专利名称：具不同电气特性的发光二极管串的保护电路的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种保护电路，特别是指一种根据不同电气特性的发光二极管串， 用以串联适当的电阻以保护发光二极管串的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路。
背景技术：
近年来，随着半导体科技的蓬勃发展，发光二极管(Light Emitting Diode, LED) 的制造技术也日趋成熟，目前的发光二极管已经足以作为照明的光源使用，由于发光二极 管具备省电、体积小、使用寿命长、稳定性高、残旋光性低及高点灯应答等特性，因此更容易 为市场所接受，甚至已经有取代传统灯泡的趋势。一般而言，要将发光二极管作为照明的光源使用时，通常需要同时配置多颗发光 二极管才能满足用户对亮度的要求，而多颗发光二极管的配置方式通常分为三种串联、并 联及并/串联组合，其中又以并/串联组合最为常见。请参阅图1所示，图1为现有的发光 二极管串的驱动电路的示意图，包含发光二极管110、第一发光二极管串111、第二发光二 极管串112、阳极121、阴极122及电容Cl。其中，发光二极管110分别串联成第一发光二极 管串111及第二发光二极管串112，且第一发光二极管串111及第二发光二极管串112为并 联，而电容Cl的一端与阳极121电性连接，另一端则与阴极122电性连接，在实际实施上， 此电容Cl可为0. IuF的陶瓷电容，且此陶瓷电容的电压额定值应高于阳极121与阴极122 的电压(例如“24V〃)。然而，由于各发光二极管110因制程差异的缘故，其具备的电气特性也不尽相同， 举例来说，各发光二极管110的正向工作电压(Vf)可能分别介于“2. 8V"至“3.4V"之间。 因此，当以定电压方式推动这些串/并联组合的发光二极管110 (即第一发光二极管串111 及第二发光二极管串112)时，第一发光二极管串111及第二发光二极管串112的电流将因 各发光二极管110本身的电气特性不同而产生差异，进而使第一发光二极管串111及第二 发光二极管串112产生不同的亮度，以此例而言，假设第一发光二极管串111内的七颗发光 二极管的正向工作电压均为“2. 8V"、第二发光二极管串112内的七颗发光二极管的正向 工作电压均为“3. 4V"，那么第一发光二极管串111所流经的电流将高于第二发光二极管 串112所流经的电流，也就是说第一发光二极管串111所产生的亮度，将高于第二发光二极 管串112所产生的亮度。接着，请参阅图2，图2为已知的发光二极管串的保护电路的示意图。前面提到， 多颗发光二极管110的配置方式以并/串联组合最为常见，在实际实施上，为了避免流经发 光二极管110的电流过大而烧毁，通常会在电性连接阴极122之前增加一个电阻Rl作为限 流电阻，用以控制电流以便保护发光二极管110。然而，以增加电阻Rl来保护发光二极管 110的方式，仅能避免发光二极管110因流经的电流过大而烧毁，而无法解决第一发光二极 管串111及第二发光二极管串112所产生的亮度不同的问题。综上所述，可知现有技术中长期以来一直存在无法有效解决第一发光二极管串 111及第二发光二极管串112所产生的亮度不同的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
发明内容
有鉴于现有技术存在的问题，本发明遂揭露一种具不同电气特性的发光二极管串 的保护电路。本发明所揭露的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，包含电源输入端、 电容、发光二极管及电阻。其中，电源输入端用以提供直流电源，该直流电源具有阳极及阴 极；电容的一端与阳极电性连接，且另一端与阴极电性连接；发光二极管至少分别串联排 列成第一发光二极管串及第二发光二极管串，且第一发光二极管串与第二发光二极管串呈 并联排列，其中第一发光二极管串具有第一电压范围，第二发光二极管串具有第二电压范 围；电阻分别串联于第一发光二极管串及第二发光二极管串，且电阻的电阻值分别设定对 应于第一电压范围及第二电压范围。本发明所揭露的保护电路如上，与现有技术之间的差异在于本发明是通过将发光 二极管以第一电压范围及第二电压范围分别串联为第一发光二极管串及第二发光二极管 串，以及将第一发光二极管串与第二发光二极管串呈并联排列后，再分别将相应于第一电 压范围及第二电压范围的电阻串联于第一发光二极管串及第二发光二极管串。通过上述的技术手段，本发明可以达到提升发光二极管的使用寿命及均勻亮度的 技术功效。
图1为已知的发光二极管串的驱动电路的示意图。图2为已知的发光二极管串的保护电路的示意图。图3为本发明具不同电气特性的发光二极管串的保护电路的第一实施例的示意 图。图4为本发明具不同电气特性的发光二极管串的保护电路的第二实施例的示意 图。图5为本发明具不同电气特性的发光二极管串的保护电路的第三实施例的示意 图。图6为应用本发明的保护电路的布线图。主要组件符号说明110发光二极管
111第一发光二极
112第二发光二极
120电源输入端
121阳极
122阴极
200电压侦测电路
210电路板
211电路
Rl R3 电阻R4、R5 可变电阻R6、R7 热敏电阻Cl电容
具体实施例方式以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，由此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。在说明本发明所揭露的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路之前，先对本 发明所自行定义的名词作说明，在本发明中所述的第一发光二极管串及第二发光二极管串 均是指串联的多个发光二极管，并且第一发光二极管串具有第一电压范围；第二发光二极 管串具有第二电压范围，举例来说，将七个串联的发光二极管作为第一发光二极管串，并 且将另外七个串联的发光二极管作为第二发光二极管串，假设第一电压范围为“2. 8V"至 “3. IV"、第二电压范围为“3. IV"至“3.4V"，则第一发光二极管串所选用的各发光二极 管的正向工作电压(Vf)均在此第一电压范围内，同样地，第二发光二极管串所选用的各发 光二极管的正向工作电压(Vf)则在第二电压范围内。特别要说明的是，本发明并未限定第 一发光二极管串及第二发光二极管串所串联的发光二极管的数量。以下将说明本发明所揭露的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，请参阅 图3所示，图3为本发明具不同电气特性的发光二极管串的保护电路的第一实施例的示意 图，包含发光二极管110、第一发光二极管串111、第二发光二极管串112、电源输入端120、 阳极121、阴极122、电阻(R2、R3)及电容Cl。其中，发光二极管110分别串联排列成第一 发光二极管串111及第二发光二极管串112，且第一发光二极管串111及第二发光二极管 串112呈并联排列，其中第一发光二极管串111具有第一电压范围，而第二发光二极管串 112具有第二电压范围，所述第一电压范围及第二电压范围可分别为“2. 8V"至“3. IV"或 “3. IV"至“3.4V"的正向工作电压(Vf)，所述第一发光二极管串111及第二发光二极管串 112均可设置于电路板或散热基板(图中未表示)之上，并且以平行并列的方式来分布并联 的第一发光二极管串111与第二发光二极管串112。如上所述，本发明除了将发光二极管110串联为第一发光二极管串111及第二发 光二极管串112之外，还可再增加发光二极管110的数量以串联为第三发光二极管串(图 中未表示)及第四发光二极管串(图中未表示)，并且第三发光二极管串及第四发光二极 管串与第一发光二极管串111及第二发光二极管串112呈并联排列，而且第一发光二极管 串111具有第一电压范围，如“2. 8V"至“2.9V"、第二发光二极管串112具有第二电压范 围，如“2.9V〃至“3. IV"、第三发光二极管串具有第三电压范围，如“3. IV"至“3.3V" 及第四发光二极管串具有第四电压范围，如“3. 3V"至“3.4V"。特别要说明的是，本发明 并未限定发光二极管串的数量及其相应的电压范围，也就是说，在实际实施上也可将多个 发光二极管110分别串连为第一发光二极管串111、第二发光二极管串112...并以此类推 至第六发光二极管串(图中未表示)，且这些发光二极管串依序具有相应的第一电压范围， 如“2.8V"至“2.9V"、第二电压范围，如“2.9V〃至“3. 0V〃 ...并以此类推至第六电压 范围，如“3. 3V"至 “3.4V"。
电源输入端120，此电源输入端120用以提供直流电源，且该直流电源具有阳极 121及阴极122。在实际实施上，此电源输入端120可与变压器电性连接，所述变压器可将 交流电源转换为直流电源，并且与电源输入端120的阳极121及阴极122电性连接。另外， 此电源输入端120也可直接与电池(例如碱性电池)连接，其连接方式为电池阳极与阳极 121电性连接，电池阴极与阴极122电性连接。电阻(R2、R3)分别串联于第一发光二极管串111及第二发光二极管串112，且电 阻(R2、R3)的电阻值分别设定对应于第一电压范围及第二电压范围，以图3为例，假设这些 发光二极管110所预设的正向工作电流(If)皆为0. 02A、第一发光二极管串111是由七颗 正向工作电压(Vf)在“2.8V"至“3. IV"范围(即第一电压范围)内的发光二极管110所 组成、第二发光二极管串112是由七颗正向工作电压(Vf)在“3. IV"至“3.4V"范围(即 第二电压范围)内的发光二极管110所组成，而且第一发光二极管串111串联一个电阻R2、 第二发光二极管串112串联一个电阻R3，那么电阻(R2、R3)的电阻值可分别设定为“ 167 欧姆〃及“62欧姆〃，其电阻值的计算方式分别为“[24V-(2.8V+3. lV)/2*7]/0.02A"、 “[24V-(3. lV+3.4V)/2*7]/0.02A"，并且以无条件舍去的方式取整数作为电阻值。在实际 实施上，“167欧姆"及“62欧姆"的电阻值皆可通过多颗电阻串连来加总，也就是说“167 欧姆"及“62欧姆"为总电阻值；另外，若上述第一发光二极管串111是由七颗正向工作电 压(Vf)在“3. IV"至“3.4V"范围内的发光二极管110所组成，而上述第二发光二极管串 112是由七颗正向工作电压(Vf)在“2. 8V"至“3. IV"范围内的发光二极管110所组成，那 么第一发光二极管串111及第二发光二极管串112所串联的电阻(R2、R3)的电阻值则可分 别设定为“62欧姆"及“167欧姆"(电阻值的计算方式同上)，因此，由上述说明可得知本 发明并未限定第一发光二极管串111及第二发光二极管串112所串联的电阻值，其电阻值 是根据第一发光二极管串111及第二发光二极管串112中的发光二极管110的数量及其具 备的电性特性(也就是正向工作电压的范围)而有所不同。特别要说明的是，本发明并未 限定以无条件舍去的方式取整数，在实际实施上，也可使用无条件进位或四舍五入的方式 取整数，甚至也可保留小数点后的数值。电容Cl的一端与阳极121电性连接，且另一端与阴极122电性连接，该电容 Cl具有滤波及稳压的功用，在实际实施上，电容Cl可为陶瓷电容、固态电容或电解电
容......等等，且该电容Cl的电容值可为0. luF、电压额定值需高于电源输入端120所提
供的直流电源的电压，如“24V"。接着，请参照图4，图4为本发明具不同电气特性的发光二极管串的保护电路的第 二实施例的示意图，包含发光二极管110、第一发光二极管串111、第二发光二极管串112、 阳极121、阴极122、电压侦测电路200、可变电阻(R4、R5)及电容Cl。在第一实施例中提 到，电阻(R2、R3)分别串联于第一发光二极管串111及第二发光二极管串112，在实际实施 上，其电阻还可使用可变电阻(R4、R5)用以供使用者自行调整其电阻值，例如当第一发光 二极管串111的亮度高于第二发光二极管串112时，使用者可调高与第一发光二极管串111 串联的可变电阻R4的电阻值，用以降低第一发光二极管串111的电流，亦即降低第一发光 二极管串111的亮度。另外，还可分别在可变电阻(R4、R5)与第一发光二极管串111及第二发光二极管 串112之间连接电压侦测电路200，所述电压侦测电路200用以侦测第一发光二极管串111及第二发光二极管串112的电压准位，如此一来，使用者便可根据电压侦测电路200所显示 的电压值作为调整可变电阻(R4、R5)的参考依据，由于电压侦测电路200为现有技术，故在 此不再多作赘述。请参阅图5，图5为本发明具不同电气特性的发光二极管串的保护电路的第三实 施例的示意图，包含发光二极管110、第一发光二极管串111、第二发光二极管串112、阳极 121、阴极122、热敏电阻(R6、R7)及电容Cl。除了第一实施例及第二实施例所提及的电阻 设定方式之外，分别串联于第一发光二极管串111及第二发光二极管串112的电阻也可使 用热敏电阻(R6、R7)，其热敏电阻(R6、R7)可为正温度系数的热敏电阻，所谓正温度系数 的热敏电阻是指温度越高阻抗(也就是所谓的电阻值)越大、温度越低阻抗越低的热敏电 阻，由于电流越高代表产生的热量越高，因此可透过热敏电阻(R6、R7)用以控制第一发光 二极管串111及第二发光二极管串112的电流，举例来说，第一发光二极管串111具有第 一电压范围为“2. 8V"至“3. IV"、第二发光二极管串112具有第二电压范围为“3. IV"至 “3.4V"，也就是说组成第一发光二极管串111的各发光二极管110，其正向工作电压(Vf) 在“2.8V"至“3.1V"的范围内，而组成第二发光二极管串112的各发光二极管110，其正 向工作电压(Vf)在“3. IV"至“3.4V"的范围内，若第一发光二极管串111为七颗正向工 作电压为“2.8V"的发光二极管110组成、第二发光二极管串112为七颗正向工作电压为 “3.4V"的发光二极管110组成，则第一发光二极管串111的电流将高于第二发光二极管串 112，而第一发光二极管串111的热量也同样高于第二发光二极管串112，故热敏电阻(R6、 R7)的电阻值将分别自动调整以对应于第一电压范围及第二电压范围，以此例而言，与第一 发光二极管串111串联的热敏电阻R6的电阻值将高于与第二发光二极管串112串联的热 敏电阻R7。如图6所示，图6为应用本发明的保护电路的布线图，包含发光二极管110、第一 发光二极管串111、阳极121、阴极122、电路板210、电路211、电阻(R2、R3)及电容Cl。前 面已对具不同电气特性的发光二极管串的保护电路进行不同实施例的说明，而第一实施例 实际布线于电路板210上可如图6所示。其中，阳极121及阴极122所示的网点区域为导电 焊锡区，能够焊接发光二极管110以形成第一发光二极管串111、第二发光二极管串112 (图
中未表示)......等等，以及焊接电阻(R2、R3)及电容Cl ；而电路211所示的网点区域则
为防焊的铜泊导电区。特别要说明的是，本发明并未以此限定组成发光二极管串的发光二 极管110的数量及布线方式，例如第一发光二极管串111除了如图6所示，以七颗发光二
极管110组成之外，在实际实施上，亦可以其它数量(例如八颗、六颗或五颗......等等)
来组成。综上所述，可知本发明与现有技术之间的差异在于通过将发光二极管110以第一 电压范围及第二电压范围分别串联为第一发光二极管串111及第二发光二极管串112，以 及将第一发光二极管串111与第二发光二极管串112呈并联排列后，再分别将相应于第一 电压范围及第二电压范围的电阻串联于第一发光二极管串111及第二发光二极管串112， 通过此一技术手段可以解决现有技术所存在的问题，进而达成提高发光二极管110的使用 寿命及均勻亮度的技术功效。虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围应当以本权利要求书所界定的为准。
权利要求
一种具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，包含一电源输入端，用以提供一直流电源，该直流电源具有一阳极及一阴极；一电容，该电容的一端与该阳极电性连接，且另一端与该阴极电性连接；至少一发光二极管，该些发光二极管分别串联排列成至少一第一发光二极管串及一第二发光二极管串，且该第一发光二极管串与该第二发光二极管串呈并联排列，其中该第一发光二极管串具有一第一电压范围，该第二发光二极管串具有一第二电压范围；及至少一电阻，该些电阻分别串联于该第一发光二极管串及该第二发光二极管串，且该些电阻的电阻值分别设定对应于该第一电压范围及该第二电压范围。
2.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 电容选自陶瓷电容、固态电容及电解电容其中之一。
3.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 电容的正端与该阳极电性连接，且该电容的负端与该阴极电性连接。
4.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 第一电压范围及该第二电压范围分别为2. 8V至3. IV或3. IV至3. 4V的正向工作电压。
5.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 第一发光二极管串及该第二发光二极管串均设置于一电路板或一散热基板之上。
6.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 第一发光二极管串与该第二发光二极管串呈平行并列分布。
7.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 第一发光二极管串所串联的该些电阻的总电阻值为167欧姆或62欧姆，及该第二发光二极 管串所串联的该些电阻的总电阻值为62欧姆或167欧姆。
8.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 些电阻为可变电阻。
9.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 些电阻为正温度系数的热敏电阻。
10.如权利要求1所述的具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，其特征在于，该 第一发光二极管串及该第二发光二极管串还分别连接一电压侦测电路，用以通过该电压侦 测电路侦测电压准位。
全文摘要
一种具不同电气特性的发光二极管串的保护电路，通过将具有第一电压范围及第二电压范围的发光二极管分别串联为第一发光二极管串及第二发光二极管串，接着再将第一发光二极管串与第二发光二极管串呈并联排列后，再分别将相应于第一电压范围及第二电压范围的电阻串联于第一发光二极管串及第二发光二极管串，用以达成提高发光二极管的使用寿命及均匀亮度的技术功效。
文档编号H05B37/00GK101959341SQ200910158560
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者周孟贤, 许俊萍 申请人:一诠精密工业股份有限公司