專利名稱：交流發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，特別是涉及有關(guān)一種使用發(fā)光二極管微晶 粒的交流發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
由于具有耐用、壽命長、輕巧、低耗電并且不含有害物質(zhì)(例如汞)的
特性，因此使用發(fā)光二極管(LED)的照明技術(shù)已經(jīng)變成照明產(chǎn)業(yè)與半導(dǎo)體產(chǎn) 業(yè)未來非常重要的發(fā)展方向。 一般而言，發(fā)光二極管廣泛地應(yīng)用于白光照 明裝置、指示燈、車用信號燈、車用大燈、閃光燈、液晶顯示器的背光模 塊、投影機(jī)的光源、戶外顯示單元…等等。
圖1A為二極管發(fā)光裝置中輸入電壓與電流的波形圖。由于每一個發(fā)光 二極管微晶粒的操作電壓(耐受電壓)只有2-5V左右，所以多個二極管微
晶粒需要連接成串才可以在電力公司所提供的市電下使用。因此，該串發(fā) 光二極管微晶粒的等效起始電壓將高達(dá)90V以上。換言之，于交流電源的
正周期中，只有在交流電源所提供的輸入電壓高于90V(約t=0. 002秒至 0. 006秒)時，才會產(chǎn)生電流通過發(fā)光二極管^t晶粒。同樣地，于交流電源 的負(fù)周期中，只有在交流電源所提供的輸入電壓低于-90V(約t=0. 010秒至 0. 014秒)時，才會產(chǎn)生電流通過發(fā)光二極管微晶粒。
圖1B為二極管發(fā)光裝置中電流與交流發(fā)光二極管模塊的光輸出的波形 圖。如圖所示，當(dāng)未產(chǎn)生電流通過發(fā)光二極管微晶粒時，將不產(chǎn)生光輸出(即 發(fā)出亮光)。換言之，只有交流電源所提供的輸入電壓高于正負(fù)起始電壓時 (即t=0. 002秒至0. 006秒與約=0. 010秒至0. 014秒)，發(fā)光二極管微晶粒 則才會產(chǎn)生光輸出。
一般而言，在功率計算上分為視在功率與實(shí)功功率，視在功率為一周 期內(nèi)電壓與電流的均方根值的乘積，而實(shí)功功率為一周期內(nèi)每一點(diǎn)電壓與 電流的乘積的平均值。再者，功率因素則會實(shí)功功率與視在功率的比值， 通常功率因素太小會造成電力設(shè)備的負(fù)擔(dān)與電力浪費(fèi)。舉例而言，電灣電
4力公司則要求功率因素必需大于0.8。
由圖1A與圖IB可得知交流電源所供電的發(fā)光二極管微晶粒的功率因 素必定會小于l，再者當(dāng)起始電壓太高時，也會讓發(fā)光二極管微晶粒不發(fā)光 的比例增加，因此閃爍的程度將會變大。除此之外，交流電源所提供的輸 入電壓的頻率亦會影響發(fā)光二極管微晶體的閃爍程度，當(dāng)輸入電壓的頻率 太低時也會造成二極管微晶體的閃爍程度增加。
因此，需要一種二極管發(fā)光裝置能夠消除操作于交流電源時所產(chǎn)生閃 爍與功率因素太小的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種交流發(fā)光裝置，包括一交流發(fā)光二極管模塊，具有至 少兩組二極管微晶粒；以及一波形調(diào)制單元，耦接于交流發(fā)光二極管模塊 與一交流輸入電壓之間，用以調(diào)制交流輸入電壓的波形。
本發(fā)明還提供一種交流發(fā)光裝置，包括一交流發(fā)光二極管模塊，具有 至少兩組二極管微晶粒；以及一頻率調(diào)制單元，耦接于交流發(fā)光二極管模 塊與 一 交流輸入電壓之間，用以調(diào)整交流輸入電壓的頻率。
本發(fā)明還提供一種交流發(fā)光裝置，包括一交流發(fā)光二極管模塊，具有 至少兩組二極管微晶粒；以及一調(diào)制單元，耦接于所述交流發(fā)光二極管模 塊與一交流輸入電壓之間，用以增加所述交流輸入電壓的頻率和半高寬。
為了使本發(fā)明的所述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文 特舉一較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。


圖1A為二極管發(fā)光裝置中輸入電壓與電流的波形圖。
圖1B為二極管發(fā)光裝置中電流與交流發(fā)光二極管模塊的光輸出的波形圖。
圖2為本發(fā)明中交流發(fā)光裝置的一實(shí)施例。
圖3A為波形調(diào)制單元處理后交流電源所提供的輸入電壓與電流的波形圖。
圖3B為波形調(diào)制單元處理后，通過交流發(fā)光二極管模塊的電流與其光 輸出的波形圖。圖4A為波形調(diào)制單元處理后交流電源所提供的輸入電壓與電流的另一
波形圖。
圖4B為波形調(diào)制單元處理后，通過交流發(fā)光二極管模塊的光輸出的一波形圖。
圖5A為波形調(diào)制單元處理后交流電源所提供的輸入電壓的另一波形圖。
圖5B為波形調(diào)制單元處理后交流電源所提供的輸入電壓的另一波形圖。
圖6A為交流發(fā)光二極管模塊的另一實(shí)施例。
圖6B為交流發(fā)光二極管模塊的另一實(shí)施例。
圖6C為交流發(fā)光二極管模塊的另一實(shí)施例。
圖6D為交流發(fā)光二極管模塊的另一實(shí)施例。
圖7為本發(fā)明中交流發(fā)光裝置的一實(shí)施例。
圖8為顯示交流發(fā)光裝置于不同電壓頻率下的亮度。
圖9為本發(fā)明中交流發(fā)光裝置的一實(shí)施例。
附圖符號說明
10、 10， 、 10" 、 IOA、 10B:交流發(fā)光二極管模塊；
12: 二極管微晶粒；
14:波形調(diào)制單元；
16、 16" 、 16A、 16B:微發(fā)光單元；
18:頻率調(diào)制單元；
20:交流電源；
22:調(diào)制單元；
100、 100， 、 100":交流發(fā)光裝置；VS:輸入電壓。
具體實(shí)施例方式
圖2為本發(fā)明中交流發(fā)光裝置的一實(shí)施例。交流發(fā)光裝置100包括一交流發(fā)光二極管模塊10，用以耦接至一交流電源20所提供的輸入電壓VS，以及一波形調(diào)制單元14。交流發(fā)光二極管模塊10包括多個二極管微晶粒12,形成于一基板(未顯示于圖中)，并藉由基板上的導(dǎo)線連接成至少兩串(兩組)。此外，二極管微晶粒12為可根據(jù)不同操作電壓調(diào)整其操作功率的發(fā)光組件。舉例而言，二極管微晶粒12可為發(fā)光二極管微晶粒(micro-lightemitting diodes; micro LEDs)或激光二極管微晶粒(micro-laser diodes;micro LDs)，但不限定于此。 一般而言，交流發(fā)光裝置被封在一封裝結(jié)構(gòu)中，在此封裝結(jié)構(gòu)中包含熒光粉，可將微晶粒發(fā)出的光混成其它色光。于此實(shí)施例中，每一串二極管微晶粒12的起始電壓大約為90V,但不限定于此。于交流電源20的正周期中，當(dāng)輸入電壓VS高于90V時，則會有電流通過交流發(fā)光二極管模塊10中位于下方的那一串二極管微晶粒12，以便發(fā)出亮光。同樣地，于交流電源20的負(fù)周期中，當(dāng)輸入電壓VS低于-90V時，則會產(chǎn)生電流通過交流發(fā)光二極管模塊10中位于上方的那一串二極管微晶粒12，使交流發(fā)光二極管模塊IO發(fā)出亮光。
波形調(diào)制單元14用以增加交流電源2 0所提供的輸入電壓V S的半高寬。圖3A為波形調(diào)制單元處理后交流電源所提供的輸入電壓與電流的波形圖。如圖所示，當(dāng)波形調(diào)制單元14將輸入電壓VS的半高寬增加之后，輸入電壓VS高于起始電壓(約90V)的時間就會隨之增加。舉例而言，于交流電源20的正周期中，在輸入電壓VS高于90V(約t=0. 001秒至0. 007秒)時，都會產(chǎn)生電流通過交流發(fā)光二極管模塊10中位于下方的那 一 串二極管微晶粒12。同樣地，于交流電源20的負(fù)周期中，在輸入電壓VS低于-90V(約t=0. 009秒至O. Q15秒)時，都會產(chǎn)生電流通過交流發(fā)光二極管模塊10中位于上方的那一串二極管微晶粒12。由于電流通過二極管微晶粒12的總時間變長，交流發(fā)光二極管模塊10的實(shí)功功率就會增加，故功率因素亦隨之提升。
圖3B為波形調(diào)制單元處理后，通過交流發(fā)光二極管模塊的電流與其光輸出的波形圖。如圖所示，由于通過交流發(fā)光二極管模塊10的電流隨著輸入電壓VS的半高寬增加而增加，所以交流發(fā)光二極管模塊10產(chǎn)生光輸出的周期也隨之增加。舉例而言，于t=0. 002秒至0. 006秒與約-O. 010秒至0. 015秒時，交流發(fā)光二極管模塊10皆會產(chǎn)生光輸出。換言之，大約只有在0. 075 ~ 0. 090秒這段時間，交流發(fā)光二極管模塊10才沒有產(chǎn)生光輸出。由此可知，發(fā)光二極管微晶粒不發(fā)光的比例降低，所以閃爍的程度將會降低。
于其它實(shí)施例中，波形調(diào)制單元14亦可以增加輸入電壓VS的半高寬，
7使得該輸入電壓VS由弦波波形變成方波波形，如圖4A中所示。如此一來，二極管微晶粒12大部分的時間都操作于順向電壓之下。舉例而言，輸入電壓VS幾乎整個交流電源20的正周期中都會高于起始電壓(+90V),使得圖2中交流發(fā)光二極管模塊10中位于下方的那一串二極管微晶粒12會被導(dǎo)通。同樣地，輸入電壓VS幾乎整個交流電源20的負(fù)周期中都會低于超始電壓(-90V)，使得圖2中交流發(fā)光二極管模塊10中位于上方的那一串二極管微晶粒12會被導(dǎo)通。圖4B為波形調(diào)制單元處理后，通過交流發(fā)光二極管模塊的光輸出的波形圖。如圖所示，由于輸入電壓VS于交流電源20的正周期中幾乎都會高于+90V，并且于交流電源20的負(fù)周期中幾乎都會低于-90V，故交流發(fā)光二極管模塊IO有電流通流的時間會增加，因此交流發(fā)光二極管模塊10產(chǎn)生光輸出的周期也隨之增加。在交流發(fā)光二極管模塊10不發(fā)光的時間變少之后，閃爍的程度亦會隨之降低。
于某些實(shí)施例中，波形調(diào)制單元14亦可以將交流電源20所提供的輸入電壓VS的波形由弦波調(diào)制成圖5A或圖5B所示的方波。舉例而言，當(dāng)輸入電壓VS的波形被調(diào)制成圖5A中所示的波形時，于交流電源20的正周期中，交流發(fā)光二極管模塊10中位于下方的那一串二極管微晶粒會導(dǎo)通一第一時間，而于交流電源20的正周期中，交流發(fā)光二極管模塊10中位于上方的那 一 串二極管微晶粒會導(dǎo)通 一 第二時間，其中第 一 時間大于第二時間。換言之，交流發(fā)光二極管模塊10在交流電源20的正周期的導(dǎo)通時間會比
在負(fù)周期的導(dǎo)通時間長。
如圖5B中所示，于交流電源20的正周期中，交流發(fā)光二極管模塊10中位于下方的那一串二極管微晶粒12會導(dǎo)通一第一時間，而于交流電源20的正周期中，交流發(fā)光二極管模塊10中位于上方的那一串二極管微晶粒12會導(dǎo)通一第二時間，其中第一時間小于第二時間。換言之，交流發(fā)光二極管模塊10于交流電源20的負(fù)周期的導(dǎo)通時間會比在正周期的導(dǎo)通時間長。
舉例而言，交流發(fā)光二極管模塊10中位于下方的那一串二極管微晶粒12可發(fā)出第一種色光，而交流發(fā)光二極管模塊10中位于上方的那一串二極管微晶粒12可發(fā)出第二種色光。因此，本發(fā)明可藉由圖5A與圖5B的實(shí)施例中，交流電源20的正、負(fù)周期的導(dǎo)通時間不同，來達(dá)到混色的效果。
圖6A為交流發(fā)光二極管模塊的另一實(shí)施例。如圖所示，交流發(fā)光二極管模塊10'中的二極管微晶粒12被連接成多串微發(fā)光單元16，其中每個
8微發(fā)光單元16包括兩個反相并聯(lián)連接的二極管微晶粒12。于某些實(shí)施例中，每個微發(fā)光單元16包括更多并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)連接的二極管微晶粒12。
圖6B為交流發(fā)光二極管模塊的另一實(shí)施例。如圖所示，交流發(fā)光二極管模塊10"中的二極管微晶粒12被連接成多串微發(fā)光單元16"，其中每個微發(fā)光單元16"中兩個二極管微晶粒12連串聯(lián)后再與另兩個二極管微晶粒12并聯(lián)，但不限定于此。
圖6C為交流發(fā)光二極管模塊的另一實(shí)施例。如圖所示，交流發(fā)光二極管模塊10A包括串聯(lián)一個以上的微發(fā)光單元16A,其中每個微發(fā)光單元16A包括橋式連接的二極管微晶粒12_1~12 —5，其中橋式結(jié)構(gòu)的各分支亦可由多個微晶粒串聯(lián)、并聯(lián)或其組合取代，但不限定于此。舉例而言，于交流電源20的正周期中，每個微發(fā)光單元16A中的二極管微晶粒12_1~12 —3會導(dǎo)通一第一時間，而于交流電源20的正周期中，每個微發(fā)光單元16A中的二極管微晶粒12_3~12_5會導(dǎo)通一第二時間，其中第一時間可與第二時間不同。換言之，于交流電源20的正周期中，每個微發(fā)光單元16A中的二極管微晶粒12 — 1 ~ 12_3會被視為一第一組二極管微晶粒，而于交流電源20的負(fù)周期中，每個微發(fā)光單元16A中的二極管微晶粒12 — 3 ~ 12 _ 5會被視為一第二組二極管微晶粒。也就是說，二極管微晶粒12_3共享于交流電源20的正、負(fù)周期中。
圖6D為交流發(fā)光二極管模塊的另一實(shí)施例。如圖所示，交流發(fā)光二極管模塊10B包括多串的微發(fā)光單元16A,其中每個微發(fā)光單元16A包括橋式連接的二極管微晶粒12_1~12_5。同樣地，于交流電源20的正周期中，每個微發(fā)光單元16A中的二極管微晶粒12_1 ~ l2 —3會導(dǎo)通一第一時間，而于交流電源20的正周期中，每個微發(fā)光單元16A中的二極管微晶粒U-3~12_5會導(dǎo)通一第二時間。
圖7為本發(fā)明的交流發(fā)光裝置的另一實(shí)施例。如圖所示，交流發(fā)光裝置100，與圖2中所示的交流發(fā)光裝置相似，其差異在于將波形調(diào)制單元16省略，而使用頻率調(diào)制單元18調(diào)整交流電源20的電壓頻率。頻率調(diào)制單元18用以將交流電源20的電壓頻率由60Hz以下調(diào)高至60Hz~ 100Hz的范圍內(nèi)，以便藉由眼睛視覺暫留的效果，讓使用者不會感受到閃爍。在較佳的實(shí)施例中，頻率調(diào)制單元18用以將交流電源20的電壓頻率調(diào)高至100Hz 60KHz的范圍內(nèi)。于最佳的實(shí)施例中，頻率調(diào)制單元18用以將交流電源2Q的電壓頻率調(diào)高至100Hz~ lKHz的范圍內(nèi)。
圖8顯示交流發(fā)光裝置于不同電壓頻率下的亮度。如圖所示，當(dāng)交流電源20的電壓頻率被調(diào)高至lKHz時，交流發(fā)光裝置IOO，發(fā)出光線的間隔將會小于人眼所能感受的范圍，因此本發(fā)明將可改善發(fā)光二極管微晶粒搭配熒光粉，延遲效果不佳人眼所感受到的閃爍。
圖9為本發(fā)明的交流發(fā)光裝置的另一實(shí)施例。于此實(shí)施例中，交流發(fā)光裝置100"包括一調(diào)制單元22用以增加交流電源20所提供的輸入電壓VS的半高寬，并增加交流電源20的電壓頻率，以便提升交流發(fā)光裝置的功率因子，同時降低使用者所感受到的閃爍程度。
圖2中的波形調(diào)制單元16(或圖7中的頻率調(diào)制單元18以及圖9中的調(diào)制單元22)與交流發(fā)光二極管模塊10可以設(shè)置于不同的芯片上，或是整合于一個芯片上，并且圖2中的波形調(diào)制單元16(或圖7中的頻率調(diào)制單元18以及圖9中的調(diào)制單元22)可以外接于交流發(fā)光二極管模塊10的封裝的外，或設(shè)置于交流發(fā)光二極管模塊10 二極管微晶粒12的封裝之內(nèi)，但不限定于此。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種交流發(fā)光裝置，包括一交流發(fā)光二極管模塊，包括至少兩組二極管微晶粒；以及一波形調(diào)制單元，耦接于所述交流發(fā)光二極管模塊與一交流輸入電壓之間，用以調(diào)制所述交流輸入電壓的波形。
2. 如權(quán)利要求1所述的交流發(fā)光裝置，其中所述波形調(diào)制單元用以增加所述交流輸入電壓的半高寬。
3. 如權(quán)利要求1所述的交流發(fā)光裝置，其中所述波形調(diào)制單元與所述交流發(fā)光二極管模塊整合于同 一芯片上。
4. 如權(quán)利要求1所述的交流發(fā)光裝置，其中所述波形調(diào)制單元與所述交流發(fā)光二極管模塊設(shè)置于同 一封裝結(jié)構(gòu)中。
5. 如權(quán)利要求1所述的交流發(fā)光裝置，其中所述二極管微晶粒為發(fā)光二極管微晶粒。
6. 如權(quán)利要求1所述的交流發(fā)光裝置，其中所述波形調(diào)制單元將所述交流輸入電壓的波形調(diào)整為方波。
7. 如權(quán)利要求1所述的交流發(fā)光裝置，其中所述波形調(diào)制單元所調(diào)制后的交流輸入電壓于一正周期中將所述兩組二極管微晶粒中的一組導(dǎo)通一第 一時間，而于一 負(fù)周期中將所述兩組二極管微晶粒中的另 一組導(dǎo)通一第二時間。
8. 如權(quán)利要求7所述的交流發(fā)光裝置，其中所述第一時間大于所述第二時間。
9. 如權(quán)利要求7所述的交流發(fā)光裝置，其中所述第一時間小于所述第二時間。
10. —種交流發(fā)光裝置，包括一交流發(fā)光二極管模塊，包括至少兩組二極管微晶粒；以及一頻率調(diào)制單元，耦接于所述交流發(fā)光二極管模塊與一交流輸入電壓之間，用以調(diào)整所述交流輸入電壓的頻率。
11. 如權(quán)利要求IO所述的交流發(fā)光裝置，其中所述頻率調(diào)制單元將所述交流輸入電壓的頻率調(diào)整至60Hz以上。
12. 如權(quán)利要求IO所述的交流發(fā)光裝置，其中所述頻率調(diào)制單元將所述交流輸入電壓的頻率調(diào)整在100Hz與lKHz之間。
13. 如權(quán)利要求IO所述的交流發(fā)光裝置，其中所述頻率調(diào)制單元將所述交流輸入電壓的頻率調(diào)整在100Hz與60KHz之間。
14. 如權(quán)利要求IO所述的交流發(fā)光裝置，其中所述交流發(fā)光二極管模塊封裝于一含有熒光粉的 一封裝結(jié)構(gòu)中。
15. 如權(quán)利要求IO所述的交流發(fā)光裝置，其中所述兩組二極管微晶粒中的 一 組包含發(fā)出第 一 顏色的微晶粒，而所述兩組二極管微晶粒中的另一組包含發(fā)出第二顏色的微晶粒。
16. —種交流發(fā)光裝置，包括一交流發(fā)光二極管模塊，包括至少兩組二極管微晶粒；以及一調(diào)制單元，耦接于所述交流發(fā)光二極管模塊與一交流輸入電壓之間，用以增加所述交流輸入電壓的頻率和半高寬。
17. 如權(quán)利要求16所述的交流發(fā)光裝置，其中所述調(diào)制單元將所述交流輸入電壓的頻率調(diào)整至60Hz以上。
18. 如權(quán)利要求16所述的交流發(fā)光裝置，其中所述調(diào)制單元將所述交流輸入電壓的波形調(diào)整為方波。
19. 如權(quán)利要求16所述的交流發(fā)光裝置，其中所述調(diào)制單元所調(diào)制后的交流輸入電壓于一正周期中將所述兩組二極管微晶粒中的一組導(dǎo)通一第一時間，并且于一 負(fù)周期中將所述兩組二極管微晶粒中的另 一組導(dǎo)通一第二時間。
20. 如權(quán)利要求19所述的交流發(fā)光裝置，其中所述第一時間大于所述第二時間。
21. 如權(quán)利要求19所述的交流發(fā)光裝置，其中所述第一時間小于所述第二時間。
全文摘要
一種交流發(fā)光裝置，包括一交流發(fā)光二極管模塊，具有至少兩組二極管微晶粒；以及一波形調(diào)制單元，耦接于交流發(fā)光二極管模塊與一交流輸入電壓之間，用以調(diào)制交流輸入電壓的波形。
文檔編號H05B37/02GK101466183SQ200710300180
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者葉文勇, 戴晟杰 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院