专利名称：定电流装置、芯片封装件及其灯具的制作方法
定电流装置、芯片封装件及其灯具技术领域
本发明是有关一种定电流装置、芯片封装件及其灯具，特别是一种能够承受较高电压的定电流装置、芯片封装件及其灯具。
背景技术：
发光二极管(light-emitting diode,LED)具有体积小、使用寿命长以及省电等优点，因此发光二极管已广泛应用于多种照明以及装饰等用途。请参照图1，一种现有的以直流电驱动的发光二极管架构是将交流电源ACl、AC2经过一整流电路11将交流电转换为直流电后施加于发光二极管13。为了避免发光二极管13随着交流电的电压变化而间歇发光的问题，可于整流电路11的输出端跨接一稳压电容C以及一放电电阻R，以稳定整流电路 11的输出电压。由于电流的大小会随着电压的变化而改变，因此，可再设置一定电流电路 12与发光二极管13串接，以限制电流的最大值进而避免发光二极管13烧毁。
然而，在定电流的情况下，发光二极管13以及定电流电路12所消耗的功率与跨接于元件两端的电压成正比。换言之，发光二极管13所消耗的功率较少时，较大比例的消耗功率则落在定电流电路12上。由于半导体元件以及封装芯片有其最大的耐受电压 (maximum operation voltage),因此,定电流电路12可能因电压变化超过其耐受电压而烧毁。
综上所述，如何使定电流电路以及相关应用能够承受较高的电压便是目前极需努力的目标。发明内容
本发明提供一种定电流装置、芯片封装件及其灯具，其是串接多个定电流电路，且设置一齐纳二极管与最上游的定电流电路并联连接，以使跨接电压超过齐纳二极管的崩溃电压时，电流可经由齐纳二极管流向下游的定电流电路而限制电流的最大值。藉由齐纳二极管分担较大比例的消耗功率，使得本发明的定电流装置、芯片封装件以及其灯具能够承受较高的电压，进而提升产品的安全性以及可靠性。
本发明一实施例的定电流装置包含一第一定电流电路以及一第二定电流电路。第一定电流电路包含一第一定电流元件以及一齐纳二极管，其中，第一定电流元件用以限制通过一负载的一电流的最大值；齐纳二极管与第一定电流兀件反向并联。第二定电流电路包含一第二定电流元件，其同向连接于第一定电流元件的下游侧，用以限制通过负载的电流的最大值。
本发明另一实施例的芯片封装件包含一承座、至少一定电流晶粒、一发光二极管晶粒以及一封装体。承座包含多个内导电接点以及多个外导电接点。定电流晶粒设置于承座，并与内导电接点电性连接。定电流晶粒包含一第一定电流电路以及一第二定电流电路。 第一定电流电路包含用以限制一电流的最大值的一第一定电流兀件以及一齐纳二极管，其与第一定电流元件反向并联。第二定电流电路包含一第二定电流元件，其同向连接于第一定电流元件的下游侧，用以限制电流的最大值。发光二极管晶粒与第一定电流电路以及第二定电流电路串接。封装体包覆定电流晶粒、发光二极管晶粒以及内导电接点。
本发明又一实施例的灯具包含一发光元件、一驱动装置以及一灯座。驱动装置用以驱动发光元件，并包含一定电流装置。定电流装置包含一第一定电流电路以及一第二定电流电路。第一定电流电路包含一第一定电流元件以及一齐纳二极管，其中，第一定电流元件与发光元件串接，用以限制通过发光元件的一电流的最大值；齐纳二极管与第一定电流元件反向并联。第二定电流电路包含一第二定电流元件，其同向连接于第一定电流元件的下游侧，用以限制通过发光元件的电流的最大值。灯座与驱动装置电性连接，用以与一电源电性连接。
以下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
图I为一示意图，显示现有的以直流电驱动的发光二极管架构。
图2a为一示意图，显示本发明一实施例的定电流装置。
图2b为一示意图，显示本发明另一实施例的定电流装置。
图2c为一示意图,显示本发明一实施例的定电流元件。
图3a至图3c为一示意图，显示本发明一实施例的定电流装置以交流电源驱动发光二极管的应用例。
图4为一剖面图，显示本发明一实施例的芯片封装件。
图5为一示意图，显示本发明一实施例的灯具。
图6为一不意图，显不本发明一实施例的灯具的电路。
附图标号
11整流电路
12定电流电路
13发光二极管
2、2a、2b定电流装置
21第一定电流电路
211第一定电流元件
212齐纳二极管
22第二定电流电路
30负载
30a 30e发光二极管
4芯片封装件
41承座
411内导电接点
412外导电接点
42定电流晶粒
43发光二极管晶粒
44封装体
50灯具
51发光元件
52驱动装置
53灯座
AC1、AC2交流电源
C稳压电容
CL控制电路
D寄生二极管
M金氧半场效晶体管
R放电电阻
VU V2节点
VA, VB节点具体实施方式
请参照图2a，本发明的一实施例的定电流装置2包含一第一定电流电路21以及一第二定电流电路22。第一定电流电路21包含一第一定电流兀件211以及一齐纳二极管 (zener diode)212。第一定电流元件211用以限制通过一负载30的一电流的最大值。举例而言，负载30可为多个串接的发光二极管。齐纳二极管212则与第一定电流元件211反向并联。第二定电流电路22包含一第二定电流元件，其同向连接于第一定电流元件211的下游侧。第二定电流元件亦可限制通过负载30的电流的最大值。
于一实施例中，齐纳二极管212的崩溃电压(breakdown voltage)小于第一定电流元件211的最大耐受电压(maximum operation voltage)。依据图2a所示的架构，当跨接于节点Vl以及节点V2的电压略大于第一定电流电路21的第一定电流元件211、第二定电流电路22的定电流元件以及负载30的启动电压总和时，电流是从节点Vl流经第一定电流元件211、第二定电流电路22以及负载30的后流至节点V2。藉由第一定电流元件211的限流作用，使得通过电流的最大值被限制在一设定值，因此，通过整个回路的电流可得到控制，负载30的发光二极管因而得到保护。当跨接于节点Vl以及节点V2的电压持续增加， 此时超过启动电压总和的电压部分主要跨在第一定电流元件211上。
当跨接于第一定电流元件211的电压大于齐纳二极管212的崩溃电压时，电流主要路径则是从节点Vl流经齐纳二极管212、第二定电流电路22以及负载30之后流至节点V2。此时，藉由第二定电流电路22的限流作用，使得通过电流的最大值仍被限制在一设定值，因此，通过整个回路的电流仍可得到控制，负载30的发光二极管因而得到保护。简言之，在较高电压时，齐纳二极管212分担了较大比例的消耗功率，保护住第一定电流元件 211不会超过其最大耐受电压。此外，由于齐纳二极管212分担了较大的跨压，超出的电压比例才会施加于第二定电流电路22，因此整体电路的对电压变化的承受能力可大幅增加， 进而提升整体产品的安全性以及可靠性。于一实施例中，于第一定电流电路21的上游侧串接一或多个同向第一定电流电路21可大幅提高本发明的定电流装置2的最大耐受电压。
请参照图2b，于一实施例中，负载30串接于第一定电流电路21以及第二定电流电路22之间亦可获得相同效果。举例而言，当跨接于第一定电流电路21的电压小于齐纳二极管212的崩溃电压时，第一定电流元件211发挥限流作用，使得通过整个回路的电流可得到控制。而当跨接于第一定电流电路21的电压大于齐纳二极管212的崩溃电压时，位于负载30下游侧的第二定电流电路22发挥限流作用，使得通过整个回路的电流仍可得到控制。
于一实施例中，本发明的定电流装置2可包含一整流电路(如图I所示)，其用以将交流电转换为直流电，以提供单一方向的电流。举例而言，整流电路可为一桥式整流电路。较佳者，本发明的定电流装置2更包含一稳压电路，其用以稳定整流电路的输出电压， 以避免产生发光二极管间歇发光的问题。举例而言，稳压电路包含一稳压电容以及一放电电阻。
请参照图2c，于一实施例中，第一定电流元件211以及第二定电流电路22的第二定电流兀件可包含一金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)M以及一控制电路CL，其中控制电路CL控制金氧半场效晶体管M导通或断开。金氧半场效晶体管M的寄生二极管D并联连接于金氧半场效晶体管M的源极以及漏极。依据此结构，当节点VA的电压大于节点VB的电压时，控制电路CL控制金氧半场效晶体管M导通，而寄生二极管D处于逆向偏压，其可视为断路，因此电流经由金氧半场效晶体管M流向节点VB。由于金氧半场效晶体管M的元件特性，通过电流的最大值即可受到限制。
当节点VB的电压大于节点VA的电压时，寄生二极管D处于顺向偏压，电流可大量通过，因此电流可经由寄生二极管D流向节点VA。此特性可应用于以交流电驱动的发光二极管模块。举例而言，请参照图3a，多个反向并联的发光二极管30a、30b所组成的负载，其两侧分别串接一反向的定电流装置2a以及2b。当交流电的第一连接端ACl处于正极性时， 电流从交流电的第一连接端ACl流经定电流装置2a的第一定电流元件211以及第二定电流电路22的第二定电流元件、发光二极管30a、定电流装置2b的第二定电流元件的寄生二极管以及第一定电流元件211的寄生二极管或齐纳二极管212至交流电的第二连接端AC2， 以驱动同向的发光二极管30a发光。此时，定电流装置2a的第一定电流元件211以及第二定电流电路22的第二定电流元件发挥限流作用。
相反的，当交流电的第一连接端ACl处于负极性时，电流从交流电的第二连接端 AC2流经定电流装置2b的第一定电流元件211以及第二定电流电路22的第二定电流元件、 发光二极管30b、定电流装置2a的第二定电流元件的寄生二极管以及第一定电流元件211 的寄生二极管或齐纳二极管212至交流电的第一连接端AC1，以驱动同向的发光二极管30b 发光。此时，定电流装置2b的第一定电流元件211以及第二定电流电路22的第二定电流元件发挥限流作用。依据图3a所示的架构，发光二极管30a、30b可直接以交流电源加以驱动。
于一实施例中，第一定电流元件211以及第二定电流电路22的第二定电流元件亦可为限流二极管，例如利用半导体制程生产的半导体元件，而获得限流的相同效果。
请参照图4，本发明一实施例的芯片封装件4包含一承座41、至少一定电流晶粒 42、一发光二极管晶粒43以及一封装体44。承座41具有多个内导电接点411以及多个外导电接点412。举例而言，承座41可为一导线架、封装基板、陶瓷基座或金属基板等。定电流晶粒42设置于承座41，并与承座41的内导电接点411电性连接，使定电流晶粒42可经由相对应的外导电接点412与外部电性连接。定电流晶粒42可包含前述的定电流装置，以限制通过负载的电流的最大值。需注意者，定电流装置中的元件，例如第一定电流电路、第二定电流电路以及齐纳二极管，可制作于单一晶粒或多个晶粒。发光二极管晶粒43与第一定电流电路21以及第二定电流电路22串接。封装体44则包覆定电流晶粒42、发光二极管晶粒43以及承座41的内导电接点411。需注意者，定电流晶粒42以及发光二极管晶粒43 可设置于单一基板，或者分别设置于多个基板再彼此电性连接皆不脱离本发明的精神。
于一实施例中，发光二极管晶粒43包含多个发光二极管30a 30d,其呈桥式连接，如图3b所示，而可直接以交流电源驱动。举例而言，当交流电的第一连接端ACl处于正极性时，电流依序通过发光二极管30a、第一定电流电路21、第二定电流电路22以及发光二极管30d至交流电的第二连接端AC2，以驱动发光二极管30a、30d发光，并由第一定电流电路21或第二定电流电路22限制最大电流，以保护发光二极管30a、30d。当交流电的第一连接端ACl处于负极性时，电流依序通过发光二极管30b、第一定电流电路21、第二定电流电路22以及发光二极管30c，以驱动发光二极管30b、30c发光。此时，第一定电流电路21或第二定电流电路22仍能发挥限流作用以保护发光二极管30b、30c。较佳者，请参照图3c， 于定电流装置2的上游端以及下游端至少其中的一可再串接发光二极管30e，以提升整体的发光效率。经由适当的电路设计，发光二极管晶粒43可串接于第一定电流电路以及第二定电流电路之间或第二定电流电路的下游侧。详细说明已如前所述，在此不再赘述。需注意者，单一发光二极管晶粒中可包含一发光二极管或多个串接或桥式连接的发光二极管。
请参照图5，本发明的一实施例的灯具50包含一发光元件51、一驱动装置52以及一灯座53。发光元件51可为至少一发光二极管或多个反向并联或桥式连接的发光二极管。 驱动装置52用以驱动发光元件51，并包含一定电流装置。定电流装置的详细说明已如前述所述，在此不再赘述。灯座53与驱动装置52电性连接，用以与一电源电性连接。需注意者，灯座53的型式可依灯具的类型而加以变化。举例而言，灯座53可为一插头、螺旋式接头或针脚式接头等。
于一实施例中，本发明的灯具50能够以图3a至图3c所示的实施例加以实现，而使灯具50中的发光二极管以交流电源直接驱动。或者，请参照图6，驱动装置52更包含整流电路11、稳压电容C以及放电电阻R等，将交流电源转换为直流电源后驱动多个串接的发光二极管13。
综合上述，本发明的定电流装置、芯片封装件及其灯具中串接两个以上的定电流电路，且设置至少一齐纳二极管与上游的定电流电路并联连接，以使电压超过齐纳二极管的崩溃电压时，电流可经由齐纳二极管流向下游的定电流电路，以限制电流的最大值。藉由齐纳二极管分担较大比例的消耗功率，使得本发明的定电流装置、芯片封装件以及其灯具能够承受较高的电压，进而提升产品的安全性以及可靠性。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本技术领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求内。
权利要求
1.一种定电流装置，其特征在于，所述的定电流装置包括一第一定电流电路，包含一第一定电流元件，用以限制通过一负载的一电流的最大值；以及一齐纳二极管，与所述第一定电流元件反向并联；以及一第二定电流电路，包含一第二定电流元件，同向连接于所述第一定电流元件的下游侧，用以限制通过所述负载的所述电流的最大值。
2.如权利要求I所述的定电流装置，其特征在于，所述齐纳二极管的崩溃电压小于所述第一定电流元件的最大耐受电压。
3.如权利要求I所述的定电流装置，其特征在于，所述第一定电流元件包含一金氧半场效晶体管以及一控制电路，其中所述控制电路控制所述金氧半场效晶体管导通或断开。
4.如权利要求I所述的定电流装置，其特征在于，所述第二定电流元件包含一金氧半场效晶体管以及一控制电路，其中所述控制电路控制所述金氧半场效晶体管导通或断开。
5.如权利要求I所述的定电流装置，其特征在于，所述的定电流装置更包含一整流电路，用以提供所述电流。
6.如权利要求5所述的定电流装置，其特征在于，所述的定电流装置更包含一稳压电路，其用以稳定所述整流电路的一输出电压。
7.如权利要求I所述的定电流装置，其特征在于，所述的定电流装置包含多个同向串接的所述第一定电流电路。
8.如权利要求I所述的定电流装置，其特征在于，所述负载串接于所述第一定电流电路以及所述第二定电流电路之间或所述第二定电流电路的下游侧。
9.一种芯片封装件，其特征在于，所述的芯片封装件包含一承座，其包含多个内导电接点以及多个外导电接点；至少一定电流晶粒，其设置于所述承座，并与所述内导电接点电性连接，所述定电流晶粒包含一第一定电流电路，其包含用以限制一电流的最大值的一第一定电流兀件以及一齐纳二极管，其与所述第一定电流元件反向并联；以及一第二定电流电路，其包含一第二定电流元件，其同向连接于所述第一定电流元件的下游侧，用以限制所述电流的最大值；一发光二极管晶粒，与所述第一定电流电路以及所述第二定电流电路串接；以及一封装体，包覆所述定电流晶粒、所述发光二极管晶粒以及所述内导电接点。
10.如权利要求9所述的芯片封装件，其特征在于，所述齐纳二极管的崩溃电压小于所述第一定电流元件的最大耐受电压。
11.如权利要求9所述的芯片封装件，其特征在于，所述第一定电流元件包含一金氧半场效晶体管以及一控制电路，其中所述控制电路控制所述金氧半场效晶体管导通或断开。
12.如权利要求9所述的芯片封装件，其特征在于，所述第二定电流元件包含一金氧半场效晶体管以及一控制电路，其中所述控制电路控制所述金氧半场效晶体管导通或断开。
13.如权利要求9所述的芯片封装件，其特征在于，所述定电流晶粒包含多个同向串接的所述第一定电流电路。
14.一种灯具，其特征在于，所述的灯具包含一发光兀件；一驱动装置，其用以驱动所述发光元件，所述驱动装置包含一定电流装置，所述的定电流装置包含一第一定电流电路，其包含一第一定电流兀件以及一齐纳二极管，其中，所述第一定电流元件与所述发光元件串接，用以限制通过所述发光元件的一电流的最大值；所述齐纳二极管与所述第一定电流元件反向并联；以及一第二定电流电路，包含一第二定电流元件，其同向连接于所述第一定电流元件的下游侧，用以限制通过所述发光元件的所述电流的最大值；以及一灯座，与所述驱动装置电性连接，用以与一电源电性连接。
15.如权利要求14所述的灯具，其特征在于，所述齐纳二极管的崩溃电压小于所述第一定电流兀件的最大耐受电压。
16.如权利要求14所述的灯具，其特征在于，所述第一定电流元件包含一金氧半场效晶体管以及一控制电路，其中所述控制电路控制所述金氧半场效晶体管导通或断开。
17.如权利要求14所述的灯具，其特征在于，所述第二定电流元件包含一金氧半场效晶体管以及一控制电路，其中所述控制电路控制所述金氧半场效晶体管导通或断开。
18.如权利要求14所述的灯具，其特征在于，所述驱动装置更包含一整流电路，其用以提供所述电流。
19.如权利要求18所述的灯具，其特征在于，所述驱动装置更包含一稳压电路，其用以稳定所述整流电路的一输出电压。
20.如权利要求14所述的灯具，其特征在于，所述定电流装置包含多个同向串接的所述第一定电流电路。
21.如权利要求14所述的灯具，其特征在于，所述发光元件包含至少一发光二极管或多个反向并联或桥式连接的发光二极管。
全文摘要
本发明提供一种定电流装置、芯片封装件及其灯具，该定电流装置包含一第一定电流电路以及一第二定电流电路。第一定电流电路包含一第一定电流元件以及一齐纳二极管，与第一定电流元件反向并联。第二定电流电路包含一第二定电流元件，同向连接于第一定电流元件的下游侧。当输入电压大于齐纳二极管的崩溃电压时，齐纳二极管可消耗较大比例的功率，并由第二定电流电路发挥限流作用，使得上述定电流装置可承受较高的电压。
文档编号H05B37/02GK102548116SQ201110060530
公开日2012年7月4日 申请日期2011年3月14日 优先权日2010年12月16日
发明者陈盈佳 申请人:陈盈佳