利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置的製作方法

2023-06-17 12:29:56

專利名稱：利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型有關一種利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，特別是關於 一種利用交流驅動及均流元件以使流經每一個發光二極體燈串的電流相同，以達到平衡點 燈電路。
背景技術：
由於發光二極體(light emitting diode, LED)具有響應速度快、節能、安全、 壽命長與體積小等多項優點，使許多廠商開始研製LED背光源，取代冷陰極螢光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)，目前LED早已成為日常生活中不可或缺的光電元件，在 高度資訊化與材料進步而使LED的亮度更高的時代裡，LED的應用領域也越來越廣，目前已 經逐漸被背光板與顯示器領域接納為主流。一般而言，若以發光二極體燈管作為背光光源，電子設備的背光源是利用多根並 聯發光二極體燈管。由於發光二極體燈管是由點光源組成線光源，因此需使用到多顆發光 二極體，而每一顆發光二極體會因製程而產生些許的差異，使通過每一顆發光二極體的電 流會有所不同，故有亮度不均勻的問題。目前發光二極體燈管使用直流電源來驅動，為了使 每一根發光二極體燈管的亮度均等，必須在每一根發光二極體燈管上加裝開關元件，來控 制流經每一顆發光二極體的直流電流相同，以解決亮度不均勻的問題；然而，此方法仍造成 成本上的增加。有鑑於此，本實用新型遂提出一種利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝 置，以改善存在於先前技術中的該些缺失。
發明內容本實用新型的主要目的在於提供一種利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈 裝置，讓固定的交流電流流經每一發光二極體燈串，以達到發光二極體亮度的均勻性。為達到上述目的，本實用新型提供了一種利用均勻交流電流驅動發光二極體的點 燈裝置，包括至少二發光二極體模塊，每一該發光二極體模塊包含一組並聯的第一極性發光二 極管燈串與第二極性發光二極體燈串；及至少二均流元件，每一該均流元件電氣連接每一該發光二極體模塊，該均流元件 接收一正弦波的交流電壓，通過該交流電壓來交替驅動該第一極性發光二極體燈串及該第 二極性發光二極體燈串點燈。實施時，該二均流元件為均流電感。實施時，該二均流元件為均流電容。實施時，本實用新型所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，更包 括一諧振電路，該諧振電路電氣連接二該均流元件，該諧振電路接收一方波脈波信號，並將 該方波脈波信號濾波諧振為該交流電壓，將該交流電壓提供予二該均流元件。[0012]實施時，該諧振電路為一半橋諧振電路，包含一諧振電容及一諧振電感，該諧振電 感串聯於該諧振電容及二該均流元件。實施時，該諧振電路為一半橋諧振電路，包含一諧振電容及一諧振電感，該諧振電 感串聯該諧振電容後，再並聯於二該均流元件。實施時，該諧振電路為一全橋諧振電路，包含二諧振電容及二諧振電感，每一該諧 振電感分別串聯於每一該諧振電容及二該均流元件。實施時，該諧振電路為一全橋諧振電路，包含二諧振電容及二諧振電感，每一該諧 振電感分別串聯於每一該諧振電容後，再並聯於該發光二極體模塊。實施時，本實用新型所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，更包 括一變壓器，該變壓器包含一次側與二次側，該諧振電路位於該一次側，二該均流元件及二 該發光二極體模塊位於該二次側。實施時，該交流電壓輸出為正半周電壓時，驅動該第一發光二極體燈串點燈，該交 流電壓輸出為負半周電壓時，驅動該第二發光二極體燈串點燈。與現有技術相比，本實用新型提供一種利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈 裝置，包括至少二發光二極體模塊及至少二均流元件，每一發光二極體模塊包含一組並聯 的第一極性發光二極體燈串與第二極性發光二極體燈串，每一均流元件電氣連接每一發光 二極體模塊，均流元件接收一正弦波的交流電壓，通過交流電壓來交替驅動第一極性發光 二極體燈串及第二極性發光二極體燈串點燈。底下通過具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易了解本實用新型的目 的、技術內容、特點及其所達成的功效。

圖1為本實用新型的電路架構圖；圖2為本實用新型的半橋諧振點燈裝置的示意圖；圖3為本實用新型的全橋諧振點燈裝置的示意圖；圖4為本實用新型應用均流電感點燈的第一實施例的示意圖；圖5為本實用新型應用均流電感點燈的第二實施例的示意圖；圖6為本實用新型應用均流電感點燈的第三實施例的示意圖；圖7為本實用新型應用均流電容點燈的第一實施例的示意圖；圖8為本實用新型應用均流電容點燈的第二實施例的示意圖；圖9為本實用新型應用均流電容點燈的第三實施例的示意圖；圖10為本實用新型具有變壓器的點燈裝置的示意圖。附圖標記說明10_發光二極體模塊；12-均流元件；14-第一極性發光二極體燈 串；16-第二極性發光二極體燈串；18-諧振電容；20-諧振電感；22-均流電感；26-均流電 容；28-變壓器；30- —次側；32- 二次側。
具體實施方式
請參閱圖1，為本實用新型的電路架構圖。點燈裝置包含至少二發光二極體模塊 10及至少二均流元件12，每一發光二極體模塊10包含一組並聯的第一極性發光二極體燈串14與第二極性發光二極體燈串16，且其兩者極性相反，其中發光二極體燈串由多顆發光 二極體元件串聯連接而成。二均流元件12為相同電感值的二均流電感或相同電容值的二 均流電容，每一均流元件12電氣連接每一發光二極體模塊10，均流元件12接收一正弦波的 交流電壓，通過交流電壓來交替驅動第一極性發光二極體燈串及第二極性發光二極體燈串 點燈。由於均流元件的阻抗值遠大於發光二極體元件的阻抗值3倍以上，藉此，通過的第一 極性發光二極體燈串14與第二極性發光二極體燈串16的燈串電流主要被均流元件12和 發光二極體模塊10的跨壓所決定，故每串發光二極體燈串之間的阻抗差異幾乎可被忽略。 因此，每一個發光二極體燈串的電流都會相等，達到亮度均勻之效。有效解決先前技術因電 流不均致使發光二極體有亮度不均勻及色差的問題。請參閱圖2，其與圖1不同在於增設一半橋諧振電路，其包含一諧振電容18及一 諧振電感20，諧振電感20串聯於諧振電容18及均流元件12之間。半橋諧振電路接收高頻 方波輸入的一交流脈波信號，且交流脈波信號的基本頻率與諧振電容18及諧振電感20的 諧振頻率相近，因此經諧振電容18及諧振電感20諧振濾掉高頻信號成分後，可減少電路元 件的損耗及降低電磁幹擾的問題，且經濾波諧振後產生正弦波或梯型波的一交流電壓，通 過均流元件12將交流電壓所輸出的正半周電壓驅動正向偏壓的第一極性發光二極體燈串 14發光，交流電壓所輸出的負半周電壓驅動正向偏壓的第二極性發光二極體燈串16發光， 藉此可完成利用交流輸入來交替驅動發光二極體點燈的目的。除了上述應用半橋諧振電路 之外，如圖3所示，增設一全橋諧振電路，其包含二諧振電容18及二諧振電感20，二諧振電 感20分別串聯均流元件12，再分別串聯諧振電容18，應用於並聯多個發光二極體模塊10， 例如大尺寸熒幕或電視牆等。上述的至少二均流元件12為相同電感值的二均流電感或相同電容值的二均流電 容，請參閱圖4，在本實施例中，至少二均流元件以二均流電感22為例說明，其介於諧振電 容18與發光二極體模塊10之間，且諧振電容18和均流電感22形成具諧振濾波的功能的 諧振電路，在此實施例中，以兩組並聯發光二極體模塊10為例說明，於每一組發光二極體 模塊10串聯有一均流電感22，而每一均流電感22為相同的電感值。其中每一組發光二極 管模塊10具有並聯的第一極性發光二極體燈串14與第二極性發光二極體燈串16。當然 亦可視需求增設多個均流電感22來搭配多組並聯的發光二極體模塊10例如製作大尺寸的 顯示器的背光源。諧振電路接收高頻方波輸入的一交流脈波信號，經諧振電容18及均流電 感22諧振濾掉高頻信號成分後，產生正弦波或梯形波的一交流電壓。由於均流電感22的 阻抗值需遠大於發光二極體元件的阻抗值1. 5倍以上，因此通過第一極性發光二極體燈串 14與第二極性發光二極體燈串16的電流主要被均流電感22和發光二極體模塊10的跨壓 所決定。當多組發光二極體模塊10同時並聯在一起驅動時，只要均流電感22感值固定，每 一個發光二極體燈串的電流都會相等。換言之，當交流電壓所輸出的正半周電壓驅動正向 偏壓的第一極性發光二極體燈串14發光，交流電壓所輸出的負半周電壓驅動正向偏壓的 第二極性發光二極體燈串16發光，於交替驅動點燈過程中，會因每一發光二極體燈串的電 流一致，即可達到亮度均勻之效，進而有效解決先前技術因電流不均致使發光二極體有亮 度不均勻及色差的問題。請參閱圖5，其與圖4不同在於增設一諧振電感20與諧振電容18串接。諧振電 感20、諧振電容18和均流電感22共同形成諧振電路來達到濾波功能。由於均流電感22在多組並聯的發光二極體模塊10時，參與諧振的等效電感值會迅速下降，導致諧振頻率難以 利用諧振電容18做調整，故加入諧振電感20後，諧振頻率可以通過調整諧振電感20的電 感值做大範圍的頻率調整。請同時參閱圖6，將諧振電容18和諧振電感20形成的串聯諧 振，更換成由諧振電感20和諧振電容18所形成的並聯諧振，由於串聯諧振電路並無升壓功 能，因此使用並聯諧振電路取代串聯諧振電路時，可以使電路有升壓功能。請參閱圖7，其與圖4不同之處在於將二均流電感22置換成二均流電容26，將諧 振電容18置換成諧振電感20以達到電容電感諧振轉換之效。使用均流電容26，可使第4 圖整體電路中的所需電感數目從數顆電感減少成一顆電感。由於電感為繞線元件，成本較 高，利用均流電容26作為均流元件，可有效的降低成本，增加產品競爭力。請參閱圖8，其與圖7不同在於增設一諧振電容18並與諧振電感20串接。諧振 電容18、諧振電感20和均流電容26共同形成諧振電路來達到濾波功能。由於均流電容26 在多組並聯的發光二極體燈模塊10時，參與諧振的等效電容值會迅速上升，導致諧振頻率 難以調整，加入諧振電容18後，諧振頻率可以通過調整諧振電容18的電容值做較大範圍的 調整。請同時參閱圖9，將諧振電容18和諧振電感20形成的串聯諧振，更換成由諧振電感 20和諧振電容18所形成的並聯諧振，由於串聯諧振電路並無升壓功能，因此使用並聯諧振 電路取代串聯諧振電路時，可以使電路有升壓功能。上述的實施例不論是串聯或並聯諧振交流驅動點燈電路，皆可增設一變壓器，作 為電壓轉換及隔離信號(例如高頻信號或是雜訊等)的功能。在此以第4圖的電路架構來 衍生出具有變壓器之為例說明，如圖10所示，增設一變壓器28，其具有一次側30和二次側 32。利用變壓器28的一次側30作為諧振電感使用，並與諧振電容18串聯形成具諧振濾波 的功能的諧振電路，兩組並聯的發光二極體模塊10位於二次側32，且發光二極體模塊10串 聯有均流電感22。諧振電路接收交流脈波信號，經濾波諧振後產生交流電壓，當一次側30 的輸入交流電壓為正值，則感應二次側32的輸入交流電壓亦為正值，換言之，當輸入電壓 為正半周時，變壓器28的二次側32的上端為正，下端為負，經變壓器28將交流電壓進行電 壓轉換與隔離高頻信號後，交流電流流經均流電感22至正向偏壓的第一極性發光二極體 燈串14以驅動點燈。當輸入交流電壓為負半周時，變壓器28的二次側32的上端為負，下 端為正，經變壓器28將交流電壓進行電壓轉換與隔離高頻信號後，交流電流流經均流電感 22至正向偏壓的第二極性發光二極體燈串16以驅動點燈；藉此可完成利用交流輸入來交 替驅動發光二極體點燈的目的。再者，通過的第一極性發光二極體燈串14及第二極性發光 二極體燈串16的電流主要被均流電感22和發光二極體模塊10的跨壓所決定。因此，當多 組發光二極體模塊同時並聯在一起驅動時，只要均流電感22感值固定，每一個發光二極體 燈串的電流都會相等，藉以達到定電流的交流驅動發光二極體點燈的功效。以上所述的實施例僅為說明本實用新型的技術思想及特點，其目的在使熟習此項 技藝的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，當不能以之限定本實用新型的專利範 圍，即大凡依本實用新型所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本實用新型的 專利範圍內。
權利要求一種利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於，包括至少二發光二極體模塊，每一該發光二極體模塊包含一組並聯的第一極性發光二極體燈串與第二極性發光二極體燈串；及至少二均流元件，每一該均流元件電氣連接每一該發光二極體模塊，該均流元件接收一正弦波的交流電壓，通過該交流電壓來交替驅動該第一極性發光二極體燈串及該第二極性發光二極體燈串點燈。
2.如權利要求1所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 該二均流元件為均流電感。
3.如權利要求1所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 該二均流元件為均流電容。
4.如權利要求1所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 更包括一諧振電路，該諧振電路電氣連接二該均流元件，該諧振電路接收一方波脈波信號， 並將該方波脈波信號濾波諧振為該交流電壓，將該交流電壓提供予二該均流元件。
5.如權利要求4所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 該諧振電路為一半橋諧振電路，包含一諧振電容及一諧振電感，該諧振電感串聯於該諧振 電容及二該均流元件。
6.如權利要求4所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 該諧振電路為一半橋諧振電路，包含一諧振電容及一諧振電感，該諧振電感串聯該諧振電 容後，再並聯於二該均流元件。
7.如權利要求4所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 該諧振電路為一全橋諧振電路，包含二諧振電容及二諧振電感，每一該諧振電感分別串聯 於每一該諧振電容及二該均流元件。
8.如權利要求4所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 該諧振電路為一全橋諧振電路，包含二諧振電容及二諧振電感，每一該諧振電感分別串聯 於每一該諧振電容後，再並聯於該發光二極體模塊。
9.如權利要求4所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 更包括一變壓器，該變壓器包含一次側與二次側，該諧振電路位於該一次側，二該均流元件 及二該發光二極體模塊位於該二次側。
10.如權利要求1所述的利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，其特徵在於， 該交流電壓輸出為正半周電壓時，驅動該第一發光二極體燈串點燈，該交流電壓輸出為負 半周電壓時，驅動該第二發光二極體燈串點燈。
專利摘要本實用新型提供了一種利用均勻交流電流驅動發光二極體的點燈裝置，應用於二組以上並聯的發光二極體模塊，每一發光二極體模塊前串聯相同電感值或電容值的均流元件，發光二極體模塊包含一組並聯的第一極性發光二極體燈串與第二極性發光二極體燈串，通過均流元件接收交流電壓，來交替驅動該第一極性發光二極體燈串及該第二極性發光二極體燈串點燈。利用均流元件與發光二極體的阻抗值差異，提供均勻且穩定的電流予並聯的發光二極體模塊，達到亮度均勻之效。
文檔編號H05B37/02GK201718092SQ201020219259
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者劉元平, 魏道金 申請人:金威貿易有限公司;威遠科技股份有限公司