CN102102814B - 发光装置 - Google Patents

Abstract

一种发光装置与一具有一第一电源端与一第二电源端的外部电源电性连接。发光装置包括多个发光模块及一控制电路。各发光模块具有一第一切换单元、一第二切换单元、至少一个连接切换单元及一发光单元。第一切换单元、发光单元及第二切换单元串联连接在外部电源的第一电源端与第二电源端之间。连接切换单元与另一个发光模块电性连接。控制电路分别与各发光模块的第一切换单元、第二切换单元及连接切换单元电性连接，并根据代表发光模块的发光状态的一参数控制各第一切换单元、各第二切换单元或各连接切换单元，或其组合，进而调整流经各发光模块的电流。因此，从而实现可变电源的驱动，并提升发光模块的利用率。

Description

发光装置

技术领域

本发明关于一种发光装置。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)，是一种半导体组件，初时多作为指示灯以及户外显示板的光源。由于发光二极管具有效率高、寿命长以及不易破损等传统光源无法达到的优点，因此发光二极管已被广泛地运用至许多种类的电子产品中。

以发光二极管是光源的发光装置，其控制方法一般而言可分是定电压控制以及定电流控制。请参照图1A所示，公知定电压控制的发光装置1a包括一发光模块11、一电容器12、多个电阻器13及一定电压源14。虽然，定电压控制具有较简易的电路设计的优点，但为了使输入发光模块11的发光二极管的讯号是一定电压讯号，设计人员通常必须采用大电容值的电容器，或是较为复杂的整流电路，借此达到稳压的效果，因而将会增加制造成本。

此外，发光二极管是通过电子与电洞的结合，使过剩的能量以光的形式释出，而达成发光的效果。因此，电流的改变将对发光二极管的发光特性有极大的影响。然而，定电压控制并无法提供一稳定的电流，因而定电压控制并无法精确的控制发光二极管的发光特性。

另外，请参照图1B所示，公知定电流控制的发光装置1b包括一发光模块11、一电容器12、多个电阻器13、一定电流源15及一侦测单元16。虽然，公知的定电流控制可以提供发光二极管稳定的电流，但在实际的运用上，由于制程及操作温度的影响，各发光二极管的顺向电压(forward voltage)仍具有差异，因而为了克服此一差异，仍须使用电阻器13作为限流组件，以吸收因电性变动而造成的功率差异以稳定电流，如此一来，将造成额外的功率损耗。

然而，无论是公知定电压控制的发光装置1a或是公知定电流控制的发光装置1b，均需要一个能够提供稳定电源的电源供应单元，或是设置可以有效稳定电压或电流的组件。因此，如何提供一种发光装置，使其能够因应外部电源的变动，而调整发光装置的发光模块的连接方式，以达到可变电源的驱动，并提升发光模块的利用率，已成为重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够因应外部电源的变动，而调整发光装置的发光模块的连接方式，以达到可变电源的驱动，并提升发光模块的利用率的发光装置。

本发明可采用以下技术方案来实现的。

本发明的一种发光装置与一具有一第一电源端与一第二电源端的外部电源电性连接。发光装置包括多个发光模块及一控制电路。各发光模块具有一第一切换单元、一第二切换单元、至少一个连接切换单元及一发光单元。第一切换单元、发光单元及第二切换单元串联连接在外部电源的第一电源端与第二电源端之间。连接切换单元与另一个发光模块电性连接。控制电路分别与各发光模块的第一切换单元、第二切换单元及连接切换单元电性连接，并根据代表发光模块的发光状态的一参数控制各第一切换单元、各第二切换单元或各连接切换单元，或其组合，进而调整流经各发光模块的电流。

本发明的一实施例中，各发光模块的发光单元及连接切换单元，与连接切换单元连接的发光模块中的发光单元串联连接。

本发明的一实施例中，控制电路依据代表发光模块的发光状态的参数，经由各第一切换单元、各第二切换单元或各连接切换单元，或其组合，调整发光模块是相互串联连接或相互并联连接，或其组合。

借由上述技术方案，本发明的发光装置至少具有下列优点：

承上所述，依据本发明的一种发光装置通过控制单元侦测代表发光模块的发光状态的参数，而透过各第一切换单元、各第二切换单元或各连接切换单元，或其组合，调整发光装置的发光模块的连接方式是相互串联或相互并联，或其组合，以调节流经发光模块的电流，从而实现可变电源的驱动，并提升发光模块的利用率。

附图说明

图1A是公知定电压控制的发光装置的意图；

图1B是公知定电流控制的发光装置的意图；

图2是本发明优选实施例的一种发光装置的示意图；以及

图3至图5是显示依据本发明优选实施例的发光装置的变化态样的示意图。

主要元件符号说明：

1a、1b、2、3、4、5：发光装置

11、21、31a～31c、41a～41c、51a～51d：发光模块

12：电容器

13：电阻器

14：定电压源

15：定电流源

16、321、421、521：侦测单元

211、311a～311c、411a～411c、511a～511d：发光单元

22、32、42、52：控制电路

322、422、522：控制单元

SP：参数讯号

SW1、SW11～SW13：第一切换单元

SW2、SW21～SW23：第二切换单元

SW3、SW31～SW35、SW51～SW56：连接切换单元

SW41～SW42：切换单元

T1：第一电源端

T2：第二电源端

V：外部电源

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依据本发明优选实施例的一种发光装置，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2所示，本发明优选实施例的一种发光装置的示意图。发光装置2是与一具有一第一电源端T1与一第二电源端T2的外部电源V电性连接，且发光装置2是以包括三个发光模块21及一控制电路22为例。

在实际运用上，外部电源V可以是一交流电压或一直流电压。其中，前述的交流电压可以是一般熟知的市电，意即是90V至250V的交流电，也可以是由电源转换器所输出的交流电。另外，前述的直流电压包括由电池、电瓶或交流电压经由一整流电路而产生的电压。其中，电池与电瓶因使用时间的增加，将使得输出电压的准位产生变动。此外，经由整流电路所产生的直流电压则仍然存在涟波，因此，在实际运用上，此类直流电压的准位仍会随着时间而改变。换句话说，外部电源V是随着时间而以周期性或随机地改变其电压准位的可变电压源。

发光模块21具有一第一切换单元SW1、一第二切换单元SW2、一连接切换单元SW3及一发光单元211。在实施上，各发光模块21的第一切换单元SW1、发光单元211及第二切换单元SW2依序串联连接在外部电源V的第一电源端T1与第二电源端T2之间。另外，各发光模块21的连接切换单元SW3与另一个发光模块21电性连接，在此以发光模块21与相邻的发光模块21电性连接为例。

控制电路22与各发光模块21的第一切换单元SW1、第二切换单元SW2及连接切换单元SW3电性连接，并根据代表发光模块21的发光状态的一参数，控制各发光模块21的第一切换单元SW1、第二切换单元SW2或连接切换单元SW3，或其组合，进而调整流经各发光模块21的电流。在实际操作上，代表发光模块21的发光状态的参数可以是发光模块21的电流值、电压值、电功率、发光强度或发光功率，或其组合。

接着，请参照图3所示，以进一步说明本发明的发光装置。发光装置3包括三个发光模块31a～31c，且发光模块31a～31c的发光单元311a～311c分别具有一、二及四个发光二极管。在本实施例中，发光模块31a～31c是相互并联连接的方式而与外部电源V的第一电源端T1与第二电源端T2电性连接，且第一电源端T1是外部电源V的一电源输入端，而第二电源端是一接地端T2。

在此，需特别注意的是，本实施例是以发光装置3具有三个发光模块31a～31c，且各发光模块31a、31b、31c分别具有一、二及四个发光二极管为例。然而，在操作上，可依据实际的需求，使用其它数量的发光模块及发光二极管进行操作，且各发光单元311a～311c的发光二极管可是相互串联或相互并联，或其组合的连接方式。

发光模块31a具有一连接切换单元SW31，发光模块31b具有二连接切换单元SW32、SW33，而发光模块31c则具有二连接切换单元SW34、SW35。其中，发光模块31a的连接切换单元SW31与发光模块31b的连接切换单元SW32以及发光模块31c的连接切换单元SW34电性连接，而发光模块31b的连接切换单元SW33与发光模块31c的连接切换单元SW35电性连接。

在本实施例中，各发光模块31a～31c的连接切换单元，与和连接切换单元连接的发光模块中的连接切换单元串联连接。举例来说，发光模块31a的连接切换单元SW31，与和连接切换单元SW31连接的发光模块31b中的连接切换单元SW32串联连接。此外，在实际运用上，各发光模块31a～31c的第一切换单元SW11～SW13、第二切换单元SW21～SW23及连接切换单元SW31～SW35分别是一半导体组件，例如是双载子晶体管(BJT)或场效晶体管(FET)。

控制电路32包括一侦测单元321及一控制单元322。侦测单元321侦测代表发光模块31a～31c的发光状态的参数并产生一参数讯号SP。在实施上，侦测单元321包括一电阻器、一光侦测器、一感光二极管、一感应线圈、一电磁感应组件或一磁电感应组件，或其组合，且侦测单元321可以是一实时侦测单元。

控制单元322与侦测单元321电性连接，并依据参数讯号SP，控制第一切换单元SW11～SW13、第二切换单元SW21～SW23或连接切换单元SW31～SW35，或其组合，以调整流经发光模块31a～31c的电流。此外，控制电路32可依据产品的需求，而是一数字控制电路或一模拟控制电路。

在实际操作时，当外部电源V输入发光装置3，控制单元322将控制发光模块31a的第一切换单元SW11及第二切换单元SW21是导通状态，而使发光单元311a发亮。当外部电源V的电压准位上升时，流经发光单元311a的电流值也同时增加，控制单元322将依据侦测单元321所产生的参数讯号SP而将第一切换单元SW11、第二切换单元SW22及连接切换单元SW31、SW32导通，以使发光单元311a、311b形成串联连接并同时发亮。亦即，增加外部电源的负载，而使施加在发光装置3的电压及流经其发光模块31a～31c的电流符合设计者的需求及组件所能承受的规格，以避免因外部电源的变动而造成发光模块31a～31c的毁损。若外部电源V的电压准位持续增加，控制单元322控制第一切换单元SW11、第二切换单元SW23及连接切换单元SW31～SW33及SW35是导通状态，而使发光单元311a～311c同时发亮。

由于本实施例中的发光单元311a～311c分别具有一、二及四个发光二极管，因而控制单元322可依据参数讯号SP而使发光装置3分别导通发光单元311a、发光单元311b或发光单元311c，或其组合，而点亮一至七个发光二极管。

此外，在本实施例中，也可以通过导通不同的切换单元而使各发光模块形成相互并联或相互串联，或其组合的连接方式。例如：控制单元322可同时导通第一切换单元SW11～SW13及第二切换单元SW21～SW23而使发光单元311a～311c形成并联连接，或是导通第一切换单元SW11、SW13、第二切换单元SW22、SW23及连接切换单元SW31、SW32，以使发光单元311a、311b是串联连接，且其与发光单元311c是并联连接。换句话说，控制单元322可依据参数讯号SP，而使各发光模块31a～31c形成多种并联连接的态样，以达成分流的效果，进而控制发光装置3的各发光模块31a～31c的发光强度。

因而，通过上述的硬件结构，发光模块的控制单元可依据代表发光模块的发光状态的参数控制发光单元点亮的数量，以及各发光模块的连接方式。换句话说，控制单元可透过改变各发光模块的连接方式而因应当前的外部电源的电压变化，并调整流经各发光模块的电流，以控制发光单元的发光特性。此外，上述的硬件结构可使各发光模块具有多种不同的连接方式，因此将可以大幅提升发光模块在可变电源驱动下的利用率。

另外，值得一提的是，在本实施例中，各发光模块分别通过连接切换单元而与其它发光模块的连接切换单元电性连接。因而，任一发光模块可通过连接切换单元而与多个发光模块电性连接。换句话说，本发明将可通过连接切换单元扩充发光装置的发光模块的数量。此外，控制单元可通过将所接收的参数讯号与一默认值进行比较与运算，或是透过查表法，而判断所要导通或截止的切换单元。

接着，请参照图4所示，本发明优选实施例的另一种发光装置的示意图。发光装置4与发光装置3的差异在于，发光装置4的发光模块41c还包括两个切换单元SW41、SW42。

在本实施例中，切换单元SW41电性连接发光单元411c中的第一个发光二极管的阴极与外部电源V的第二电源端T2，而切换单元SW42则电性连接发光单元411c中的第二个发光二极管的阴极与外部电源V的第二电源端T2。此外，控制单元422与切换单元SW41、SW42电性连接，并依据参数讯号SP控制切换单元SW41、SW42。

在本实施例中，发光装置4通过在发光模块41c中设置切换单元SW41、SW42，进而使发光模块41c提供额外的两条电流路径。因此，发光模块41c可分别点亮一、二或四个发光二极管。换句话说，在实际操作时，控制单元422将可依据预先设定的信息，而在需要导通一定数量的发光二极管时，有多种不同的选择。例如，当发光装置4需要点亮四个发光二极管时，可选择点亮发光模块41c，或是点亮发光模块41a、41b及发光模块41c的第一个发光二级体，或是点亮发光模块41b及发光模块41c的第一、第二个发光二级体，或是其它不同的组合。

因而，通过本实施例的结构，将可使各发光单元的发光二极管具有多种不同的连接方式，进而大幅提升发光模块在可变电源驱动下的利用率。

接着，请参照图5所示，图5是本发明优选实施例的一种发光装置的示意图。发光装置5包括四个发光模块51a～51d，且发光模块51a～51d的发光单元511a～511d分别具有一、二、四及八个发光二极管。在此，值得一提的是，在实际运用时，也可采用各发光单元511a～511d具有相同数量的发光二极管的设计。

发光模块51a分别具有两个连接切换单元SW51～SW52，发光模块51b具有两个连接切换单元SW53～SW54，而发光模块51c具有一连接切换单元SW55，发光模块51d具有一连接切换单元SW56。在本实施例中，发光模块51a分别通过连接切换单元SW51、SW52而与发光模块51b、51c电性连接，发光模块51b通过连接切换单元SW53、SW54而与发光模块51c、51d电性连接，发光模块51c则通过连接切换单元SW55与发光模块51d电性连接，发光模块51d通过连接切换单元SW56与发光模块51a电性连接。

在本实施例中，发光装置5的各发光模块的发光单元及连接切换单元，与连接切换单元连接的另一个发光模块中的发光单元是串联连接。换句话说，发光模块的发光单元通过连接切换单元而与另一个发光模块的发光单元形成串联连接。

通过上述的硬件结构，控制单元可依据侦测单元所输出的参数讯号改变各发光模块的连接方式，而达成可变电压源的驱动，并控制各发光模块的发光单元的发光特性。在此，需特别注意的是，本发明可依据产品的实际需求，而以交流电源驱动发光装置。其中，发光单元的发光二极管以反相并联的方式连接，并在各发光二极管的导通路径设置相对应的切换单元。另外，本发明的发光装置可应用在行动通讯领域、交通运输工具的照明领域及一般照明应用领域。

综上所述，因依据本发明的一种发光装置通过控制单元侦测代表发光模块的发光状态的参数，而透过各第一切换单元、各第二切换单元或各连接切换单元，或其组合，调整发光装置的发光模块的连接方式是相互串联或相互并联，或其组合，以调节流经发光模块的电流，从而实现可变电源的驱动，并提升发光模块的利用率。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (12)

1.一种发光装置，其特征在于，所述发光装置与一具有一第一电源端与一第二电源端的外部电源电性连接，所述发光装置包括：

多个发光模块，各发光模块具有一第一切换单元、一第二切换单元、至少一个连接切换单元及一发光单元，其中所述第一切换单元、所述发光单元及所述第二切换单元串联连接在所述外部电源的所述第一电源端与所述第二电源端之间，所述连接切换单元与另一个发光模块电性连接；以及

一控制电路，分别与各发光模块的所述第一切换单元、所述第二切换单元及所述连接切换单元电性连接，并根据代表所述发光模块的发光状态的一参数控制各所述第一切换单元、各所述第二切换单元或各所述连接切换单元，或其组合，进而调整流经各发光模块的电流。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述外部电源是一可变电压源。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第一电源端是一电源输入端。

4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述第二电源端是一接地端。

5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光模块的各所述发光单元具有至少一个发光二极管。

6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光单元至少其中的两个具有数量不同的发光二极管。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，代表所述发光模块的发光状态的所述参数是所述发光模块的电流值、电压值、电功率、发光强度或发光功率。

8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，各发光模块的所述发光单元及所述连接切换单元，与所述连接切换单元连接的所述发光模块中的所述发光单元串联连接。

9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，各发光模块的所述连接切换单元，与所述连接切换单元连接的所述发光模块中的所述连接切换单元串联连接。

10.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第一切换单元、所述第二切换单元及所述连接切换单元分别是一半导体组件。

11.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述控制电路依据代表所述发光模块的发光状态的所述参数，经由各所述第一切换单元、各所述第二切换单元或各所述连接切换单元，或其组合，调整所述发光模块是相互串联连接或相互并联连接，进而调整流经各发光模块的电流。

12.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述控制电路包括：

一侦测单元，其侦测代表所述发光模块的所述发光状态的所述参数而产生一参数讯号；以及

一控制单元，与所述侦测单元电性连接，并依据所述参数讯号，经由各所述第一切换单元、各所述第二切换单元或各所述连接切换单元，或其组合，调整流经各所述发光模块的电流。

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