TW201230867A - Lighting apparatus and light emitting diode device thereof - Google Patents

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201230867 EL99093 36790twf.doc/n 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種照明裝置及 __光衰=祕重3 先-級體或紅光發光二極體因溫度升高的亮度衰減現象: 【先前技術】 c 境保護的需求發光二極體來建構人們日 =生活中提供照_燈具隨成為不可更改_勢。而在 4矣技術巾帛以k供照明暖色系的發光二極體照明裝置 常應用藍紅光晶片搭配的發光二極體 ^光粉來進行製作。在這種習知的照明裝於= 者其操作時間的增長，其所在的環境溫度會隨之上升。並 且，其中的紅光晶>;的發光二極體，因其絲特性比藍光 B曰片之發光—極體之光衰特性還要A，在其所在的環境溫 度上升的同時’紅光晶片的發光二極體的發光效率也會隨 ，遞，’其遞減程度比藍光晶片的發光二極體的發光效率 ，要嚴重。如此一來，這種習知的照明裝置所提供的照明 冗度也會發生很大的變化，嚴重的影響到照明裝置的效能。 因此，如何製作可以提供高效率的照明，且可以長時 間穩定操作賴明裝置，成為本領域設計者—個重要的課 題0 【發明内容】 3 201230867 EL99093 36790twf.d〇c/n 一本發明提供一種發光二極體裝置，有效降低其紅光發 光一極體串隨環境溫度升高所產生的亮度衰減現象。 本發明提供一種照明裝置，有效降低因其中的紅光發 光二極體帽環境溫度升高所產生的亮度衰減，而使照明 f置發出的照明光線產生變異，使照明裝置在環境溫度提 间下’妝明光線仍能符合7_step macadam或4_step macadam 之要求。 ^本發明提出一種發光二極體裝置，包括至少一紅色發 光一極體、至少一阻抗提供元件及一驅動器。紅光發光二 極體具有H阻抗提供元件與紅光發光二極體並聯， 且具有-分纽抗值。分雜抗健-環境溫度成正比。 驅動器分職紅紐光二極體及阻抗提供元件㈣，用以 產生一驅動電流。㈣電流依據分流阻抗值及内阻來被分 流至阻抗提供元件及紅光發光二極體。 阻抗提供元件為正溫度係數的半導體元件、埶敏電 阻&電晶體或二極體。至少—非紅光的發光二極體分別與 驅動為、紅光發光二赌及賊提供元件㈣，並接收驅 動電流。非紅光的發光二極體㉝接於驅動器及紅光發光二 極體之間’或者是紅色發光二極軸接於驅_及非紅光 的發光二極體之間。非紅光的發光二極體為藍絲光二極 體^綠光科二極體、料光發光二極贱近藍光發光二 極體。 ^發明再提出-種照明裝置，包括複數個發光二極體 、妓數個阻抗提供單元及—驅動^。各該發光二極體串 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 包括相互串聯之至少-第一發光二極體串及至少__第二發 光二極體串。第-發光二極體串具有一内阻，且包括相互 串聯的複數個第-發光二極體，各第一發光二極體能激發 出-具有第-波長之第-光線。第二發光二極體串包括相 ^串聯的減個第二發光二極體’各第二發光二極體能激 4出-具有第二波長之第二光線，第—波長大於第二波 長。各阻抗提供元件與各第一發光二極體串並聯，並與各 C 帛二發光二極體串串聯。各阻抗提供元件具有-分流阻抗 值，分流阻抗值與-環境溫度成正比；驅動器分別與此些 發光二極體串及此些阻抗提供元件串聯，用以產生複數個 驅動電流。各第二發光二極體串對應接收一驅動電流，各 2動電流依據各分雜抗值以及各_來被分流至各阻抗 提供元件及各第一發光二極體串。 此些阻抗提供元件為正溫度係數的半導體元件、熱敏 電阻、電晶體或二極體。第一發光二極體為藍光發光二極 冑、綠光發光二極體、紫外光發光二極體或近藍光發光二 極體，第二發光二極體為紅光發光二極體。 本發明更提供一種發光二極體裝置，包括至少一第一 發光二極體、至少一第二發光二極體、至少一阻抗提供元 件及-驅動器。第一發光二極體具有—内阻及一第一光衰 特性二第二發光二極體具有一第二光衰特性，第一光衰特 性比第二光衰特性嚴重且大。阻抗提供元件與第一發光二 極體並聯，且與第二發光二極體串聯。阻抗提供元件具有 刀々〇_阻抗值，分流阻抗值與一環境溫度成正比。驅動器 5 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 光二極體 分別與第-發光二鋪、第二發光二極體及 串聯’用以產生—驅動電流給第二發光二極體。驅動ί流 ί據ϊΐ隨值及内卩絲被錢錄抗提供元件及第-發 =明又提供-觀明裝置，包括複數個發光二極體 串、複數恤抗提供單元及—驅姉。各該發光二極體串 包括相互串聯之至少—第—發光二極體串及至少一第 光二極體串。第—發光二極體串具有-内阻，^包括相^ 串聯的複數個第-發光三㈣，各第—發光二極體具有一 =-光哀特性。第二發光二極體串包括相互串聯的複數個 第一發光二極體’各第二發光二極體具有一第二光衰特 性’第-光衰雜比第二光衰特性嚴重且h各阻抗提供 兀件與各第·_發光二極體串並聯，並與各第二發光二極體 串串=各阻抗提供it件具有-分流阻抗值，分流阻抗值 與-環境溫度成正比。，鶴科触此些發光二極體串及 此些阻抗提供it件㈣，帛以產生複數個轉電流。各第 一發光一極體串對應接收—驅動電流，各驅動電流依據各 分流阻抗值以及各内阻來被分流至各阻抗提供元件及各第 一發光二極體串。 、基於上述，本發明透過在紅光發光二極體串旁並接一 個或多個的阻抗提供元件，並藉由阻抗提供元件隨環境溫 度來改變其所提供的分流阻抗的特性，使流經紅光發光二 極體串的部份的驅動電流的值被動態的調整，進以達到補 償紅光發光二極體串因環境溫度的變化而產生量度衰減的 201230867 tLyyuyi 36790twf.doc/n 現象。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的發光二極體 裝置100的示意圖。發光二極體裝置1〇〇包括驅動器11〇、 C 紅光發光二極體串丨20以及阻抗提供元件130。驅動器Π0 用以產生驅動電流ID。驅動器11〇可以利用如電壓控制電 流源、獨立電流源其他各種可以產生穩定驅動電流ID的 電流產生器來建構。而關於產生穩定驅動電流m的電流 產生器為本領域具通常知識者所熟知的電子裝置，其實施 細節在此不多贅述。 、 紅光發光一極體串120包括相互串連的n個發光二極 體121，其中的N為正整數(在圖1的繪示中，N等於u。 I 當然，圖1的繪示僅是一個範例，當紅光發光二極體串120 的發光二極體數量大於1時，多個的發光二極體會以相同 的方向（順向偏壓於驅動器11〇的方向）串聯在一^。 ° 阻抗提供元件130則與紅光發光二極體串12〇相互二 聯。阻抗提供元件130會依據所在位置的環境溫度 = 所提供的分流阻抗值RD。也就是說，當驅動 i 戶斤產生的驅動電流m時，依據克希=電U供 (Kirchhoffs circuit laws )，這個驅動電流ID會分疋， 分的驅動電流ID1及ID2。部分的驅動電流id兩部 2則 7 201230867 bLyyuyi 36790twf.d〇c/n 分別流至紅光發光二極體串12〇以及阻抗提供元件13〇。 並且，驅動電流1D的電流值大小，恰等於部分的驅動電 流ID1及ID2的電流值大小的和。其中，紅光發光二極體 串120兩端胯壓以及阻抗提供元件13〇兩端胯壓相同。 在此，部分的驅動電流ID1及ID2的電流值大小是由 阻抗提供元件130所提供的分纽抗值以及紅光發光二極 體串120的内阻的比例來決定的。請特別注意，在本實施 例中，阻抗提供元件130所提供的分流阻抗值RD是與環 境溫度的高低成正比的。 簡單來說，當阻抗提供元件13〇所提供的分流阻抗值 大於紅光發光二極體串120的内阻時，部分的驅動電流ID1 ^流值會大於部分的驅動電流ID2的電流值。相反的， 右疋當阻抗提供元件130所提供的分流阻抗值小於紅光發 光二極體串120的内阻時，部分的驅動電流ID1的電流值 會小於部分的驅動電流肪的電流值。當然，當阻抗提供 兀件130所提供的分流阻抗值與紅光發光二極體串的 内阻相等時，驅動電流ro被平均分配至部分的驅動 ID1 及 ID2。 由上述的說明可以清楚的得知，在發光二極體裝置 10^進行長時間的操作時，阻抗提供元件130對應隨日^間 的ί哀境溫度來調高其所提供的分流阻抗值奶。而隨 著分流阻抗值RD的上升，分流至紅光發光二極體串⑽ 的部份的驅動電流ID1也會隨著增加。這個隨環境溫度上 升的部份的驅動電流ID1，則可以有效的補償因環境溫度 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 上升而導致原先(未補償前)應該下降的紅光發光二極體串 120的發光亮度，以彌補紅光發光二極體的光衰特性。 附帶一提的’阻抗提供元件130所提供的分流阻抗值 RD與環境溫度的變化的關係可以依據紅光發光二極體串 120隨環境溫度的變化所產生的亮度衰減以及紅光發光二 極體串120的亮度與驅動電流的關係來選用。 此外，阻抗提供元件130可以利用正溫度係數的熱敏 I 電阻來建構。當然’紅光發光二極體串120上的發光二極 體121是紅光晶片的發光二極體時，阻抗提供元件13〇也 可以利用晶片上可製作的具有正溫度係數的半導體元件來 建構，例如正溫度係數的電晶體或二極體等。 請參照圖2A’圖2A繪示本發明另一實施例的發光二 極體裝置200的示意圖◦發光二極體裝置2〇〇包括驅動器 210、紅光發光二極體串220以及阻抗提供元件231〜23M。 與前一實施例不相同的，發光二極體裝置2〇〇包括μ個阻 抗提供元件(其中Μ為正整數)。阻抗提供元件231〜23Μ都 ‘ 與紅光發光二極體串220並聯耦接，並且，阻抗提供元件 231〜23Μ會隨著環境溫度的改變，提供多個分流阻抗值。 紅光發光二極體串220則包括三顆串聯的發光二極體。驅 動器210所產生的驅動電流id則會隨著多個並聯的阻抗 提供元件231〜23M所提供的等效阻抗值與紅光發光二極 體串220的内阻來分流為多個部份的驅動電流1、 ID21〜ID2M。其中，驅動電流ID1流經紅光發光二極體串 220並使紅光發光二極體串220發光。此外，紅光發光二 9 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 極體串220兩端跨壓分別與阻抗提供元件231〜23M的每一 元件兩端跨壓相同。 以下請分別參照圖2B與圖2C，圖2B及圖2C分別綠 示發光二極體裝置的發光效率與環境溫度的關係圖。請先 參照圖2B ’在圖2B的繪示中’曲線210為未加入任何阻 抗提供元件，由兩顆發光二極體串接形成的紅光發光二極 體串的發光效率與溫度關係曲線。曲線220為在兩顆發光 一極體串接形成的紅光發光二極體串上，加入並聯的兩級 的阻抗提供元件的發光效率與溫度關係曲線。其中，曲線 210的習知的紅光發光二極體串在環境溫度超過5〇度時， 即開始產生很大的亮度衰減。而曲線220表示的加入兩級 的阻抗提供元件進行補償的紅光發光二極體串則在環境溫 度60度以上時，才有明顯的亮度衰減現象。 另外，在圖2C的繪示中，曲線230為未加入任何阻 抗提供元件，由兩顆發光二極體串接形成的紅光發光二極 體串的發光相對強度與溫度關係曲線。曲線240為加入兩 個相互並聯的阻抗提供元件，並聯至由兩顆發光二極體串 接形成的紅光發光二極體串的發光相對強度與溫度關係曲 線。曲線250則為加入三個相互並聯的阻抗提供元件，並 聯至由二顆發光二極體串接形成的紅光發光二極體串的發 光相對強度與溫度關係曲線。其中，在環境溫度為1〇〇度 時，曲線230所表示的紅光發光二極體串的亮度衰減高達 44%，而曲線240所表示的紅光發光二極體串的亮度衰減 為28%，而曲線250所表示的紅光發光二極體串的亮度衰 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 減僅有12%。 以下請參照圖3A，圖3A給_ 極體裝置2GG的另-實施方/ T纟明貫施例的發光二 罔2A的洽-..k 式。在本實施方式中，相較於 圖2A的、..自不’發光二极體奘 260。發光二極體串26〇 . 更匕括發光二極體串 紅九發光二極體串220盥驄動哭 22=，驅動電流-來進行發光。發光:極體; 匕夕個非紅光的發光二極體261〜263，發光二極 體261〜263依序串接。其中，發光二極體261之電流輸入 ^&與紅光發光—極體之電流輸出端電性連接，發光二極體 261之電流輪入端分別與阻抗提供元件231〜23M的每一元 件之電流輸出端電性連接。在增加如發光二極體串26〇的 設置後，可以改變發光二極體裝置2〇〇所發送出的光的顏 色。 /

以下凊參照圖3B，圖3B繪示本發明實施例的發光二 極體裝置200的再一實施方式。在本實施方式中，相較於 圖3A的繪示，發光二極體裝置3〇〇所包括的非紅光的發 光二極體所組成的發光二極體串有兩串。其中，發光二極 體串280更包括串接在驅動器210以及紅光發光二極體串 220之間。換句話說，非紅光的發光二極體所組成的發光 二極體串260及280，可以配置在與驅動器210與紅光發 光一極體串220的串接路徑上的任意位置，且非紅光的發 光二極體所組成的發光二極體串260及280的數量也不受 限制。 當然，發光二極體串260及280中所包括的非紅光的 11 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 發光二極體的數量並不僅限於三顆。發光二極體串遞及 280僅需要至少-賴非紅光的發光二極體即可實施本實 施方式。此外，紅紐光二赌的絲特㈣非紅光發光 二極體之光衰特性還要嚴重且大。 在本實施例中，發光二極體串26〇及28〇中所包括的 非紅光的發光二極體可以為藍光發光二極體，或是可發出 其他顏色光線的發光二極體，例如是綠光發光二極體、黃 光發光二極體、橘光發光二極體、紫外光發光二極體、近 藍光發光二極體或白光發光二極體。 以下請參照圖4，圖4綠示本發明的再一實施例的照 明裝置400的示意圖。照明裝置4〇〇包括驅動器41〇、藍 光發光二極體串421〜423、紅光發光二極體431〜433以及 阻抗提供元件441〜443。驅動器410用以產生多個驅動電 流IDA1〜IDA3並分別提供至發光二極體串421〜423。其 中，驅動電流IDA1流通過藍光發光二極體串42；[後並分 流至阻抗提供元件441以及紅光發光二極體串431，驅動 電流IDA2流通過藍光發光二極體串422後並分流至阻抗 提供元件442以及紅光發光二極體串432，驅動電流ID A3 流通過藍光發光二極體串423後並分流至阻抗提供元件 443以及紅光發光二極體串433。並且，紅光發光二極體串 431-433所能激發出的光線的波長大於藍光發光二極體串 421所能激發出的光線的波長。s 驅動器410可以利用電流鏡的電路，來鏡射其所產生 的驅動電流IDA1來產生其他的驅動電流IDA2以及 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 識者所熟知的技 IDA3。而電流鏡電路應為本領域具通常知 術’在此不多詳述。 體串431〜433進仃發光亮度補償的實施細節 施例及實施方式中都有詳盡的說明，以下則^逑的只 ，上所^本發日錄由在紅光發光二極體&並聯一 個或夕個略提供讀，並透·缺供树溫

C

改Μ所提供的分流阻抗值。湘這個變化的分流阻抗值， 驅動器所產生的驅域流通過紅光發光二極體串的^份驅 動電流的電流值大小也會隨著分流阻抗值改變。如此一 來，紅光發光二極體串上通過的部份驅動電流會隨環境溫 度來調整，有效補償其因環境溫度上升而產生的亮度衰減 =，並使照明裝置所發出之照明光、線，即使在環^溫度 k兩下，仍能符合仍能符合7-step macadam之要求，而最 佳狀,％為能符合4-step macadam之要求。而為使阻抗提供 元件能有效的感應環境溫度，而達到改變所通過紅光發光 二極體串的驅動電流，阻抗提供元件與發光二極體之距離 不要超過5公分，較佳地不要超過4公分，最佳地不要超 過3公分’使阻抗提供元件能有效的感應環境溫度，而改 變分流阻抗值。此外，上述發光二極體可以是發光二極體 晶片（chip)、發光二極體封裝結構(package)或其任意組合。 本發明之照明裝置可與目前各種不同產品類型之照 明模組進行組裝結合，例如A40、A60、MR16或GU10中， 並搭配黃色螢光粉以混合形成白光，此外，亦可再加入紅 13 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 色螢光粉提升色彩飽和度。另外，本發明之發光二極體裝 置亦可應用於室内照明裝置、室外照明裝置、背光穿 指示裝置中。 t 雖然本發明已以實施例揭露如上’然其並非用以限定 本發明’任何所屬技術領域令具有通常知識者，在不脫離 本發明之精神和範圍内’當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1繪示本發明一實施例的發光二極體裝置的示意圖。 圖2A繪示本發明另一實施例的發光二極體裝置的示意圖。 圖2B及圖2C分別繪示發光二極體装置的發光效率與環 溫度的關係圖。 圖3A綠示本發明實施例的發光二極體裝置的另—實扩 式。 &万 圖3B繚示本發明實施例的發光二極體裝置的再—實施方 式。 圖4繪示本發明的再一實施例的照明裝置的示意圖。 【主要元件符號說明】 100、200、300 :發光二極體裝置 110、210、410 :驅動器 120、220、431〜433 :紅光發光二極體串 260、280、421〜423 :發光二極體串 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 121、261〜263 :發光二極體 130、231〜23M、441〜443 :阻抗提供元件 210〜250 :曲線 220 ID、ID1、ID2、IDA1 〜IDA3 :驅動電流 RD :分流阻抗值

C 15

Claims (1)

1. 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 七、申請專利範圍： i 一種發光二極體裝置，包括： 至少一紅光發光二極體，具有一内阻； 至>、阻抗提供元件，與該紅光發光二極體並聯，且 具有分流阻抗值，該分流阻抗值與一環境溫度成正比； 以及 一駆動器，分別與該紅光發光二極體及該阻抗提供元 料聯’用以產生一驅動電流，該驅動電流依據該分流阻 抗值及該内阻來被分流至該阻抗提供元件及該紅光發光二 極體。 =2.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其 中該阻抗提供元件為正溫度係數的半導體元件、熱敏電 阻、電晶體或二極體。 3·如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其 中更包括： “至少一非紅光的發光二極體，分別與該驅動器、該紅 光么光一極體及該阻抗提供元件串聯，並接收該驅動電流。Θ 上4_如申請專利範圍第3項所述之發光二極體裝置，其 中該非紅光的發光二極體耦接於該驅動器及該紅光發光二 極體之間，或者是該紅色發光二極體麵接於該驅動器及該 非紅光的發光二極體之間。 5.如申請專利範圍第3項所述之發光二極體裝置，其 中該非紅光的發光二極體為藍光發光二極體、綠光發光二 極體I外光發光二極體或近藍光發光二極體。 16 201230867 EL99093 36790twf.doc/n 6. —種照明裝置，包括： 複數個發光二極體串，各該發光二極體串包括： 至少一第一發光二極體串，具有一内阻，且包括 相互串聯的複數個第一發光二極體，各該第—發光二極體 能激發出一具有一第一波長之第一光線；以及 且 至少一第二發光二極體串，與該第—發光二極體 ^串聯，且包括相互串聯的複數個第二發光二極體，各該 第二發光二極體能激發出一具有一第二波長之第二光線， 該第一波長大於該第二波長； 複數個阻抗提供元件，各該阻抗提供元件與各該第一 發光二極體串並聯，並與各該第二發光二極體串串聯，各 該阻抗提供元件具有-分流阻抗值，該分纽抗值與 境溫度成正比；以及 一 一驅動器，分別與該些發光二極體串及該些阻抗提供 兀件串聯，用以產生複數個驅動電流，各該第二發光二極 體串對應接收-驅動電流，各該驅動電流依據各該分流阻 抗值以及各該⑽練分紅各雜抗提供元件及各ς 一發光二極體串。 〆 7. 如申請專利範圍第6項所述之照明裝置，其中該此 阻抗提供元件為正溫度係數的半導體元件、熱敏電阻二二 晶體或二極體。 8. 如申請專利範圍第6項所述之照明裝置，其中該第 一發光二極體為藍光發光二極體、綠光發光二極體、紫外 光發光二極體或近藍光發光二極體，第二發光二極體^紅 17 201230867 36790twf.doc/n 光發光二極體。 9. 一種發光二極體裴置，包括： 光衰特 至少一第一發光二極體，具有一内阻及一第一 性； 該第 至少-第二發光二極體，具有—第二光衰特性， 一光衰特性比該第二光衰特性嚴重且大；

   至少-阻抗提供元件，與該第一發光二極體並 與该第二發光二極體串聯，該阻抗提供元件具有一八攻 抗值，該分流阻抗值與一環境溫度成正比；以及刀",L且 一驅動器，分別與該第一發光二極體、該第二發 極體及該阻抗提供元件串聯，用以產生一驅動電流給該 二發光二極體，該驅動電流依據該分流阻抗值及該内阻 被分流至該阻抗提供元件及該第一發光二極體。 10. —種照明裝置，包括： 複數個發光二極體串，各該發光二極體串包括： 至少一第一發光二極體串，具有一内阻，且包括 相互串聯的複數個第一發光二極體，各該第一發光二=體 具有一第一光衰特性；以及 至少一第二發光二極體串，與該第一發光二極體 串串％ ’且包括相互串聯的複數個第二發光二極體，各今 第二發光二極體具有一第二光衰特性，該第一光衰特性比 該第二光衰特性嚴重且大； 複數個阻抗提供元件，各該阻抗提供元件與各該第一 發光二極體串並聯，並與各該第二發光二極體串串聯，各 18 201230867 hLyyuyi 36790twf.doc/n 該阻抗提供元件具有一分流阻抗值，該分流阻抗值與一環 境溫度成正比；以及 一驅動器，分別與該些發光二極體串及該些阻抗提供 元件串聯，用以產生複數個驅動電流，各該第二發光二極 體串對應接收一驅動電流，各該驅動電流依據各該分流阻 抗值以及各該内阻來被分流至各該阻抗提供元件及各該第 一發光二極體串。 19