06-30 2011-09-19 발광 다이오드 모듈 및 그 조작방법
US13/281,409 US9420651B2 (en) 2011-06-30 2011-10-25 Light-emitting diode module and method for operating the same
EP11187047A EP2566299A3 (en) 2011-06-30 2011-10-28 Light-emitting diode module and method for operating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100123108A TWI441560B (zh) 2011-06-30 2011-06-30 發光二極體模組及其操作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201301949A TW201301949A (zh) 2013-01-01
TWI441560B true TWI441560B (zh) 2014-06-11

Family

ID=45023594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100123108A TWI441560B (zh) 2011-06-30 2011-06-30 發光二極體模組及其操作方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9420651B2 (zh)
EP (1) EP2566299A3 (zh)
JP (1) JP5479423B2 (zh)
KR (1) KR101365586B1 (zh)
TW (1) TWI441560B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2645818B1 (en) * 2012-03-30 2019-07-17 Nxp B.V. A circuit for driving leds
US9603211B2 (en) * 2013-09-29 2017-03-21 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd LED driver
KR102122363B1 (ko) * 2014-01-08 2020-06-12 삼성전자주식회사 발광장치 및 광원 구동장치
DE202015008006U1 (de) * 2015-11-19 2017-02-21 Zumtobel Lighting Gmbh Leuchtdiodenmodul und Beleuchtungsvorrichtung
US10002100B2 (en) 2016-02-02 2018-06-19 Xilinx, Inc. Active-by-active programmable device
CN109075787B (zh) * 2016-02-02 2022-04-29 赛灵思公司 有源接有源可编程器件
JP7003769B2 (ja) * 2018-03-22 2022-01-21 トヨタ自動車株式会社 車両用光源制御装置及び車両用光源制御プログラム
CN109618469A (zh) * 2019-01-28 2019-04-12 苏州菲达旭微电子有限公司 一种线性高功率因数驱动电路
KR102381384B1 (ko) 2021-09-13 2022-04-01 주식회사 웰랑 높은 전력 효율을 제공하는 led 구동 장치 및 이를 포함하는 조명 기기
KR102382016B1 (ko) * 2021-11-02 2022-04-04 주식회사 웰랑 높은 led 활용도를 제공하는 장치 및 이를 포함하는 조명 기기

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6975098B2 (en) * 2002-01-31 2005-12-13 Vlt, Inc. Factorized power architecture with point of load sine amplitude converters
US6989807B2 (en) * 2003-05-19 2006-01-24 Add Microtech Corp. LED driving device
US20060038803A1 (en) * 2004-08-20 2006-02-23 Semiconductor Components Industries, Llc LED control method and structure therefor
US7394210B2 (en) * 2004-09-29 2008-07-01 Tir Technology Lp System and method for controlling luminaires
US7081722B1 (en) * 2005-02-04 2006-07-25 Kimlong Huynh Light emitting diode multiphase driver circuit and method
CN101865438B (zh) 2005-06-28 2014-10-22 首尔伟傲世有限公司 用于交流电力操作的发光装置
US7317403B2 (en) * 2005-08-26 2008-01-08 Philips Lumileds Lighting Company, Llc LED light source for backlighting with integrated electronics
US20080001547A1 (en) * 2005-09-20 2008-01-03 Negru Sorin L Driving parallel strings of series connected LEDs
TWI378742B (en) * 2005-12-09 2012-12-01 Epistar Corp Multiphase driving method and device for ac_led
TWI433588B (zh) * 2005-12-13 2014-04-01 Koninkl Philips Electronics Nv 發光二極體發光裝置
TW200816868A (en) * 2006-09-18 2008-04-01 Vast View Technology Inc Light emitting diode (LED) driving system and method
JP5502475B2 (ja) * 2007-08-07 2014-05-28 ローム株式会社 光源の点灯または消灯制御装置
TWI384904B (zh) * 2008-09-05 2013-02-01 Macroblock Inc The driving circuit of the light emitting diode
JP2010109168A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Fuji Electric Systems Co Ltd Ｌｅｄ駆動装置、ｌｅｄ駆動方法および照明装置
TW201043089A (en) * 2009-05-22 2010-12-01 Advanced Connectek Inc AC light emitting diode circuit for enhancing the power factor
US8324840B2 (en) 2009-06-04 2012-12-04 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, method and system for providing AC line power to lighting devices
US7936135B2 (en) * 2009-07-17 2011-05-03 Bridgelux, Inc Reconfigurable LED array and use in lighting system
KR101062193B1 (ko) * 2009-07-17 2011-09-05 (주)칩앤라이트 스위치 컨트롤러를 이용한 엘이디 전원의 구동 장치
TW201105172A (en) * 2009-07-30 2011-02-01 Advanced Connectek Inc Light emitting diode (LED) device and driving method thereof
TW201111931A (en) 2009-09-18 2011-04-01 Starchips Technology Inc Lighting apparatus and method for using the same
TWI404454B (zh) 2009-10-14 2013-08-01 Analog Integrations Corp 具大操作電壓範圍之發光二極體驅動電路
EP2510749B1 (en) 2009-12-11 2013-09-25 Koninklijke Philips N.V. Driving modes for light circuits
EP2385748A1 (en) 2010-05-03 2011-11-09 GE Investment Co., Ltd. AC LED apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20130002155A1 (en) 2013-01-03
EP2566299A2 (en) 2013-03-06
US9420651B2 (en) 2016-08-16
EP2566299A3 (en) 2013-04-03
KR20130004021A (ko) 2013-01-09
JP5479423B2 (ja) 2014-04-23
JP2013016450A (ja) 2013-01-24
KR101365586B1 (ko) 2014-02-20
TW201301949A (zh) 2013-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI441560B (zh) 發光二極體模組及其操作方法
US8664876B2 (en) Lighting device with optical pulsation suppression by polyphase-driven electric energy
TWI583254B (zh) 可操控多相無效電能之固態發光裝置
WO2015024529A1 (zh) Led交流驱动电路
CN102223748A (zh) 一种交流供电的led灯驱动方法和驱动电源
CN102270626B (zh) 多晶封装发光二极管
CN101883463A (zh) 恒流式ac led(交流二极管)照明电路
CN2624578Y (zh) 一种交直流两用的led灯
CN102883495A (zh) 发光二极管模块及其操作方法
CN103731964A (zh) 一种三相交流驱动led的集成封装光源结构
TWI569683B (zh) A device for driving a high voltage light emitting diode string
CN202364422U (zh) Led恒流调光电源系统
TWI468074B (zh) AC LED lights
KR20120054517A (ko) 발광 다이오드의 구동 방법 및 장치
US9066378B2 (en) Lighting device with optical pulsation suppression by polyphase-driven electric energy
CN210107095U (zh) 一种多阶cob光引擎
CN201860476U (zh) 恒流式ac led(交流二极管)照明装置
US8441198B2 (en) Method and device for driving light-emitting diode
US20140167649A1 (en) Double-Output High-Efficiency LED Light-Modulating Circuit
KR101597547B1 (ko) 전류 편차를 개선한 교류 직결형 발광 다이오드 구동 장치
CN103857142A (zh) 混合型led照明电路及其控制策略
WO2013149582A1 (zh) Led工作模式控制装置
TW201519692A (zh) 利用多相位交流電源的發光二極體之照明裝置
JP2012222264A (ja) 発光ダイオードの駆動装置
TWM486008U (zh) 節能式發光照明裝置