专利名称：具有补偿机制的发光二极管装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管装置，特别涉及一种具有补偿机制的发光二极管装置。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)诞生在1960年代，从红光LED、绿 光LED，一路开发到蓝光LED，直到1998年才真正看到将LED商品化。LED具有省电、开关速 度快等功能，目前LED大量应用在指示功能，而该领域也是LED最先进入的市场，如户外显 示板、交通号志灯及平面照明等。随着高阶手机采用LED当背光源后，LED又打开了新的应 用领域。LED的应用范围相当广，由早期手机、小型装置如遥控器等，到近年因高亮度LED 出现，应用范围则扩大至汽车、照明、户外大型显示器等产品。另外，由于LED应用于显示光 源及背光源具有高色彩饱和度、快速启动、无汞及寿命长等优点，故显示器为LED下一步具 有发展潜力产品。最近，LED应用在显示器范围中也越来越广，由户外大型显示器逐渐扩展到投影电 视、甚至是液晶电视以及电脑的液晶屏幕等，随着这些产品的尺寸越来越大以及对于画面 光源品质的要求日益加强，所以对于LED的可靠性要求也随之增加。目前LED阵列中若是 有LED损坏的话，并没有任何补偿机制，不但会造成LED照度产生均勻性的问题，同时在线 路上也会有过多的电压而也会造成零件过热进而导致产品寿命缩短的问题。因此，需要一种改良性的LED装置，能提供补偿机制而解决以上的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种发光二极管装置，以解决公知技艺若有 一颗LED发生异常时的电压浮动或电流不稳定，所产生的光照度变化与零件过热进而导致 产品寿命缩短的问题。根据本发明的目的，提出一种发光二极管装置，包含多个发光二极管，当该多个发 光二极管一个以上发生异常时，仍可正常运作；状态检测单元与该多个发光二极管耦接； 电源控制单元，提供电源输出至该多个发光二极管；以及处理器单元，根据状态检测单元所 提供的状态信号，指示该电源控制单元调整该电源输出至该多个发光二极管。根据本发明的实施例，在多个发光二极管的每一个均搭配有LED保护元件。根据本发明的实施例，其中该状态检测单元包括电压检测器和电流检测器。而根 据本发明的另一实施例，其中该状态检测单元还包括亮度传感器。根据本发明的某些实施例，其中该处理器单元会在该多个发光二极管发生异常 时，根据状态检测单元所提供的状态信号，指示该电源控制单元降低该多个发光二极管的 总输入电压后，再增加个别发光二极管的电流以补偿亮度。根据本发明的另一目的，提出一种发光二极管装置，包含多个发光二极管，当该多个发光二极管一个以上发生异常时，仍可正常运作；状态检测单元与该多个发光二极管耦 接；电源控制单元，提供电源输出至该多个发光二极管；以及处理器单元，根据状态检测单 元所提供的状态信号，指示该电源控制单元调整该电源输出至该多个发光二极管；其中该多个发光二极管分成第一部分及第二部分，该第一部分及第二部分分别具 有各自的电源控制信号及状态检测信号。根据本发明的实施例，其中该第一部分是该多个发光二极管的奇数部分，而该第 二部分是该多个发光二极管的偶数部分。此处所描述的特征及其组合包含在本发明的范围内，只要其组合不是无法相容的 话，由说明书文字及实施例中本领域技术人员皆能明了。此外，除了任何实施例明确排除的 技术特征及其组合之外，亦包含在本发明的范畴。本发明的结构及方法已通过参考详述于 下的该优选实施例与例示而揭露的同时。需了解的是，所述多个实施例与例示仅为例示性 之用而非用以限制本发明。本发明由权利要求所界定。这些和其它目的、特征和实施例会 在下列实施方式的章节中结合附图被描述。
本发明由权利要求所界定。这些和其它目的、特征和实施例会在下列实施方式的 章节中结合附图被描述，其中图1为根据本发明实施例的具有补偿机制的发光二极管装置的方块图。图2为根据本发明实施例仅以一列LED串来说明本发明的工作原理示意图。图3及图4为根据本发明不同实施例具有补偿机制的发光二极管装置的布局示意 图。图5为根据本发明另一替代实施例具有补偿机制的发光二极管装置的布局示意 图。图6为根据本发明另一种替代实施例具有补偿机制的发光二极管装置的系统配 置示意图。
具体实施例方式为进一步说明各实施例，本发明乃提供有附图。此些附图乃为本发明揭露内容的 一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配 合参考这些内容，本领域技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中 的元件并未按比例绘制，而类似的元件符号通常用来表示类似的元件。以下将参照相关附图，说明依本发明的具有补偿机制的发光二极管装置的实施 例。请参阅图1，其是根据本发明实施例的具有补偿机制的发光二极管装置的方块图。 图中，此装置包含发光二极管阵列100，其中有多条串联的发光二极管，在此范例中，安排为 1、2···πι列，每一列均有各自的电源(电源1、电源2、…电源m)并连接到电源控制单元110。 此外，每一个LED，如113，均并联一个LED保护元件，如115，可以在此LED发生异常时，提供 备援路径绕过此故障的LED，以免对此列中其余的LED —并产生影响。此装置多条串联的 发光二极管的末端还包括检测单元125，以检测数条串联的发光二极管的状态如电流或电压等状态，并将检测到的状态送至处理器单元120进行处理。此外，此检测单元125也可以 包括亮度传感器130以检测整个发光二极管阵列100或某些位置上发光二极管的亮度。当 然，也可以将电源控制单元110与处理器单元120整合在一起而成为单独的电源控制与处
理单元。本发明的特征在于解决公知技艺中若有一颗LED发生异常时的电压浮动或电流 不稳定，所产生的光照度变化与零件过热进而导致产品寿命缩短的问题。若有一颗(或一颗以上)的LED发生异常时，本发明利用LED保护元件确保其他 LED的正常运作，并利用检测单元中的电压检测电路或电流检测电路输出的反馈信号，如电 压检测1或电流检测1，至处理器单元中，计算并判断LED的电压或电流的变化量，进而相对 应的调整电源控制单元的输出，以补偿因LED损坏造成的光照度损失，并达到防止损坏的 LED电压差产生的热能转嫁于其他零件上。在实施例中，本发明检测单元125中的电压检测电路检测每一 LED列中所导通的 电压总和，并将其送至处理器单元120。电流检测电路检测每一 LED列中所导通的电流，并 将其送至处理器单元120。而本发明检测单元125中也可以包含PWM控制信号，其可以接收 来自处理器单元120的信号，通过其中的PWM控制信号对MOSFET 117进行调整，则可以控 制每一 LED列的亮度。在实施例中，本发明处理器单元120接收来自电压检测电路或电压检测电路的反 馈信号，如电压检测ι或电流检测1，当有LED异常时(断路或短路)，由检测机制可依此计 算并调整电压控制与PWM输出信号，以达到定功率的效果。在实施例中，本发明还包括亮度传感器130，当亮度不足时可以进一步将亮度反馈 信号送至处理器单元120，以使处理器单元增加电压或电流以达到亮度补偿的功能。以下将通过具体实施例的说明，来解释本发明的具有补偿机制的发光二极管装置 是如何工作的。请参阅图2，本实施例中仅以一列LED串来进行说明，此列LED串中包含η个 LED(1、2、···!!)，必须理解的是，本发明的原理可以轻易地推及至多列LED串所构成的阵列 之中。由图中可以看出，每一列LED串具有以下的方程式来运作Vft = Vfl+Vf2+. . . +VfnVt = Vft+VdVd = Vt-Vft其中，P为LED串总消耗功率Δ Vf为LED损坏所造成的顺向偏压变化量Δ Vd为电压检测变化量Δ P为功率损失量Δ I为电流补偿量当LED异常时(断路或短路)，处理器单元会根据以下方式之一或组合来进行调 整1.电压调整当电压异常时，Vd= Vt- (Vft Δ Vf)
所以AVd= AVf此时处理器单元调整电源控制单元的总电压输出Vt，以降低Δ Vd，而可以达到防 止损坏的LED电压差产生的热能转嫁于其他零件上。2.功率补偿P = Vft*I (电流)当电压调整后，ΔΡ=八对(其=AVf)*I(电流)为了补偿ΔΡ的亮度损失，需增加补偿电流ΔΙ则P = Vft*I = (Vft- Δ Vd) * (1+ Δ I)ΔΙ= (Δ Vd/ (Vft- Δ Vd)) *Ι以达到定功率输出以补偿因LED损坏造成的光照度损失的效果。3.亮度传感器(未示于图2中)当亮度不足时可以进一步将亮度反馈信号送至处理器单元，以使处理器单元增加 电压或电流以达到亮度补偿的功能以上实施例中仅以一列LED串来进行说明，必须理解的是，本发明的原理可以轻 易地推及至多列LED串所构成的阵列之中，本发明亦可搭配不同的布局方式，而进一步得 到更佳的补偿效果。请参阅图3及图4，其为根据本发明不同实施例具有补偿机制的发光二极管装置 的布局示意图。如图3所示，其为本发明单一列LED串实施例具有补偿机制的发光二极管装 置的布局示意图。可以将单一列LED串分成奇数302与偶数301部分，分别将其与不同的 电源控制线(如图中所示的电源1及电源2)和检测单元(如图中所示的检测单元1及检 测单元2)连接，通过这种排列架构的LED组合与PCB布线方式，可以同时解决单层PCB布 线限制并兼顾区块亮度补偿概念，大大降低了因同一列上串联太多LED导致白平衡补偿不 易与浪费电力等问题。类似地，如图4所示，其为本发明LED阵列实施例具有补偿机制的发 光二极管装置的布局示意图。类似地，可以将LED阵列分成第一部分401与第二部分402， 分别将其与不同的电源控制线和检测单元连接。当然，将阵列分成更多部分以进行较细微 的控制也是属于本发明的范畴。当其中任一颗(或以上)LED有异常状况发生时，处理器单元即可以启动如上述的 补偿机制以修补其亮度损失，进而维持所需的光照度与均勻度。参阅图5，其为根据本发明另一替代实施例具有补偿机制的发光二极管装置的布 局示意图。如图5所示的例子中，此5x5LED阵列中(有A到E列及1到5行)，每一个LED 本身均有单独的电源供应、检测单元及保护元件。在此例示中，若是C3位置的LED 501有 异常状况发生时，则可以使用先前所描述的方式，对其周围的LED 505进行补偿提高电流 及亮度，以维持整体LED阵列中所需的光照度。参阅图6，其为根据本发明另一种替代实施例具有补偿机制的发光二极管装置的 系统配置示意图。与图1相同的元件则使用相同的元件标号。此系统中包括LED光源601、 正常LED光线照射区603、影像捕捉区域605及影像撷取系统607。根据本发明的实施例， 此LED光源是阵列方式排列，通过影像撷取系统607来感测系统的亮度是否正常，若异常 时，则按照图1所述的方式，处理器单元(图中未示出)可即时作亮度补偿，并通过电源控 制单元(图中未示出)动态地补偿。此外，图示中的影像撷取装置的位置，仅为示意之用，只要可撷取LED光源影像的位置皆可摆放。 虽然本发明已参照实施例来加以描述，然本发明并未受限于其详细描述内容。替 换方式及修改样式已于先前描述中所建议，且其他替换方式及修改样式将为本领域技术人 员所思及。特别是，所有具有实质上相同于本发明的构件结合而达成与本发明实质上相同 结果者，皆不脱离本发明的精神范畴。因此，所有此等替换方式及修改样式意欲落在本发明 在所附权利要求及其均等物所界定的范畴之中。
权利要求
一种发光二极管装置，包含多个发光二极管，当所述多个发光二极管一个以上发生异常时，仍可正常运作；状态检测单元，与所述多个发光二极管耦接；电源控制单元，提供电源输出至所述多个发光二极管；以及处理器单元，根据所述状态检测单元所提供的状态信号，指示所述电源控制单元调整所述电源输出至所述多个发光二极管。
2.如权利要求1所述的发光二极管装置，其中，所述电源控制单元与所述处理器单元亦可整合在一起。
3.如权利要求1所述的发光二极管装置，其中，所述多个发光二极管以多条串联在一 起的发光二极管为单元。
4.如权利要求1所述的发光二极管装置，其中，所述状态检测单元包括电压检测器和 电流检测器。
5.如权利要求4所述的发光二极管装置，其中，所述状态检测单元还包括自所述处理 器单元传送PWM输出信号以控制所述多个发光二极管的亮度。
6.如权利要求4所述的发光二极管装置，其中，所述状态检测单元还包括亮度传感器。
7.如权利要求1所述的发光二极管装置，其中，所述处理器单元会在所述多个发光二 极管的至少一个发光二极管发生异常时，根据所述状态检测单元所提供的状态信号，指示 所述电源控制单元降低所述多个发光二极管的总输入电压后，再增加个别发光二极管的电 流以补偿亮度。
8.如权利要求1所述的发光二极管装置，其中，所述多个发光二极管的每一个均搭配 有LED保护元件。
9.一种发光二极管装置，包含多个发光二极管，当所述多个发光二极管一个以上发生异常时，仍可正常运作；状态检测单元，与所述多个发光二极管的每一个耦接；电源控制单元，提供电源输出至所述多个发光二极管；以及处理器单元，根据所述状态检测单元所提供的状态信号，指示所述电源控制单元调整 所述电源输出至所述多个发光二极管；其中，所述多个发光二极管分成第一部分及第二部分，所述第一部分及第二部分分别 具有各自的电源控制信号及状态检测信号。
10.如权利要求9所述的发光二极管装置，其中，所述第一部分是多个发光二极管中每 一列的奇数部分，而所述第二部分是所述多个发光二极管中每一列的偶数部分。
11.如权利要求9所述的发光二极管装置，其中，所述状态检测单元包括电压检测器和 电流检测器。
12.如权利要求11所述的发光二极管装置，其中，所述状态检测单元还包括自所述处 理器单元传送PWM输出信号以控制所述多个发光二极管的亮度。
13.如权利要求11所述的发光二极管装置，其中，所述状态检测单元还包括亮度传感ο
14.如权利要求9所述的发光二极管装置，其中，所述处理器单元会在所述多个发光二 极管的至少一个发光二极管发生异常时，根据所述状态检测单元所提供的状态信号，分别指示所述电源控制单元降低所述多个发光二极管的所述第一部分及所述第二部分的总输 入电压后，再增加个别发光二极管的电流以补偿亮度。
15.如权利要求9所述的发光二极管装置，其中，所述多个发光二极管的每一个均搭配 有LED保护元件。
16.如权利要求9所述的发光二极管装置，其中，所述电源控制单元与所述处理器单元亦可整合在一起。
17.如权利要求9所述的发光二极管装置，其中，所述多个发光二极管以多条串联在一 起的发光二极管为单元。
18.一种发光二极管系统，包含发光二极管阵列，当其中一个或以上发光二极管发生异常时，仍可正常运作； 影像撷取系统，检测所述发光二极管阵列的亮度； 电源控制单元，提供电源输出至所述发光二极管阵列；以及处理器单元，根据所述影像撷取系统所提供的信号，指示所述电源控制单元调整所述 电源输出至所述发光二极管阵列。
19.如权利要求18所述的发光二极管系统，其中，所述电源控制单元与所述处理器单 元亦可整合在一起。
全文摘要
本发明揭露一种发光二极管装置，包含多个发光二极管，当该多个发光二极管一个以上发生异常时，仍可正常运作；状态检测单元与该多个发光二极管耦接；电源控制单元，提供电源输出至该多个发光二极管；以及处理器单元，根据状态检测单元所提供的状态信号，指示该电源控制单元调整该电源输出至该多个发光二极管。使用本发明的具有补偿机制的发光二极管装置可以达到定功率的效果。
文档编号H05B37/02GK101945513SQ20091014017
公开日2011年1月12日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者吴政忠, 钟进淦, 黄书康 申请人:连营科技股份有限公司