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發光二極管開路失效旁路開關及包含所述旁路開關的電路.pdf

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發光二極管 開路 失效 旁路 開關 包含 電路
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摘要
申請專利號:

CN201110389950.4

申請日:

2011.11.30

公開號:

CN102573215B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權人的姓名或者名稱、地址的變更IPC(主分類):H05B 37/02變更事項:專利權人變更前:謝可勛變更后:謝可勛變更事項:地址變更前:313000 浙江省湖州市吳興區八里鎮標準廠房2幢1樓變更后:313000 浙江省湖州市吳興區八里鎮標準廠房2幢1樓變更事項:共同專利權人變更前:浙江美晶科技有限公司變更后:浙江美晶科技股份有限公司|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H05B 37/02申請日:20111130|||公開
IPC分類號: H05B37/02 主分類號: H05B37/02
申請人: 謝可勛; 浙江美晶科技有限公司
發明人: 謝可勛; 西里奧艾珀里亞科夫
地址: 313000 浙江省湖州市吳興區八里鎮標準廠房2幢1樓
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專利代理機構: 湖州金衛知識產權代理事務所(普通合伙) 33232 代理人: 趙衛康
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110389950.4

授權公告號:

|||102573215B||||||

法律狀態公告日:

2017.05.17|||2015.01.07|||2012.09.19|||2012.07.11

法律狀態類型:

專利權人的姓名或者名稱、地址的變更|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及電學領域旁路開關,特別是發光二極管開路失效旁路開關及包含所述旁路開關的電路。本發明是通過以下技術方案得以實現的:發光二極管開路失效旁路開關,它包括用于在與之并聯的發光二極管開路失效時導通的執行器件,與執行器件并聯并用于觸發執行器件導通的觸發器件,與執行器件串聯并用于彌補執行器件與發光二極管之間壓降差的彌補器件。此種旁路開關壓降與發光二極管壓降之差小于背景技術中旁路開關電路壓降與發光二極管壓降之差。

權利要求書

1.發光二極管開路失效旁路開關,其特征在于,它包括用于在與之并聯的發光二極管開路失效時導通的執行器件,與執行器件并聯并用于觸發執行器件導通的觸發器件,與執行器件串聯并用于彌補執行器件與發光二極管之間壓降差的彌補器件。2.根據權利要求1所述的發光二極管開路失效旁路開關,其特征在于,所述執行器件為晶閘管,觸發器件與晶閘管的門極連接,所述彌補器件為非線性器件。3.根據權利要求2所述的發光二極管開路失效旁路開關,其特征在于,所述非線性器件為導通方向與所述晶閘管導通方向一致的二極管。4.根據權利要求2所述的發光二極管開路失效旁路開關,其特征在于,所述非線性器件為導通方向與所述晶閘管導通方向一致的另一晶閘管。5.包括權利要求1所述的發光二極管開路失效旁路開關的保護電路,包括至少具有兩個發光二極管的發光二極管串、連接于發光二極管串公共陰陽極且能夠為發光二極管提供正向電壓的電源,其特征在于,它包括與所述發光二極管并聯并用于在相應發光二極管開路失效時導通的執行器件,與執行器件并聯并用于觸發執行器件導通的觸發器件,與執行器件串聯并用于彌補執行器件與所述發光二極管之間壓降差的彌補器件。

說明書

發光二極管開路失效旁路開關及包含所述旁路開關的電路

技術領域

本發明涉及電學領域旁路開關,特別是發光二極管開路失效旁路開關及包含所述旁路開關的電路。

背景技術

目前已公布的用于保護發光二極管開路失效的半導體旁路開關電路,如圖1所示,由一只與一組同向串聯連接的發光二極管中的一顆發光二極管相并聯的晶閘管,和與該晶閘管并聯的電壓分壓器組成;分壓器由電阻器構成并與晶閘管的門極連接,為該晶閘管門極提供一定的電勢,使晶閘管在發光二極管正常工作的情況下關閉,在發光二極管開路失效的情況下開啟成“開態”;因此,該晶閘管扮演了旁路開關的作用;與晶閘管并聯的電壓分壓器扮演了電壓檢測電路的作用;當串聯相接的多只發光二極管串中的一顆發光二極管出現開路失效時,該晶閘管提供了旁路通路,使電流能流過發光二極管串中其余正常的發光二極管。

這一類型的旁路電路技術在Norimasa?Furukawa的美國專利US7,538,497?B2中已被提出。這一旁路電路繞過開路失效的發光二極管,向其它與該失效的發光二極管串聯的正常發光二極管提供繼續工作所需要的電流。

鑒于該旁路電路中的旁路開關器件在開態下的壓降約為1V,而目前典型的基于寬禁帶半導體材料的發光二極管正向壓降約2.5-3.5V,這二者之間存在失配:

1、在恒流電源驅動串聯發光二極管串的情況下,該旁路開關技術不但有效地為發光二極管串中的開路失效發光二極管提供了電流旁路,保證了電流能持續流過其余串聯相接的正常發光二極管,使之有光輸出;而且該旁路開關具有較低功耗;但是,由于失效的發光二極管不發光,發光二極管串的整體發光強度會有所減弱;

2、在發光二極管矩陣配置,或者發光二極管串-并聯陣列配置等情況下,發光二極管的正向壓降和旁路開關器件的開態壓降之間的失配,將導致受影響的發光二極管串上通過發光二極管的電流增加,這種電流增加與壓降失配的程度成比例;而這種壓降失配的程度與上述開態壓降、正向壓降之間的差異,以及串聯發光二極管串中發光二極管數量相關。電流增加的后果可能會導致其余正常的發光二極管承受電過應力,逐漸劣化,甚至失效;特別是當電源是恒壓電源時,這種電過應力效應將更加顯著。

因此,需要一種新的旁路開關電路,對開路失效的發光二極管進行旁路。特別是在基于寬禁帶半導體材料的發光二極管,尤其是以恒壓電源進行驅動,發光二極管矩陣配置,或者發光二極管串-并聯陣列配置等情況下。

發明內容

本發明的目的是提供發光二極管開路失效旁路開關,該種旁路開關壓降與發光二極管壓降之差小于背景技術中旁路開關電路壓降與發光二極管壓降之差。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的:發光二極管開路失效旁路開關,它包括

用于在與之并聯的發光二極管開路失效時導通的執行器件,

與執行器件并聯并用于觸發執行器件導通的觸發器件,

與執行器件串聯并用于彌補執行器件與發光二極管之間壓降差的彌補器件。

彌補器件的設置有效減小了旁路開關與發光二極管之間的壓降差,因此,相互串聯中的發光二極管在即使有多個甚至大量發光二極管開路失效的情況下,其余的發光二極管不僅仍能導通,且承受較低過電流,從而解決了背景技術的不足。

作為上述技術方案的優選,所述執行器件為晶閘管,觸發器件與晶閘管的門極連接,所述彌補器件為非線性器件。

作為上述技術方案的優選,所述非線性器件為導通方向與所述晶閘管導通方向一致的二極管。

通過二極管與執行器件串聯,從而相對背景技術達到減小旁路開關與發光二極管之間壓降差的目的。

作為上述技術方案的優選,所述非線性器件為導通方向與所述晶閘管導通方向一致的另一晶閘管。

以一個晶閘管作為彌補器件與另一個作為執行器件的晶閘管串聯,從而相對背景技術達到減小旁路開關與發光二極管之間壓降差的目的。

本發明的另一目的是提供包括上述發光二極管開路失效旁路開關的保護電路,包括至少具有兩個發光二極管的發光二極管串,連接于發光二極管串公共陰陽極且能夠為發光二極管提供正向電壓的電源,與所述發光二極管并聯并用于在相應發光二極管開路失效時導通的執行器件,與執行器件并聯并用于觸發執行器件導通的觸發器件,與執行器件串聯并用于彌補執行器件與所述發光二極管之間壓降差的彌補器件。

綜上所述,本發明具有以下有益效果:相對背景技術,本發明有效減小了旁路開關與發光二極管之間的壓降差,從而避免在部分發光二極管開路失效的情況下,其余的發光二極管承受過電流而易劣化,甚至失效的情況。

附圖說明

圖1是背景技術示意圖;

圖2是實施例1示意圖;

圖3是實施例2示意圖;

圖4是實施例3示意圖;

圖5是實施例4示意圖,為圖4中晶閘管、硅二極管、齊納二極管的集成于半導體硅片上的等效電路示意圖。

圖中,26、n型硅片,27、p型區域一,28、p型區域二,29、p型區域三,30、n型區域一,31、n型區域二,32、n型區域三,33、金屬二,34、金屬一,35、金屬三。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本具體實施例僅僅是對本發明的解釋,其并不是對本發明的限制,本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改,但只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。

實施例1:如圖2所示,發光二極管開路失效旁路開關,包括

與發光二極管并聯的用于在與之并聯的發光二極管開路失效時導通的執行器件,

與執行器件并聯并用于觸發執行器件導通的觸發器件,

與執行器件串聯并用于彌補執行器件與發光二極管之間壓降差的彌補器件。

所述執行器件為導通方向與發光二極管導通方向一致的晶閘管;觸發器件由兩個相互串聯的電阻組成,晶閘管的門極連接于兩電阻之間;彌補器件為導通方向與晶閘管導通方向一致的二極管且為硅二極管。

在發光二極管都導通情況下,晶閘管雖承受正向陽極電壓,然而由于其門極電勢力較低而處于截止狀態;當某個發光二極管開路失效時,則流過與之并聯的觸發器件,即本實施例圖2上的兩個電阻的電流增大,則晶閘管門極的電勢變高,達到晶閘管的觸發電勢,從而使晶閘管導通,繼續使與開路失效的發光二極管串聯的發光二極管仍能導通。

本實施例,一般地,晶閘管和二極管產生的總壓降約在2V的左右,與發光二極管的正向壓降1.6V-2.7V相比會產生25%以內的失配;因此,與背景技術相比,通過其余正常發光二極管的過電流將減少高達至60%。

實施例2:如圖3所示,與實施例1的不同之處在于,所述觸發器件為一個連接于晶閘管門極和陽極之間的齊納二極管。

實施例3:如圖4所示,發光二極管開路失效旁路開關,包括陰極門極和陽極門極通過兩個電阻分別連接至它的陰極和陽極的晶閘管、一只和晶閘管串聯且導通方向與晶閘管一致的硅二極管、一只齊納二極管作為觸發器件連接在晶閘管的陰極門極和陽極之間。

實施例4:如圖5所示,本實施例為實施例3中晶閘管、硅二極管、齊納二極管的集成于半導體材料上,本實施例為硅,形成的集成電路實體;制造方法中包括氧化、光刻、擴散和薄膜技術。

該集成電路在n型硅片26上制作,包括擴散形成的p型區域一27、p型區域二28、p型區域三29、在n型硅片26上形成的n型區域一30、在p型區域二28內形成的n型區域二31、n型區域三32搭接在n型硅片26和p型區域二28的邊界上;金屬一34是對p型區域一27形成的金屬接觸;金屬二33和金屬三35分別是對p型區域三29、n型區域一30和p型區域二28、n型區域二31形成的金屬接觸。

對應于實施例3,晶閘管由n型硅片26和p型區域二28、p型區域三29、n型區域二31構成,n型區域三32構成齊納二極管的負極,p型區域一27構成硅二極管的正極,而p型區域二28和n型硅片26分別構成齊納二極管、硅二極管的正極和負極。

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