单向发光二极管模块装置制造方法

  

  【专利摘要】本实用新型提供单向发光二极管模块装置，其包括：整流部；单向发光二极管模块部，包括单向连接的多个发光二极管；恒定电压部，若施加于上述单向发光二极管模块部与整流部另一端之间的电压大于预定电平，则维持恒定电压；恒功率控制部，包括在活性区域和饱和区域工作的开关器件，并利用上述开关器件，来使上述单向发光二极管模块部在预定范围内维持恒功率；分压部，将从上述恒定电压部输出的恒定电压进行分压，来输出分压电压；放大部，对上述分压电压进行放大，来输出放大的分压电压；基准电压提供部，利用上述恒定电压部内施加于三端齐纳二极管的两端的电压，来提供基准电压；以及调整电压提供部，包括第一检测部。

  [0001]本实用新型涉及一种发光二极管(LED,Luminescent Diode)模块装置,详细而言，涉及一种单向发光二极管模块装置。

  [0002]只有稳定地向电流驱动器件供给恒定电流，发光二极管(LED, LuminescentDiode)才可以工作。尤其是要求高功率的发光二极管的驱动电流比较大(通常350mA以上)，因而发光二极管本身发出较多的热，致使亮度的衰退率大于低功率条件下的发光二极管。这必然的联系到发光二极管的寿命，并且在照明市场上起到很重要的因素的作用。由此，高功率条件下的发光二极管均以恒定电流驱动，并且以脉冲宽度调制(PWM，Pulse WidthModulation)方式驱动，以更加有效地使用用作恒定电流的电源的开关模式电源(SMPS，Switch Mode Power Supply)的功率，因而需要驱动时所需的电子部件,致使存在制造成本增加的问题。因此，最近，适用对交流电源进行整流，来施加于串联的发光二极管模块的方式。

  [0003]图1是实用新型的单向发光二极管模块装置，其中，附图标记Dl、D2、D3、D4表示

  [0004]实用新型的单向发光二极管模块装置包含:桥式二极管120，对施加的交流电源110进行整流；单向发光二极管模块130，通过电阻Rl与桥式二极管120相结合。

  [0005]在这里，电阻Rl决定流入单向发光二极管模块130的电流的大小。

  [0006]图2作为实用新型的单向发光二极管模块的施加电压及驱动电流波形图，V为施加的电压波形，i为根据施加的交流电压流入桥式二极管120的前端的电流波形。

  [0007]若施加交流电源110的正半周期电压，则在电压的大小为发光二极管模块130的正向阈值电压以上的情况下，电流流动，发光二极管模块130发光。同样，若施加交流电源110的负半周期，则在电压的大小为发光二极管模块130的正向阈值电压以上的情况下，电流流动，发光二极管模块130发光。即，如图2所示，负荷电流不会在a区间和b区间流动。

  [0008]像这样，只有在施加的电压的大小为正向阈值电压以上的情况下才工作的发光二极管模块130的工作特性，即，在通过施加交流电源来正向连接的发光二极管模块130的正向阈值电压以上的情况下被导通，从而使电流急剧流动而工作，在施加的交流电源的一周期内发光二极管模块的工作区间较短，由此，存在功率因数(power factor)变低，总谐波失真(THD,total harmonic distortion)增加，过度产生闪烁(flicker)现象的问题。并且，由此，也存在发光效率下降的问题。

  [0009]未解决以上问题而提出的本实用新型的目的是，提供一种施加交流电源时能够抑制因交流发光二极管工作特性而产生的闪烁现象的单向发光二极管模块装置。

  [0010]并且，本实用新型的再一目的是，提供一种施加交流电源时能够改善因交流发光二极管工作特性而引起的发光效率下降的单向发光二极管模块装置。

  [0011]并且，本实用新型的另一目的是，提供一种即使交流电源电压的电平变动，也能够在预定范围内以规定电平维持耗电的单向发光二极管模块装置。

  [0012]本实用新型的单向发光二极管模块装置包含:整流部320，对施加的交流电源进行整流；单向发光二极管模块部330，包括单向连接的多个发光二极管；恒定电压部340，若施加于上述单向发光二极管模块部与整流部输出端之间的电压大于预定电平，则维持恒定电压；恒功率控制部350，包括在活性区域和饱和区域工作的第二开关器件Q2，并利用上述第二开关器件Q2，来使上述单向发光二极管模块部在预定范围内维持恒功率；放大部370，将从上述恒定电压部输出的恒定电压进行分压并放大，来输出放大的分压电压；基准电压提供部380，利用上述恒定电压部的输出，来提供基准电压；以及调整电压提供部390，包括第一控制电压输出部，上述第一控制电压输出部将上述放大的分压电压与上述基准电压作比较，来作为上述恒功率控制部的控制电压输出。

  [0013]根据本实用新型，上述调整电压提供部390还包括积分仪，上述积分仪对与上述基准电压比较的值进行积分并输出。

  [0014]根据本实用新型，其特征是，上述恒功率控制部内的第一半导体开关器件为场效应晶体管、双极结型晶体管及绝缘栅双极晶体管中的某一种。

  [0015]根据本实用新型，上述恒功率控制部350包括:控制电压输出部ZD2、R34，检测在上述单向发光二极管模块部流动的负荷电流，并根据检验测试出的负荷电流的大小，来将上述单向发光二极管模块部与上述整流部另一端之间的电压转换为第一电平及第二电平的驱动电压；以及第二开关器件Q2，被上述第一电平及第二电平的驱动电压控制，提供恒功率。

  [0016]根据本实用新型，上述控制电压输出部ZD2、R34包括:检测电阻R34，检测在上述单向发光二极管模块部流动的负荷电流；以及三端齐纳二极管ZD2，若施加于上述检测电阻的控制电压为设定值以下，则输出齐纳电压，若上述控制电压大于上述设定值，则在阳极与阴极之间维持短路状态。

  [0017]根据本实用新型，施加交流电源时能够抑制因交流发光二极管工作特性而产生的闪烁现象，从而适合作为照明装置来使用。因闪烁现象被抑制而具有照明装置的寿命延长的效果。并且，根据本实用新型，能够改善发光效率下降，并改善功率因数的下降，即使交流电源电压的电平变动，也能够在预定范围内以规定电平维持耗电。

  [0019]图2是以往实用新型的单向发光二极管模块的施加电压及驱动电流波形图。

  [0021]下面，参照附图，对本实用新型的(多个)优选实施例进行详细的说明。首先，在对各个附图的结构要素标注附图标记时，对于相同的结构要素，即使标注在不同的附图，也尽可能使用了相同的附图标记。

  [0022]图3是本实用新型的一实施例的单向发光二极管模块装置电路图，其包括:交流电源310、整流部320、单向发光二极管模块部330、恒定电压部340、恒功率控制部350、分压部360、放大部370、基准电压提供部380及调整电压提供部390。图3中，附图标记Dl、D2、D3、D4表示二极管，C1、C2表示电容器。

  [0024]单向发光二极管模块部330以单向方式连接在整流部320的输出侧与恒定电流部350的上端之间。

  [0025]就恒定电压部340而言，若施加于单向发光二极管模块部330与整流部320的另一端之间的电压大于预定电平，例如，大于2.5V，则齐纳二极管ZDl的两端维持齐纳电压，由齐纳电压开启第一开关器件Q1，从而向第一开关器件Ql的源端子Si施加与齐纳电压相应的恒定电压。在这里，若施加于检测电阻的控制电压为设定值以下，则三端齐纳二极管ZD2具有与普通的齐纳二极管特性相同的特性，来输出齐纳电压，若控制电压大于设定值，则在阳极与阴极之间维持短路状态。由此，即使在较低的输入电压也使单向发光二极管模块部330开启，来减少闪烁现象，扩大发光二极管工作区间，增加有效功率，以提高功率因数。

  [0026]就恒功率控制部350而言，经由第二开关器件Q2的负荷电流Il随着施加于三端齐纳二极管ZD2的检测电阻(R33+R34)的控制电压的大小而不同。例如，若施加于三端齐纳二极管ZD2的检测电阻(R33+R34)的控制电压为设定值以下，则三端齐纳二极管ZD2输出齐纳电压，因此由三端齐纳二极管ZD2的齐纳电压开启第二开关器件Q2，使得较大的负荷电流Il流动。另一方面，若较大的负荷电流使施加于分路的检测电阻R34的电压VR34上升，则施加于三端齐纳二极管ZD2的检测电阻(R33+R34)的控制电压上升，若控制电压大于设定值，则三端齐纳二极管ZD2转换为短路状态。若三端齐纳二极管ZD2转换为短路状态，则向第二开关器件Q2的漏端子与源端子之间施加逆电压VR34，使得第二开关器件Q2在活性区域工作，因而负荷电流Il的大小变小。利用这样的形式来工作的第二开关器件Q2起到提供恒功率的恒功率提供部的功能。

  [0027]分压部360由串联的电阻R35、R36构成，对施加于电阻R31和齐纳二极管ZDl的电压进行分压。

  [0028]放大部370放大施加于分压电阻R36的分压电压，来输出放大的分压电压。

  [0029]基准电压提供部380利用施加于三端齐纳二极管ZD2的电压，来提供基准电压VR41。

  [0030]调整电压提供部390用于改善恒功率控制部350的功能，该调整电压提供部390包括:第一检测部，检测施加于发光二极管模块部330的后端的全电压变动值；第二检测部，检测施加于第一开关器件Ql的源端子的电压变动值。例如，若施加于发光二极管模块部330的后端的全电压(VR35+VR36)变动，则第一检测部在放大部370使与变动值相应的第一变动值放大，并通过电阻R45提供。并且，若施加于分路的检测电阻R34的电压VR34变动，则第二检测部通过电阻R42提供与变动值相应的第二变动值。将加上第一变动值和第二变动值的合计变动值与基准电压VR41作比较并积分，来作为调整电压输出，并利用于三端齐纳二极管的控制电压。

  [0031]由此，可在活性区域和饱和区域更细致地控制第二开关器件Q2并控制恒功率。

  1.一种单向发光二极管模块装置，其特征是，包括: 整流部,对施加的交流电源进行整流； 单向发光二极管模块部，包括单向连接的多个发光二极管； 恒定电压部，若施加于上述单向发光二极管模块部与上述整流部输出端之间的电压大于预定电平，则维持恒定电压； 恒功率控制部，包括在活性区域和饱和区域工作的第二开关器件，并利用上述第二开关器件，来使上述单向发光二极管模块部在预定范围内维持恒功率； 放大部，将从上述恒定电压部输出的恒定电压进行分压并放大，来输出放大的分压电压； 基准电压提供部，利用上述恒定电压部的输出，来提供基准电压；以及调整电压提供部，包括第一控制电压输出部，上述第一控制电压输出部将上述放大的分压电压与上述基准电压作比较，来作为上述恒功率控制部的控制电压输出。

  2.根据权利要求1所述的单向发光二极管模块装置，其特征是，上述调整电压提供部还包括积分仪，上述积分仪对与上述基准电压比较的值进行积分并输出。

  3.根据权利要求1所述的单向发光二极管模块装置，其特征是，上述恒功率控制部内的半导体开关器件为场效应晶体管、双极结型晶体管及绝缘栅双极晶体管中的某一种。

  4.根据权利要求1、2及3中任一项所述的单向发光二极管模块装置，其特征是， 上述恒功率控制部包括: 控制电压输出部，检测在上述单向发光二极管模块部流动的负荷电流，并根据检验测试出的负荷电流的大小，将上述单向发光二极管模块部与上述整流部另一端之间的电压转换为第一电平及第二电平的驱动电压；以及 第二开关器件，被上述第一电平及第二电平的驱动电压控制，提供恒功率。

  5.根据权利要求4所述的单向发光二极管模块装置，其特征是， 上述控制电压输出部包括: 检测电阻，检测在上述单向发光二极管模块部流动的负荷电流；以及三端齐纳二极管，若施加于上述检测电阻的控制电压为设定值以下，则输出齐纳电压，若上述控制电压大于上述设定值，则在阳极与阴极之间维持短路状态。

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