發(fā)光二極管模塊及其操作方法

專利名稱：發(fā)光二極管模塊及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其操作方法，尤其涉及一種發(fā)光二極管模塊及其操作方法。
背景技術(shù)：
交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(AC LED)是近來(lái)備受矚目的照明技術(shù)，除能兼容于傳統(tǒng)照明之外，更能大幅降低傳統(tǒng)式直流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(DC LED)的散熱問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能減碳與提升整體發(fā)光面積的目的。交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的線路設(shè)計(jì)一般分成兩種方式第一種為反向并聯(lián)結(jié)構(gòu)(配合參見(jiàn)圖1A);第二種為橋式整流結(jié)構(gòu)(配合參見(jiàn)圖1B)。對(duì)于反向并聯(lián)結(jié)構(gòu)而言，該些LED微晶粒是為雙向微晶粒結(jié)構(gòu)，并且，將該些LED微晶粒以蝕刻至底部基板方式，再分割為多個(gè)微晶粒并施以絕緣，之后再以金屬架橋(metal bridge)將兩個(gè)微晶粒正負(fù)反接并聯(lián)為一組，而通過(guò)N組串接組成交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。由于此結(jié)構(gòu)的操作是利用兩個(gè)正負(fù)反接并聯(lián)，因此總共需要2*N個(gè)LED微晶粒。然而，在交流電壓源驅(qū)動(dòng)下，正負(fù)半周期交替供電時(shí)，只有一半的LED微晶粒同時(shí)發(fā)光，因此，就反向并聯(lián)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，LED微晶粒的瞬時(shí)發(fā)光面積以及利用率不高。對(duì)橋式整流結(jié)構(gòu)而言，將微晶粒采用橋式電路結(jié)構(gòu)連接，依據(jù)適當(dāng)?shù)腖ED數(shù)量，配置出電壓電流曲線與輸入功率，就可通過(guò)交流電壓源驅(qū)動(dòng)。雖然此結(jié)構(gòu)的操作可提高瞬時(shí)發(fā)光面積，然而，在交流電壓源驅(qū)動(dòng)下，正負(fù)半周期交替供電時(shí)，僅有共橋臂上的LED微晶粒能夠全周期發(fā)光，其余橋臂上的微晶粒僅存在任一半周期發(fā)光，而在另一半周期則為熄滅狀態(tài)(也即四橋臂上的LED微晶粒成對(duì)輪流發(fā)光)，因此，就橋式整流結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，LED微晶粒的利用率也不甚理想。請(qǐng)參見(jiàn)圖2A為現(xiàn)有技術(shù)具有橋式整流的交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的電路圖，以及圖2B為圖2A電路結(jié)構(gòu)的波形示意圖。如圖2A所示，該些發(fā)光二極管微晶粒是經(jīng)由一外部交流電壓源Vac供電，并且，該外部交流電壓源Vac是通過(guò)一橋式整流單元(未標(biāo)示)整流為一直流電壓源(未標(biāo)示)。該些發(fā)光二極管微晶粒是由該直流電壓源驅(qū)動(dòng)，并提供一定電流控制。由于該些發(fā)光二極管為串聯(lián)架構(gòu)，因此，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓需要大于該些發(fā)光二極管的順向電壓總和時(shí)，該些發(fā)光二極管才會(huì)被點(diǎn)亮。如圖2B所示，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓大于該些順向電壓總和時(shí)，即到達(dá)一導(dǎo)通角度Θ on,隨著該外部交流電壓源Vac增加，該驅(qū)動(dòng)電壓也增力口，而該些發(fā)光二極管持續(xù)點(diǎn)亮，并且該些發(fā)光二極管所流經(jīng)的電流大小是為一定電流Ic的大小。然而，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓小于該些順向電壓總和時(shí)，則無(wú)法驅(qū)動(dòng)該些發(fā)光二極管點(diǎn)亮。以半周期來(lái)說(shuō)，該些發(fā)光二極管的點(diǎn)亮?xí)r間區(qū)間Ge是由該導(dǎo)通角度θ on開(kāi)始，直到一截止角度Θ off為止。因此，就橋式整流的交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，發(fā)光效率太低是其最大的缺點(diǎn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管模塊及其操作方法，能夠通過(guò)分段定電流控制或分段變電流控制以提高發(fā)光效率并增加發(fā)光二極管的利用率，并通過(guò)系統(tǒng)封裝模塊技術(shù)，以簡(jiǎn)化封裝工藝，并小型化該發(fā)光二極管模塊以克服現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管模塊，通過(guò)一電壓源供電。該發(fā)光二極管模塊包含一發(fā)光二極管單元以及一集成電路單元。該發(fā)光二極管單元電性連接該電壓源，并通過(guò)該電壓源所驅(qū)動(dòng)。該發(fā)光二極管單元包含多個(gè)發(fā)光二極管串，并且每一發(fā)光二極管串電性串聯(lián)連接。該集成電路單元電性連接該電壓源與該發(fā)光二極管單元，并由該電壓源供電。該集成電路單元包含至少一個(gè)定電流源、至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件以及一控制器。該控制器電性連接該至少一個(gè)定電流源與該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件，通過(guò)判斷該電壓源的大小，以控制該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件進(jìn)而對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段定電流控制或分段變電流控制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管模塊的操作方法，該發(fā)光二極 管模塊通過(guò)一電壓源供電。該操作方法包含下列步驟提供一發(fā)光二極管單元，包含多個(gè)電性串聯(lián)連接的發(fā)光二極管串。提供一集成電路單元，包含至少一個(gè)定電流源、至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件以及一控制器，通過(guò)判斷該電壓源的大小，以對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段電流控制。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖IA為現(xiàn)有技術(shù)交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的反向并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電路圖；圖IB為現(xiàn)有技術(shù)交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的橋式整流結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2A為現(xiàn)有技術(shù)具有橋式整流的交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2B為圖2A電路結(jié)構(gòu)的波形示意圖；圖3為本發(fā)明的交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊提供分段電流控制的電路圖；圖4A為本發(fā)明分段變電流控制的波形示意圖；圖4B為本發(fā)明分段定電流控制的波形示意圖；圖5A為圖3電路架構(gòu)的一操作狀況的局部等效電路圖；圖5B為圖3電路架構(gòu)的另一操作狀況的局部等效電路圖；圖5C為圖3電路架構(gòu)的再一操作狀況的局部等效電路圖；圖為圖3電路架構(gòu)的更一操作狀況的局部等效電路圖；及圖6為本發(fā)明的交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊操作方法的流程圖。其中，附圖標(biāo)記現(xiàn)有技術(shù)Vac外部交流電壓源Ic定電流源Θ on 導(dǎo)通角度Θ off 截止角度Θ e點(diǎn)売時(shí)間區(qū)間〔本發(fā)明〕10交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊
102橋式整流單元104_N發(fā)光二極管單元104_1第一發(fā)光二極管串104_2第二發(fā)光二極管串104_3第三發(fā)光二極管串104_4第四發(fā)光二極管串106集成電路單元1062控制器1064_N開(kāi)關(guān)組件1064_1第一開(kāi)關(guān)組件
1064_2第二開(kāi)關(guān)組件1064_3第三開(kāi)關(guān)組件1064_4第四開(kāi)關(guān)組件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Vfl第一順向電壓Vf 2第二順向電壓Vf 3第三順向電壓Vf 4第四順向電壓Icl第一電流Ic2第二電流Ic3第三電流Ic4第四電流Θ I第一導(dǎo)通角度Θ 2第二導(dǎo)通角度Θ 3第三導(dǎo)通角度Θ 4第四導(dǎo)通角度Θ 5第五導(dǎo)通角度Θ 6第六導(dǎo)通角度Θ 7第七導(dǎo)通角度Θ 8第八導(dǎo)通角度Θ e點(diǎn)売時(shí)間區(qū)間SlOO S400 步驟
具體實(shí)施方式
茲有關(guān)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及詳細(xì)說(shuō)明，配合

如下請(qǐng)參見(jiàn)圖3為本發(fā)明的發(fā)光二極管模塊提供分段電流控制的電路圖。該發(fā)光二極管模塊10可通過(guò)一外部交流電壓源Vac供電或也可通過(guò)一直流電壓源供電。在本實(shí)施例中，是以該發(fā)光二極管模塊10通過(guò)該外部交流電壓源Vac供電為例加以說(shuō)明。該發(fā)光二極管模塊10是包含一橋式整流單元102、一發(fā)光二極管單元104_N以及一集成電路單元106。其中，該橋式整流單元102、該發(fā)光二極管單元104_N以及該集成電路單元106是整合以形成一系統(tǒng)封裝模塊。也即，不需通過(guò)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(fā)光二極管單元104_N以及該集成電路單元106封裝為一發(fā)光二極管模塊。該橋式整流單元102將該外部交流電壓源Vac整流為一內(nèi)部直流電壓源(未標(biāo)示)。該發(fā)光二極管單元104_N電性連接該橋式整流單元102，并通過(guò)該直流電壓源所驅(qū)動(dòng)。該發(fā)光二極管單元104_N&含多個(gè)發(fā)光二極管串，并且每一發(fā)光二極管串電性串聯(lián)連 接。該集成電路單元106電性連接該橋式整流單元102與該發(fā)光二極管單元104_N，并由該直流電壓源供電。在本實(shí)施例中，該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊10提供分段電流控制，為了方便分段電流控制的說(shuō)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，該集成電路單元106包含至少一個(gè)定電流源1066_N，如上所述，該分段電流控制是以四段分段電流控制為例，因此，該定電流源1066_N的數(shù)量為4個(gè)(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(gè)開(kāi)關(guān)組件1064_N(即為一第一開(kāi)關(guān)組件1064_1、一第二開(kāi)關(guān)組件1064_2、一第三開(kāi)關(guān)組件1064_3以及一第四開(kāi)關(guān)組件1064_4)以及一控制器1062。該控制器1062電性連接該些定電流源1066_N與該些開(kāi)關(guān)組件1064_N，以控制該些開(kāi)關(guān)組件1064_N進(jìn)而對(duì)該發(fā)光二極管單元104_N提供分段電流控制(sectioning currentcontrol),其中，該分段電流控制包含分段變電流控制(sectioning varied-currentcontrol)與分段定電流控制(sectioning fixed-current control),至于兩者的操作原理，將在后文中有詳細(xì)的說(shuō)明。值得一提，該發(fā)光二極管單元104_N&含多個(gè)發(fā)光二極管串104_N(即為一第一發(fā)光二極管串104_1、一第二發(fā)光二極管串104_2、一第三發(fā)光二極管串104_3以及一第四發(fā)光二極管串104_4)。其中，該些定電流源1066_N數(shù)量與該些開(kāi)關(guān)組件1064_N數(shù)量以及該些發(fā)光二極管串104_N數(shù)量相同。如圖3所示，每一該定電流源1066_N是與對(duì)應(yīng)該開(kāi)關(guān)組件1064_N電性串聯(lián)連接形成一串聯(lián)回路，并且，該些串聯(lián)回路再電性并聯(lián)連接。其中，該些開(kāi)關(guān)組件1064_N是為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET)或雙載子接面晶體管(BJT)。至于該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊的分段電流控制更進(jìn)一步的說(shuō)明，請(qǐng)配合參見(jiàn)圖4A加以說(shuō)明，其中圖4A為本發(fā)明分段變電流控制的波形示意圖。如前所述，該發(fā)光二極管單元104_N&含四個(gè)發(fā)光二極管串(以四段電流控制為例)。為了方便說(shuō)明分段電流控制的原理，假設(shè)每一發(fā)光二極管串104_N包含10個(gè)發(fā)光二極管,并且,每一發(fā)光二極管的順向電壓(forward voltage)為 3 伏特。此外，假設(shè)該外部交流電壓源Vac為一交流市電，其電壓大小為110伏特。因此，當(dāng)該橋式整流單元102對(duì)該外部交流電壓源Vac進(jìn)行全波整流(full-wave rectifying),所得整流后的電壓輸出波形則如圖4A所示(僅圖標(biāo)正半周期部分)。因此，經(jīng)過(guò)整流后的該電壓是驅(qū)動(dòng)該發(fā)光二極管單元104_N。值得一提，該110伏特電壓大小的交流市電是指該外部交流電壓源Vac的有效電壓值,或稱均方根電壓值(r oot-mean-square voltage)為110伏特，因此，經(jīng)由全波整流后所得該驅(qū)動(dòng)電壓的峰值約為156伏特。如前所述，每一發(fā)光二極管串104_N包含10個(gè)發(fā)光二極管，并且，每一發(fā)光二極管的順向電壓(forwardvoltage)為3伏特，但不以此為限，端視發(fā)光二極管的類型而有所差異，例如，紅光發(fā)光二極管的順向電壓約為2伏特，而白光或藍(lán)光發(fā)光二極管的順向電壓則約為3 3. 5伏特。因此，每一發(fā)光二極管串104_N的順向電壓總和為30伏特。依此類推，即為該第一發(fā)光二極管串104_1的一第一順向電壓Vfl為30伏特；該第二發(fā)光二極管串104_2的一第二順向電壓Vf2為30伏特；該第三發(fā)光二極管串104_3的一第三順向電壓Vf3為30伏特；同樣地，該第四發(fā)光二極管串104_4的一第四順向電壓Vf4為30伏特。當(dāng)該控制器1062檢測(cè)到該整流后的該驅(qū)動(dòng)電壓小于該第一順向電壓Vfl時(shí)，該控制器1062控制所有該些開(kāi)關(guān)組件1064_N為截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)，該發(fā)光二極管單元104_N尚未點(diǎn)亮發(fā)光。 當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸增大，直到該控制器1062檢測(cè)到該驅(qū)動(dòng)電壓大于該第一順向電壓Vfl時(shí)(在本實(shí)施例為30伏特，也即到達(dá)一第一導(dǎo)通角度θ I時(shí))，該控制器1062控制該第一開(kāi)關(guān)組件1064_1為導(dǎo)通狀態(tài)(其余開(kāi)關(guān)組件為截止?fàn)顟B(tài))，如此，該第一發(fā)光二極管串104_1即被點(diǎn)亮，并且該第一發(fā)光二極管串104_1所流經(jīng)的電流大小為該第一定電流源1066_1的一第一電流Icl。以此實(shí)施例為例，該第一導(dǎo)通角度Θ I約為0. 062 Ji弳度(即11. 12角度)。此操作下的等效電路圖請(qǐng)參見(jiàn)圖5A。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸增大，直到該控制器1062檢測(cè)到該驅(qū)動(dòng)電壓大于該第一順向電壓Vfl與該第二順向電壓Vf2之和時(shí)(在本實(shí)施例為60伏特，也即到達(dá)一第二導(dǎo)通角度Θ 2時(shí))，該控制器1062控制該第二開(kāi)關(guān)組件1064_2為導(dǎo)通狀態(tài)(其余開(kāi)關(guān)組件為截止?fàn)顟B(tài))，如此，該第一發(fā)光二極管串104_1與該第二發(fā)光二極管串104_2即被點(diǎn)亮，并且該第一發(fā)光二極管串104_1與該第二發(fā)光二極管串104_2所流經(jīng)的電流大小為該第二定電流源1066_2的一第二電流Ic2。其中，該第一發(fā)光二極管串104_1與該第二發(fā)光二極管串104_2為串聯(lián)連接。以此實(shí)施例為例，該第二導(dǎo)通角度Θ2約為0.126π弳度(即22. 69角度)。此操作下的等效電路圖請(qǐng)參見(jiàn)圖5B。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸增大，直到該控制器1062檢測(cè)到該驅(qū)動(dòng)電壓大于該第一順向電壓Vf I、該第二順向電壓Vf2與該第三順向電壓Vf3之和時(shí)(在本實(shí)施例為90伏特，也即到達(dá)一第三導(dǎo)通角度Θ 3時(shí))，該控制器1062控制該第三開(kāi)關(guān)組件1064_3為導(dǎo)通狀態(tài)(其余開(kāi)關(guān)組件為截止?fàn)顟B(tài))，如此，該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2與該第三發(fā)光二極管串104_3即被點(diǎn)亮，并且該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2與該第三發(fā)光二極管串104_3所流經(jīng)的電流大小為該第三定電流源1066_3的一第三電流Ic3。其中，該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2與該第三發(fā)光二極管串104_3為串聯(lián)連接。以此實(shí)施例為例，該第三導(dǎo)通角度Θ 3約為0. 196 π弳度(即35. 35角度)。此操作下的等效電路圖請(qǐng)參見(jiàn)圖5C。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸增大，直到該控制器1062檢測(cè)到該驅(qū)動(dòng)電壓大于該第一順向電壓VfI、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(shí)(在本實(shí)施例為120伏特，也即到達(dá)一第四導(dǎo)通角度Θ 4時(shí))，該控制器1062控制該第四開(kāi)關(guān)組件1064_4為導(dǎo)通狀態(tài)(其余開(kāi)關(guān)組件為截止?fàn)顟B(tài))，如此，該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2、該第三發(fā)光二極管串104_3與該第四發(fā)光二極管串104_4即被點(diǎn)亮，并且該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2、該第三發(fā)光二極管串104_3與該第四發(fā)光二極管串104_4所流經(jīng)的電流大小為該第四定電流源1066_4的一第四電流Ic4。其中，該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2、該第三發(fā)光二極管串104_3與該第四發(fā)光二極管串104_4為串聯(lián)連接。以此實(shí)施例為例，該第四導(dǎo)通角度Θ4約為O. 281 弳度(即50. 48角度)。此操作下的等效電路圖請(qǐng)參見(jiàn)圖在本實(shí)施例中，以四段電流控制為例，該發(fā)光二極管單元104_N均點(diǎn)亮后，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓持續(xù)增大，該些發(fā)光二極管單元104_N均維持該第四定電流源1066_4的該第四電流Ic4驅(qū)動(dòng)。隨著該外部交流電壓源Vac過(guò)峰值后逐漸減小，直到該控制器1062檢測(cè)到該驅(qū)動(dòng)電壓小于該第一順向電壓Vfl、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(shí)(在本實(shí)施例為120伏特，也即到達(dá)一第五導(dǎo)通角度Θ 5時(shí))，該控制器1062 控制該第三開(kāi)關(guān)組件1064_3為導(dǎo)通狀態(tài)(其余開(kāi)關(guān)組件為截止?fàn)顟B(tài))，如此，該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2與該第三發(fā)光二極管串104_3即被點(diǎn)亮，并且該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2與該第三發(fā)光二極管串104_3所流經(jīng)的電流大小為該第三定電流源1066_3的該第三電流Ic3。其中，該第一發(fā)光二極管串104_1、該第二發(fā)光二極管串104_2與該第三發(fā)光二極管串104_3為串聯(lián)連接。以此實(shí)施例為例，該第五導(dǎo)通角度Θ 5約為O. 719 31弳度(即129. 52角度)。此操作下的等效電路圖請(qǐng)參見(jiàn)圖5C。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸減小，直到該控制器1062檢測(cè)到該驅(qū)動(dòng)電壓小于該第一順向電壓Vf I、該第二順向電壓Vf2與該第三順向電壓Vf3之和時(shí)(在本實(shí)施例為90伏特，也即到達(dá)一第六導(dǎo)通角度Θ 6時(shí))，該控制器1062控制該第二開(kāi)關(guān)組件1064_2為導(dǎo)通狀態(tài)(其余開(kāi)關(guān)組件為截止?fàn)顟B(tài))，如此，該第一發(fā)光二極管串104_1與該第二發(fā)光二極管串104_2即被點(diǎn)亮，并且該第一發(fā)光二極管串104_1與該第二發(fā)光二極管串104_2所流經(jīng)的電流大小為該第二定電流源1066_2的該第二電流Ic2。其中，該第一發(fā)光二極管串104_1與該第二發(fā)光二極管串104_2為串聯(lián)連接。以此實(shí)施例為例，該第六導(dǎo)通角度Θ6約為0.804π弳度(即144. 65角度)。此操作下的等效電路圖請(qǐng)參見(jiàn)圖5B。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸減小，直到該控制器1062檢測(cè)到該驅(qū)動(dòng)電壓小于該第一順向電壓Vfl與該第二順向電壓Vf2的和時(shí)(在本實(shí)施例為60伏特，也即到達(dá)一第七導(dǎo)通角度Θ 7時(shí))，該控制器1062控制該第一開(kāi)關(guān)組件1064_1為導(dǎo)通狀態(tài)(其余開(kāi)關(guān)組件為截止?fàn)顟B(tài))，如此，該第一發(fā)光二極管串104_1即被點(diǎn)亮，并且該第一發(fā)光二極管串104_1所流經(jīng)的電流大小為該第一定電流源1066_1的該第一電流Icl。以此實(shí)施例為例，該第七導(dǎo)通角度Θ 7約為O. 874 弳度(即157. 31角度)。此操作下的等效電路圖請(qǐng)參見(jiàn)圖5A。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸減小，直到該控制器1062檢測(cè)到該驅(qū)動(dòng)電壓小于該第一順向電壓Vfl時(shí)(在本實(shí)施例為30伏特，也即到達(dá)一第八導(dǎo)通角度θ 8時(shí)，約為O. 938 Ji弳度(即168. 88角度))，該控制器1062控制所有該些開(kāi)關(guān)組件1064_N為截止?fàn)顟B(tài)，如此，該發(fā)光二極管單元104_N則全部熄滅。在本實(shí)施例中，以四段電流控制為例，該發(fā)光二極管單元104_N均熄滅后，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)電壓持續(xù)減小。隨著該外部交流電壓源Vac過(guò)零點(diǎn)(或稱為原點(diǎn))后則進(jìn)入負(fù)半周操作，也即，該外部交流電壓源Vac的電壓大小變?yōu)樨?fù)值。但由于該驅(qū)動(dòng)電壓為全波整流的輸出電壓，因此該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓大小經(jīng)全波整流后仍為正值。故此，當(dāng)該外部交流電壓源Vac進(jìn)入半周操作，該驅(qū)動(dòng)電壓實(shí)為如前述該外部交流電壓源Vac為正半周操作時(shí)的波形。隨著該外部交流電壓源Vac進(jìn)入負(fù)半周操作開(kāi)始，直到電壓大小到達(dá)峰值之前，該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸增大；反之，當(dāng)該外部交流電壓源Vac電壓大小過(guò)峰值后，直到進(jìn)入下一個(gè)正半周操作之前，該驅(qū)動(dòng)電壓逐漸減小。因此，如前述該外部交流電壓源Vac為正半周的操作順序，該發(fā)光二極管單元104_N則隨著該驅(qū)動(dòng)電壓的變化，由該控制器1062提供分段電流控制。由于該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊負(fù)半周操作與正半周操作相同，故此不再贅述。上述所揭露的該些定電流源的電流大小Icl Ic4可根據(jù)該發(fā)光二極管單元104_N的該些發(fā)光二極管的電壓與電流特性，予以設(shè)定該些定電流源1066_N的大小。其中，若該些定電流源1066_N的大小隨著該驅(qū)動(dòng)電壓增加而增加(或隨著該驅(qū)動(dòng)電壓減少而減少)，但不以此為限，則該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊的分段電流控制稱為分段變電流控制(sectioning varied-current control),也即，當(dāng)該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊操作于分段電流控制時(shí)，若該些定電流源的電流大小Icl Ic4設(shè)定為大小不同的電流值，配合參見(jiàn)圖4A所示。此外，當(dāng)該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊操作于分段電流控制時(shí)，若該些定電流源的電流大小Icl Ic4設(shè)定為大小相同的電流值，則該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊的分段電流控制稱為分段定電流控制(sectioning fixed-current control),配合參見(jiàn)圖4B所示。因此，當(dāng)該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊操作于本發(fā)明所揭露的分段電流控制下(包 含分段變電流控制與分段定電流控制)，以半周期來(lái)說(shuō)，由該第一導(dǎo)通角度Θ I開(kāi)始，直到該第八導(dǎo)通角度Θ 8，其間為一點(diǎn)亮?xí)r間區(qū)間0e為該發(fā)光二極管單元104_N處于點(diǎn)亮狀態(tài)，也即，因此，大大地提升該發(fā)光二極管單元104_N的點(diǎn)亮?xí)r間(出光時(shí)間)。此外，上述的實(shí)施例是以四段分段電流控制為例說(shuō)明，使用者更可依使用的需求，調(diào)整分段電流控制的段數(shù)，也即，可通過(guò)更多段的分段電流控制，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)電壓的大小(即為該外部交流電壓源Vac的大小)變化，配合該些定電流源1066_N的大小不同電流值，以提供步級(jí)(階梯波)電流波形以擬合該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓波形(正弦波)，藉此，可通過(guò)分段變電流控制，大大地提高該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊整體功率因子(power factor)。請(qǐng)參見(jiàn)圖6為本發(fā)明的發(fā)光二極管模塊操作方法的流程圖。該發(fā)光二極管模塊是通過(guò)一電壓源供電。其中，該電壓源為一交流電壓源或一直流電壓源。該操作方法包含下列步驟提供一發(fā)光二極管單元，包含多個(gè)電性串聯(lián)連接的發(fā)光二極管串(S200)。其中，若該電壓源為該交流電壓源，則在步驟(S200)之前，還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)。提供一集成電路單元，包含至少一個(gè)定電流源、至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件以及一控制器，通過(guò)判斷該直流電壓源的大小，以對(duì)該發(fā)光二極管單元提供電流控制(S300)。其中，該至少一個(gè)定電流源數(shù)量與該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件數(shù)量以及該些發(fā)光二極管串?dāng)?shù)量相同。并且，每一該定電流源與對(duì)應(yīng)該開(kāi)關(guān)組件電性串聯(lián)連接形成一串聯(lián)回路，并且，該些串聯(lián)回路再電性并聯(lián)連接。此外，該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET)或雙載子接面晶體管(BJT)。在步驟(S300)中，該發(fā)光二極管單元包含多個(gè)發(fā)光二極管串，每一發(fā)光二極管串具有一總和的順向電壓。通過(guò)該控制器檢測(cè)到該整流后的該驅(qū)動(dòng)電壓與該些順向電壓總和的關(guān)系，以控制該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)，而決定該發(fā)光二極管單元的點(diǎn)亮與熄滅狀態(tài)。若當(dāng)每一該定電流源的大小相同，則為分段定電流控制；此外，若當(dāng)每一該定電流源的大小改變，則為分段變電流控制。整合該橋式整流單元、該發(fā)光二極管單元以及該集成電路單元以形成一系統(tǒng)封裝模塊(S400)。也即，不需通過(guò)使用印刷電路板(printed circuit board),能以直接將該橋式整流單元、該發(fā)光二極管單元以及該集成電路單元封裝為一發(fā)光二極管模塊。綜上所述，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)I、通過(guò)分段變電流控制，提供步級(jí)(階梯波)電流波形以擬合該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓波形(正弦波)，以大大地提高該交流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管模塊整體功率因子(power factor)；2、通過(guò)分段變電流控制與分段定電流控制，隨著驅(qū)動(dòng)電壓由小到大(或由大到小)，逐段點(diǎn)亮該發(fā)光二極管單元，以大大地提升該發(fā)光二極管單元的點(diǎn)亮?xí)r間(出光時(shí)間);及3、通過(guò)整合該橋式整流單元、該發(fā)光二極管單元以及該集成電路單元以形成一系 統(tǒng)封裝模塊，以簡(jiǎn)化封裝工藝，并小型化該發(fā)光二極管模塊。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管模塊，通過(guò)一電壓源供電；其特征在于，該發(fā)光二極管模塊包含 一發(fā)光二極管單元，電性連接該電壓源，并通過(guò)該電壓源所驅(qū)動(dòng)；該發(fā)光二極管單元包含多個(gè)發(fā)光二極管串，并且每一發(fā)光二極管串電性串聯(lián)連接 '及 一集成電路單元，電性連接該電壓源與該發(fā)光二極管單元，并由該電壓源供電；該集成電路單元包含 至少一個(gè)定電流源； 至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件 '及 一控制器，電性連接該至少一個(gè)定電流源與該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件，通過(guò)判斷該電壓源的大小，以控制該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件進(jìn)而對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段定電流控制或分段變電流控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，該電壓源為一交流電壓源或一直流電壓源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，若該電壓源為該交流電壓源，則該發(fā)光二極管模塊還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.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，該橋式整流單元、該發(fā)光二極管單元以及該集成電路單元整合以形成一系統(tǒng)封裝模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，該至少一個(gè)定電流源大小隨著該電壓源大小改變而維持相同，則為分段定電流控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，該至少一個(gè)定電流源大小隨著該電壓源大小改變而有所改變，則為分段變電流控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，該控制器判斷該些發(fā)光二極管串的順向電壓大小與該電壓源大小的關(guān)系，以控制該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件進(jìn)而對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段定電流控制或分段變電流控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，當(dāng)該電壓源大于該些發(fā)光二極管串的順向電壓時(shí)，該控制器則導(dǎo)通所對(duì)應(yīng)的該開(kāi)關(guān)組件，并截止其余該些開(kāi)關(guān)組件，進(jìn)而對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段定電流控制或分段變電流控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，該集成電路單元的該至少一個(gè)定電流源數(shù)量與該些發(fā)光二極管串?dāng)?shù)量相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，該集成電路單元的該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件數(shù)量與該些發(fā)光二極管串?dāng)?shù)量相同。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，每一該定電流源與對(duì)應(yīng)該開(kāi)關(guān)組件電性串聯(lián)連接形成一串聯(lián)回路，并且，該些串聯(lián)回路再電性并聯(lián)連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管模塊，其特征在于，該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管或雙載子接面晶體管。
13.一種發(fā)光二極管模塊的操作方法，并且該發(fā)光二極管模塊通過(guò)一電壓源供電；其特征在于，該操作方法包含下列步驟 (a)提供一發(fā)光二極管單元，包含多個(gè)電性串聯(lián)連接的發(fā)光二極管串'及 (b)提供一集成電路單元，包含至少一個(gè)定電流源、至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件以及一控制器，通過(guò)判斷該電壓源的大小，以對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段電流控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，該電壓源為一交流電壓源或一直流電壓源。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，若該電壓源為該交流電壓源，則在步驟(a)之前還包含 (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。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)之后還包含 (C)整合該橋式整流單元、該發(fā)光二極管單元以及該集成電路單元以形成一系統(tǒng)封裝模塊。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，該集成電路單元對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段定電流控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，該集成電路單元對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段變電流控制。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，該控制器判斷該些發(fā)光二極管串的順向電壓大小與該電壓源大小的關(guān)系，以控制該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件進(jìn)而對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段定電流控制或分段變電流控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，該至少一個(gè)定電流源大小隨著該電壓源大小改變而維持相同，則為分段定電流控制。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，該至少一個(gè)定電流源大小隨著該電壓源大小改變而有所改變，則為分段變電流控制。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，當(dāng)該電壓源大于該些發(fā)光二極管串的順向電壓時(shí)，該控制器則導(dǎo)通所對(duì)應(yīng)的該開(kāi)關(guān)組件，并截止其余該些開(kāi)關(guān)組件，進(jìn)而對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段定電流控制或分段變電流控制。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，該集成電路單元的該至少一個(gè)定電流源數(shù)量與該些發(fā)光二極管串?dāng)?shù)量相同。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，該集成電路單元的該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件數(shù)量與該些發(fā)光二極管串?dāng)?shù)量相同。
25.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，其中每一該定電流源與對(duì)應(yīng)該開(kāi)關(guān)組件電性串聯(lián)連接形成一串聯(lián)回路，并且，該些串聯(lián)回路再電性并聯(lián)連接。
26.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管模塊的操作方法，其特征在于，在步驟(b)中，其中該至少一個(gè)開(kāi)關(guān)組件為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管或雙載子接面晶體管。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種發(fā)光二極管模塊及其操作方法。該發(fā)光二極管模塊通過(guò)一外部電壓源供電，并且包含一橋式整流單元、一發(fā)光二極管單元以及一集成電路單元。該橋式整流單元將該外部電壓源整流為一內(nèi)部直流電壓源。該發(fā)光二極管單元電性連接該橋式整流單元，并通過(guò)該直流電壓源所驅(qū)動(dòng)。該集成電路單元電性連接該橋式整流單元與該發(fā)光二極管單元，并由該直流電壓源供電，以對(duì)該發(fā)光二極管單元提供分段定電流控制或分段變電流控制。此外，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管模塊的操作方法。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102883495SQ20111019821
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者胡裕周, 周錫煙 申請(qǐng)人:英特明光能股份有限公司