TWI664874B - 無線電源驅動之ｌｅｄ結構及其顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種無線電源驅動之LED結構及其顯示裝置，此LED係利用外界的電場及磁場轉化為工作電源後發光，LED內設置有驅動IC、接收單元及發光單元可直接固晶封裝於LED殼體內，接收單元可用於接收電場、磁場及控制訊號，驅動IC中則設置有轉換機制及驅動機制來控制發光單元，同時藉由內部各元件的排列配置，可組成緊密度高且無需有線電源之LED，並有效縮小使用空間並省卻接腳來降低生產成本。

Description

無線電源驅動之LED結構及其顯示裝置

本發明為一種LED結構，此LED更特別為一種以電場或磁場驅動燈串和或顯示屏之LED結構，可應用於各種的LED顯示裝置或燈串及特殊光影的顯示效果。

電磁波是由同相振盪且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式傳遞能量和動量，其傳播方向垂直於電場與磁場構成的平面，電磁輻射的載體為光子，不需要依靠介質傳播，在真空中的傳播速度为光速，電磁輻射系按照頻率分類，可包括有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線，充斥在我們的周遭。

但目前大部分的能量傳輸，仍需仰賴有線系統，例如以LED為例：LED的工作電源仍需要連接到電池或是變壓器結構，變壓器結構龐大不易攜帶，而電池易因為氧化或是化學作用損壞造成環境污染，且電力的供應上有限制，且電池與LED的尺寸上還是有一定比例的差距，也容易產生防水及更換上種種的問題。

故如何將LED結構及其顯示裝置進一步加以改良，藉由電力來源的取得改善，來達到有效節約整體的空間運用並簡化成為最精簡的尺寸，實為一亟具產業價值之技術課題。

如前所述目前LED結構運用電力上實有不便利的缺點，有鑑於此，本發明為求進一步改善，揭露一種無線電源驅動之LED結構及其顯示裝置，其目的在於利用外界的電場及磁場轉化為工作電源後提供給LED產生光源之用，LED內設置有驅動單元、接收單元及發光單元可直接固晶封裝於LED殼體內，接收單元可用於接收電場、磁場及控制訊號，驅動單元中則設置有轉換機制及驅動機制來控制發光單元，同時藉由內部各元件的排列配置，可組成緊密度高且無需有線電源之LED，並有效縮小使用空間並省卻接腳來降低生產成本。

有關本發明之詳細內容及技術，茲就配合圖式說明如下。

1‧‧‧無線電源驅動之LED

2‧‧‧電磁波來源端

3‧‧‧主控制端

10‧‧‧驅動IC

11‧‧‧電力單元

12‧‧‧解調變單元

13‧‧‧編碼單元

14‧‧‧控制單元

20‧‧‧發光單元

21‧‧‧第一LED晶片

22‧‧‧第二LED晶片

23‧‧‧第三LED晶片

30‧‧‧接收單元

31‧‧‧第一天線

32‧‧‧第二天線

101‧‧‧第一連接端

102‧‧‧第二連接端

111‧‧‧檢波器

112‧‧‧比較電路

113‧‧‧儲存單元

114‧‧‧穩壓電路

121‧‧‧振盪器

122‧‧‧運算放大器

123‧‧‧解調變電路

131‧‧‧邏輯單元

132‧‧‧位置編碼器

133‧‧‧位置暫存器

141‧‧‧計數暫存器

142‧‧‧資料暫存器

143‧‧‧輸出暫存器

G‧‧‧接地端

第1A圖為本發明無線電源驅動之LED結構的系統示意(1)圖；第1B圖為本發明無線電源驅動之LED結構的系統示意(2)圖；第2A圖為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC正面示意圖；第2B圖為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC背面示意圖；第3圖為本發明無線電源驅動之LED結構的封裝結構示意圖；第4圖為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(1)圖；第5圖為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(2)圖；第6圖為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(3)圖；第7圖為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(4)圖；第8圖為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(5)圖； 第9圖為本發明無線電源驅動之LED結構之顯示裝置實施架構圖。

根據本發明所揭示無線電源驅動之LED結構，請先參閱「第1A圖」所示，其為本發明無線電源驅動之LED結構的系統示意(1)圖。

本發明所揭示無線電源驅動之LED結構，其中LED結構中包含有驅動IC10、發光單元20及接收單元30，接收單元30用以接收外界的電場及磁場與無線控制訊號後傳送到驅動IC10，驅動IC10則將電場及磁場轉換為工作電源，並依據無線控制訊號加以運算生成控制訊號後傳送到發光單元20，發光單元20則依據控制訊號來產生光源，發光單元可為任何光色的LED晶片，當然在不違反同一發明精神下，實施態樣更可以有以下變化，其中接收單元30更包含第一天線31及第二天線32，第一天線31用以接收外界電場及磁場，第二天線32用以接收無線控制訊號，而發光單元20可以包含至少一個LED晶片，圖中則包含有第一LED晶片21、第二LED晶片22及第三LED晶片23，前述的實施態樣請參照「第1B圖」所示，其為本發明無線電源驅動之LED結構的系統示意(2)圖。

接下來請繼續參照第2A圖，係為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC正面示意圖；其中第一LED晶片21、第二LED晶片22及第三LED晶片23，則分別設置有第一電極及第二電極，圖中可以看出第一LED晶片21、第二LED晶片22及第三LED晶片23直接黏貼固定在驅動IC10之上，並與驅動IC10的控制端電性連接，而驅動IC10背面則設置有第一連接端101及第二連接端102，可用於與接收單元30電性連接後，然後灌入可透光材質的混光膠完成封裝，如此則可減少接腳打線接合(wire bonding)的數量，前述前構 可參照第2B圖，係為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC背面示意圖。

接下來請繼續參照第3圖，係為本發明無線電源驅動之LED結構的封裝結構示意圖；前述實施例中的無線電源驅動之LED1結構不需任何對外的接腳，LED結構之中包含有：驅動IC10、發光單元及接收單元設置於殼體內部，驅動IC10則直接黏貼於殼體之內，並與接收單元電性連接，接收單元可包含有第一天線31及第二天線32，可選用體積微小的透明導電片ITO來製作為高頻天線，發光單元可包含至少一個LED晶片，實施例中有第一LED晶片21、第二LED晶片22及第三LED晶片23，可分別為紅光(R)晶片、綠光(G)晶片及藍光(B)晶片，則直接黏貼固定在驅動IC10之上，並與驅動IC10的控制端電性連接，然後灌入可透光材質的混光膠完成封裝。

接下來請繼續參照第4圖，係為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(1)；本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC10中可包含有：電力單元11、解調變單元12、編碼單元13及控制單元14，電力單元11用以連接第一天線31，以將電場及磁場轉換為工作電源，而解調變單元12則與電力單元11及第二天線32連接，解調變單元12用以將無線控制訊號加以放大並解調變為一控制訊號，編碼單元13則與解調變單元12連接，編碼單元13用以辨識及編成LED之網際協定位址(IP Address)，控制單元14與編碼單元13連接，控制單元14則用以計數及暫存LED之資訊，並將控制訊號傳送至發光單元。

請繼續參照第5圖，為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(2)圖；本發明無線電源驅動之LED結構的電力單元11中可包含有：檢波器111、比較電路112、儲存單元113及穩壓電路114，各工作單位皆連接有接地端G，其中檢波器111與接收單元之第一天線31連接，檢波器111用於對電場及磁場掃頻並進行檢波後轉換成一工作電源，比較電路112與檢波器111連接，比較電路112用以來比較所接收到各電場及磁場的強度，而儲存單元113與檢波器111連接，儲存單元113可為一電容用於儲存工作電源，而穩壓電路114與儲存單元113連接，穩壓電路114則用以穩定工作電源，使工作電源不會超過誤差幅度來保護驅動IC及發光單元。

接下來請繼續參照第6圖，係為本發明本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(3)圖；本發明無線電源驅動之LED結構的解調變單元12中包含有：振盪器121、運算放大器122及解調變電路123，振盪器121與電力單元11連接，振盪器121用以產生LED內部工作所需的振盪頻率，而運算放大器122與振盪器121及解調變電路123連接，運算放大器122則用於放大由第二天線32所接收的無線控制訊號，解調變電路123與運算放大器122連接，解調變電路123用以將無線控制訊號加以解調變為LED內部的控制訊號。

接下來請繼續參照第7圖，係為本發明本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(4)圖；本發明無線電源驅動之LED結構的編碼單元13中包含有：邏輯單元131、位置編碼器132及位置暫存器133，其中邏輯單元131與解調變單元12連接，邏輯單元131用以辨識及運算此控制訊號，位置編碼器132則與邏輯單元131連接，位置編碼器132用以編成LED之一網際協定位址(IP Address)，位置暫存器133與位置編碼器132連接，位置暫存器133用以暫存此LED之網際協定位址(IP Address)並傳送至邏輯單元131之中。

接下來請繼續參照第8圖，係為本發明無線電源驅動之LED結構的驅動IC系統架構(5)圖本發明無線電源驅動之LED結構的控制單元14中包含有：計數暫存器141、資料暫存器142及輸出暫存器143，計數暫存器141與編碼單元13連接，計數暫存器141用以計數、位移並暫存此控制訊號，資料暫存器142與計數暫存器141連接，資料暫存器142用以暫存LED之資訊，而輸出暫存器143與資料暫存器142連接，輸出暫存器143用以暫存控制訊號並傳送至發光單元20，藉由對第一LED晶片21、第二LED晶片22及第三LED晶片23的電流控制，可以對紅光(R)晶片、綠光(G)晶片及藍光(B)晶片產生出不同的混光效果。

接下來請繼續參照第9圖，係為本發明無線電源驅動之LED結構之顯示裝置實施架構圖；圖中可以看出複數個無線電源驅動之LED1結構可以組成一顯示裝置，此顯示裝置中的LED則完全不需仰賴線路來取得工作電源，而可以直接對電磁波來源端2來接收外部的電場或磁場，並進行掃頻來選擇強度最大的來源端接收後，將外部的電場或磁場檢波轉換成為LED的工作電源，而顯示裝置的操控則視主控制端3所發射的無線控制訊號，其中主控制端3可以是通訊裝置中的流動應用程式(APP)，或是一個頭端的發射模組。

透過主控制端3發射的無線控制訊號，可以使顯示裝置達成以下變化：單色光源控制(紅、綠、藍、黃、白等光源)、亮度明暗調整、色澤變換(快速及慢速)、閃動及漸變等，甚至可利用脈衝寬度變調(PWM)方式來操控多數的LED組成顯示裝置，由於各無線電源驅動之LED1的驅動IC中都設置有內建IP，所以可以達成數位多通道(Digital Multiplex；DMX)的控 制處理，或是將各LED視為像素來達成操控螢幕一樣的原理。

故運用本發明所揭露的無線電源驅動之LED結構，可組成大型的LED顯示裝置或是燈串，其中各LED之間更利用內建IP以無線級聯控制方式連接，並依實際需要分別實現無線設置及無線操控的應用形式，彈性滿足市場需要，無線控制訊號可從外部連接大型的主控制端來產生，控制訊號中包含有控制紅光(R)、綠光(G)及藍光(B)晶片的串行數據，而使各LED同步運作的振盪週期則由驅動IC自行震盪產生，並運用脈衝寬度變調(Pulse Width Modulation；PWM)方式對LED晶片進行控制；透過前述的方式，設計者即可連接多量的LED來形成大型顯示裝置，不需擔心有線電力連接鋪設的問題，且本發明之LED內建有整合驅動機制的驅動IC且不需對外接腳，所以可有效的縮減各LED之間距，讓各LED之間的排列更緊密，進而使大型顯示幕呈現出更細緻的圖像。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，如LED的型態可以是圓型、橢圓型、圓柱型、方型或表面安裝元件(surface-mount devices；SMD)型態，又或是LED的光色亦不以全彩為限，其單色LED亦可運用本發明來達成封裝及組成顯示系統，又或是無線控制訊號可以是藍芽或是WIFI等各種型式，而外界電場及磁場之頻率可為900M、1800M或是2.4Ghz，但並不以特定頻率為限；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。

Claims (7)

1. 一種無線電源驅動之LED結構，該LED結構更包含有：一接收單元，該接收單元更包含至少一高頻天線，該接收單元用以接收一外界的電場及磁場與一無線控制訊號；一驅動IC，該驅動IC與該接收單元相連接，該驅動IC用以將該電場及磁場轉換為一工作電源，並依據該無線控制訊號加以運算生成一控制訊號；及一發光單元，該發光單元更包含至少一LED晶片，該發光單元用以接收該控制訊號後產生一光源；其中該驅動IC更包含有：一電力單元，該電力單元用以將該電場及磁場轉換為該工作電源；一解調變單元，該解調變單元與該電力單元連接，該解調變單元用以將該無線控制訊號加以放大並解調變為該控制訊號；一編碼單元，該編碼單元與該解調變單元連接，該編碼單元用以辨識及編成該LED之一網際協定位址(IP Address)；及一控制單元，該控制單元與該編碼單元連接，該控制單元用以計數及暫存資訊，並將該控制訊號傳送至該發光單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述無線電源驅動之LED結構，其中該接收單元更包含一第一天線及一第二天線，該第一天線及該第二天線用以接收該電場及磁場及該無線控制訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述無線電源驅動之LED結構，其中該發光單元更包含有一紅光(R)、一綠光(G)及一藍光(B)晶片。
4. 如申請專利範圍第1項所述無線電源驅動之LED結構，其中該電力單元更包含有：一檢波器，該檢波器與該接收單元連接，該檢波器用以對該電場及磁場進行檢波後轉換成該工作電源；一比較電路，該比較電路與該檢波器連接，該比較電路用以比較該電場及磁場的強度；一儲存單元，該儲存單元與該檢波器連接，該儲存單元用以儲存該工作電源；及一穩壓電路，該穩壓電路與該儲存單元連接，該穩壓電路用以調控該工作電源之一誤差幅度。
5. 如申請專利範圍第1項所述無線電源驅動之LED結構，其中該解調變單元更包含有：一振盪器，該振盪器與該電力單元連接，該振盪器用以產生一振盪頻率；一運算放大器，該運算放大器與該振盪器及該接收單元連接，該運算放大器用以放大該無線控制訊號；及一解調變電路，該解調變電路與該運算放大器連接，該解調變電路用以將該無線控制訊號加以解調變為該控制訊號。
6. 如申請專利範圍第1項所述無線電源驅動之LED結構，其中該編碼單元更包含有：一邏輯單元，該邏輯單元與該解調變單元連接，該邏輯單元用以辨識及運算該控制訊號；一位置編碼器，該位置編碼器與該邏輯單元連接，該位置編碼器用以編成該LED之網際協定位址(IP Address)；及一位置暫存器，該位置暫存器與該位置編碼器連接，該位置暫存器用以暫存該網際協定位址(IP Address)並傳送至該邏輯單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述無線電源驅動之LED結構，其中該控制單元更包含有：一計數暫存器，該計數暫存器與該編碼單元連接，該計數暫存器用以計數、位移並暫存該控制訊號；一資料暫存器，該資料暫存器與該計數暫存器連接，該資料暫存器用以暫存該LED之資訊；及一輸出暫存器，該輸出暫存器與該資料暫存器連接，該輸出暫存器用以暫存該控制訊號並傳送至該發光單元。