开关发光元件阵列及其操作方法技术

一种开关发光元件阵列，包括第一、第二和第三发光元件以及第一和第二开关。第一发光元件包括第一端子和第二端子，第二发光元件包括第一端子、以及连接到第一发光元件的第二端子的第二端子。第三发光元件包括连接到第一发光元件的第一端子的第一端子、以及第二端子。第一开关包括连接到第一和第三发光元件的第一端子中每一个的第一端子、以及连接到第二发光元件的第一端子的第二端子。第二开关包括连接到第三发光元件的第二端子的第一端子、以及连接到第一和第二发光元件的第二端子中每一个的第二端子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及使用发光元件的装置，并更具体地涉及发光元件 阵列、装置及其操作方法。
技术介绍
发光元件诸如发光二极管(LED)被越来越多地用在各种应用中， 一些实例例如是液晶显示器中的背光源、电荷耦合器件照相机的闪光、 通用照明以及其他应用。在^f艮多这些应用中，使用例如以阵列排列的 不同颜色的LED以产生各种色点。LED阵列的操作条件与阵列的应用一 样可以是多样的，这种操作条件要求例如低功率、高操作温度以及快 的LED启动(activation)和停用(deactivation)时间。典型地，每个LED阵列由驱动器电路供电，该驱动器电路根据希 望的光效果而可以以多种不同驱动模式之一操作。LED驱动器电路可以 以恒定电流模式被驱动，从而对LED阵列供应恒定电流以提供恒定强 度的光。LED驱动器也可以以变化电流模式操作，从而对LED阵列供应 变化电流以产生强度变化的光。LED驱动器还可以以脉宽调制(PWM) 模式操作，从而对LED阵列供应使用的P西电流波形，其中P西波形 的导通周期(on period)确定LED阵列启动的时间期间，并由此确定 光输出以及LED阵列的色点。PWM模式可以用恒定电流模式或变化电流 模式来实现，以提供这些属性中每一个的组合，即，恒定或变化的光 强。不幸的是，需要大量的电路部件来提供上述功能。例如，当希望 恒定电流PWM操作模式时，典型地需要用于LED阵列的至少一个电流 源以及用于阵列中的每个LED的一个开关。在希望变化电流操作模式 的情况下，要求可操作以快速改变电流水平的复杂电流源。在希望变 化电流PWM操作模式的情况下，通常要求复杂电流源以及阵列内每个 LED的一个开关。用于操作并控制LED阵列的较多的部件数通过多个方式降低了 LED性能，各部件增加LED阵列的功耗并引起对减少LED的启动和停用时间起作用的寄生效应。此外，当LED阵列在高温应用中实施时，各 部件会要求高温额定值(rating)，而该性能会进一步增加每个所需 部件的成本。对与多部件数LED驱动器相关联的问题的确认可以参见 Ortiz的美国专利No. 5736881，该专利/>开了 P西LED驱动器和LED 阵列结构，该结构中使用一个电流源来控制多个LED串。
技术实现思路
因此，希望提供一种发光元件阵列和操作方法，其可以提供对LED 阵列内独立的发光元件的控制，并需要更少的电路部件。本专利技术的该方面和其他方面可以根据本专利技术的独立权利要求来实现。在本专利技术的一个实施例中，提出了一种发光元件阵列，其包括第 一、第二和第三发光元件以及第一和第二开关。第一发光元件包括第 一端子和第二端子。第二发光元件包括第一端子、以及连接到第一发 光元件的第二端子的第二端子。第三发光元件包括连接到第一发光元 件的笫一端子的第一端子、以及第二端子。第一开关包括连接到第一 和第三发光元件的笫一端子中每一个的第一端子、以及连接到第二发 光元件的第一端子的第二端子。第二开关包括连接到第三发光元件的 第二端子的第一端子、以及连接到第一和第二发光元件的第二端子中每一个的第二端子。在本专利技术的另一实施例中，提出了一种发光装置，其包括以上描 述的发光元件阵列以及这里描述的电源和控制器。电源包括控制输入、 以及被连接以向发光元件阵列供应电流的功率输出。控制器包括连接 到电源的控制输入的第一输出、连接到发光元件阵列的第一开关的第 二输出、以及连接到发光元件阵列的第二开关的第三输出，第一输出 可操作以提供控制信号到电源从而设定电源的输出水平条件，第二输 出可操作以提供控制信号从而控制第一开关的状态，第三输出可操作 以提供控制信号从而控制第二开关的状态。在本专利技术的又一 实施例中，提出了 一种操作发光元件阵列的方法， 该发光元件阵列如以上及这里所述，该方法包括选择第一发光元件的 处理过程，该操作包括控制所述第一和第二开关中的每一个到打开状 态或闭合状态、以及供应电流到发光元件阵列。(i)当第一开关和第8于打开状态时，供应的电流的至少一部分供应到第一发光元件；(ii)当第一开关处于闭合状态而第二开关处于打 开状态时，供应的电流的至少一部分供应到第二发光元件；以及(iii) 当第一开关处于打开状态而第二开关处于闭合状态时，供应的电流的 至少 一部分供应到第三发光元件。可以看出，本专利技术的示范性实施例的要旨是实现具有不同操作电 压点(即，对LED是正向电压)的发光元件，从而将开关的数目降低 到开关与发光元件的1:1的比率以下，例如，为两个发光元件提供一 个开关、为三个发光元件提供两个开关、或为四个发光元件提供两个 开关。以此方式，可以减小发光元件阵列的部件数，并提供更快、更 加功率有效、以及更低成本的发光装置。以下描述发光元件阵列的示范性特征及细节，但是这些特征及细 节也会应用到发光装置以及操作发光元件阵列的方法。在一个实施例 中，第一发光元件的第一和第二端子连接到第一和第二电源干线。此 外，第一、第二和第三发光元件的特征分别在于第一、第二和第三操 作电压V。P1、 V。P2、 V。n，相对关系定义为当第一开关处于闭合状态而 第二开关处于打开状态时，第二发光元件可操作以接收供应到电源干 线的电流的至少一部分。所述关系进一步定义为当第一开关处于打 开状态而第二开关处于闭合状态时，第三发光元件适于接收供应到电 源干线的电流的至少一部分。在特定实施例中，第一、第二和第三操 作电压之间的关系被定义为> r。f2,r。P3 。操作电压的这种设置允许在 各种发光元件之间进行选择。在另一实施例中，发光元件阵列包括第四发光元件，其具有连接 到第一开关的第二端子的笫一端子、以及连接到第二开关的第一端子 的第二端子，第四发光元件的特征在于第四操作电压V。P4，在该电压或 其以上时第四发光元件可操作以发光。在具体实施方式中，当第一开 关和第二开关都处于闭合状态时，第四发光元件适于接收供应到发光 元件阵列的电流的至少一部分。更具体地，第一、第二、第三和第四 操作电压(V。P1、 V。F2、 V。F3、 V。P4)由以下公式定义在另一实施例中，第一、第二、第三或第四(当实施时)发光元件选自包括发光二极管、有机发光二极管、AC发光二极管、激光二极9管或白炽灯的组。更进一步地，存储元件例如电容器可以可选地连接 到第一、第二、第三或第四(当实施时)发光元件中的一个或多个。 存储元件可以用于增加一个或多个发光元件的照明的持续时间，或者 使得两个或更多发光元件能够同时照明。在另一实施例中，第四发光元件(当实施时)包括至少一个发光 二极管，并且进一步地，第一、第二和第三发光元件中的每一个都包 括与包括在第四发光元件内的一样的至少一个额外的发光二极管，或 者包括与包括在第四发光元件内的至少 一个发光二极管相比不同的半 导体材料。这种设置可以用于为第四发光元件提供较低的操作电压。以下描述操作发光元件阵列的方法的示范性特征及细节，但是这 些特征及细节也会应用到发光元件阵列以及发光装置。在另一实施例 中，供应到第一、笫二、第三和第四发光元件的电流是根据以下公式确定的平均电流其中Ii是可用于所选择的第i个发光元件的电流幅度，T是供应到 第i个发光元件的电流的时间周期，ti是启动周期，在该启动周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件阵列（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ），包括：　第一发光元件（１１０），具有第一端子和第二端子；　第二发光元件（１２０），具有第一端子、以及连接到所述第一发光元件（１１０）的第二端子的第二端子；　第三发光元件（２ １０），具有连接到所述第一发光元件（１１０）的第一端子的第一端子、以及第二端子；　第一开关（１３０），具有连接到所述第一和第三发光元件（１１０，２１０）的第一端子中每一个的第一端子、以及连接到所述第二发光元件（１２０）的第一端子的第二 端子；以及　第二开关（２３０），具有连接到所述第三发光元件（２１０）的第二端子的第一端子、以及连接到所述第一和第二发光元件（１１０，１２０）的第二端子中每一个的第二端子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-10-6 06121876.41. 一种发光元件阵列(200a，200b，200c)，包括第一发光元件(110)，具有第一端子和第二端子；第二发光元件(120)，具有第一端子、以及连接到所述第一发光元件(110)的第二端子的第二端子；第三发光元件(210)，具有连接到所述第一发光元件(110)的第一端子的第一端子、以及第二端子；第一开关(130)，具有连接到所述第一和第三发光元件(110，210)的第一端子中每一个的第一端子、以及连接到所述第二发光元件(120)的第一端子的第二端子；以及第二开关(230)，具有连接到所述第三发光元件(210)的第二端子的第一端子、以及连接到所述第一和第二发光元件(110，120)的第二端子中每一个的第二端子。2. 如权利要求l所述的发光元件阵列(200a， 200b， 200c)， 其中所述第一发光元件(110)的第一端子连接到第一电源干线(172)，而所述第一发光元件(110)的第二端子连接到第二电源干线 (174),并且其中所述第一、第二和第三发光元件(110， UO, 210)的特征分 别是第一、第二和第三操作电压(V。P1， V。P2， V。P3),其中当所述第一开关(130)处于闭合状态而所述第二开关处于打开状 态时，所述第二发光元件(120)适于接收供应到所述第一或第二电源 干线(172, 174 )的电流的至少一部分；并且当所述第一开关(130)处于打开状态而所述第二开关处于闭合状 态时，所述第三发光元件(210)适于接收供应到所述发光元件阵列( 200a， 200b， 200c)的电流的至少一部分。3. 如权利要求l-2中任一项所述的发光元件阵列(200a， 200b， 200c),其中所述第一、第二和第三发光元件(110, UO, 210)的特 征分别是第一、第二和第三操作电压(V。P1， V。P2， V。F3)，其相对关系 由以下/>式定义<formula>formula see original document page 2</formula>4. 如权利要求l-3中任一项所述的发光元件阵列(200a, 200b， 200c)，其中所述第一、第二和第三发光元件(110, 120， 210)中的每一个选自包括发光二极管、有机发光二极管、AC发光二极管、激光 二极管或白炽灯的组。5. 如权利要求1-4中任一项所述的发光元件阵列(200a， 200b， 200c),还包括存储元件，所述存储元件连接到所述第一、第二或第 三发光元件(110， 120， 210)中的一个或多个。6. 如权利要求5所述的发光元件阵列(200a， 200b， 200c)，其 中所述存储元件包括电容(160),所述电容(160)与所述第一、第 二或第三发光元件(110， 120， 210)中的一个或多个并联连接。7. 如权利要求l-6中任一项所述的发光元件阵列(200b),还包 括第四发光元件(220 ),其具有连接到所述第一开关(130)的第二 端子的第一端子、以及连接到所述第二开关(230 )的第一端子的第二 端子，所述第四发光元件(220 )的特征在于第四操作电压(V。P4)，在 该第四操作电压或其以上时所述第四发光元件(0b)可操作以发光8. 如权利要求7所述的发光元件阵列(200b)， 其中所述第一发光元件(110)的第一端子连接到第一电源干线(172)，并且所述笫一发光元件(110)的第二端子连接到第二电源干 线(174)，并且其中当所述第一和第二开关(130， 230 )每一个都处于闭合状态 时，所述第四发光元件(220 )适于接收供应到所述发光元件阵列(200b )的电流的至少一部分。9. 如权利要求7或8之一所述的发光元件阵列(200b)，其中所述第一、第二、第三和第四发光元件(iio， uo, no，)的特征分别是第一、第二、第三和第四操作电压(V。P1， V。P2, V0P3， V。P4)，其相对关系由以下公式定义y O尸l z k OP2 , r 。尸3 z ^ oj>410. 如权利要求7-9中任一项所述的发光元件阵列(200b)，还包 括存储元件，所述存储元件连接到所述第四发光元件(220 )。11. 如权利要求10所述的发光元件阵列(200b),其中所述存储 元件包括电容(160),所述电容(160)与所述第四发光元件(220 ) 并联连接。12. 如权利要求l所述的发光元件阵列(200c)，还包括短路电路,所述短路电路连接在所述第一开关(130)的第二端子和所述第二开 关(230 )的第一端子之间。13. —种发光装置(500 )，包括如权利要求1-IO中任一项所述的发光元件阵列(200a, 200b， 200c);电源(510)，具有控制输入(510b)、以及被连接以对所述发光 元件阵列(200a， 200b， 200c)供应电流的功率输出(510c);以及 控制器(520 )，具有连接到所述电源(510...

【专利技术属性】
技术研发人员：HJG拉德马彻，V舒尔茨，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]