(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧源を通じて給電される発光ダイオードモジュールセットであって、
前記電圧源に電気的に接続されることにより駆動され、電気的に直列接続される少なくとも２つの発光ダイオードシリーズを有する発光ダイオードユニットと、
前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズの各出力点に接続される少なくとも２組の互いに直列接続される定電流源及びスイッチ素子、並びに制御器を有し、前記電圧源を通じて給電され、前記発光ダイオードユニットと統合されて接続されることによりシステム封止モジュールセットを形成する集積回路ユニットと、を具備する前記発光ダイオードモジュールセットにおいて、
前記制御器は、前記電圧源から供給される直流電圧と前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズの順方向電圧の両電圧を比較し、
前記直流電圧が前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズの順方向電圧より大きくなれば、対応する前記スイッチ素子を導通させ、その他の前記スイッチ素子を遮断し、
前記両電圧が等しい場合、前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズに多段定電流制御を提供し、
前記両電圧が異なる場合、前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズに多段変電流制御を提供する、ことを特徴する発光ダイオードモジュールセット。
【請求項２】
前記電圧源は交流電圧源又は直流電圧源であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードモジュールセット。
【請求項３】
前記電圧源が前記交流電圧源の場合、前記発光ダイオードモジュールセットはさらにブリッジ整流ユニットを有し、前記ブリッジ整流ユニットは前記交流電圧源から供給される交流電圧を前記直流電圧に整流することを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードモジュールセット。
【請求項４】
前記ブリッジ整流ユニット、前記発光ダイオードユニット及び前記集積回路ユニットを統合し、前記システム封止モジュールセットを形成することを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードモジュールセット。
【請求項５】
前記集積回路ユニットの前記少なくとも２組の互いに直列接続される定電流源及びスイッチ素子の数量は、前記少なくとも２つの発光ダイオーシリーズの数量と同じであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードモジュールセット。
【請求項６】
各前記定電流源は、対応する前記スイッチ素子と電気的に直列接続されて直列回路を形成し、且つこれらの直列回路は、電気的に並列接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードモジュールセット。
【請求項７】
前記スイッチ素子は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）又はバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードモジュールセット。
【請求項８】
電圧源で給電される発光ダイオードモジュールセットの操作方法であって、
（ａ）電気的に直列接続される少なくとも２つの発光ダイオードシリーズを有する発光ダイオードユニットを提供するステップと、
（ｂ）前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズの各出力点に接続される少なくとも２組の互いに直列接続される定電流源及びスイッチ素子、並びに制御器を有し、前記電圧源を通じて給電され、前記発光ダイオードユニットと統合されて接続されることによりシステム封止モジュールセットを形成する集積回路ユニットを提供するステップと、
（ｃ）前記制御器により、前記電圧源から供給される直流電圧と前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズの順方向電圧の両電圧を比較し、前記直流電圧が前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズの順方向電圧より大きくなれば、対応する前記スイッチ素子を導通させ、その他の前記スイッチ素子を遮断し、前記両電圧が等しい場合、前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズに多段定電流制御を提供し、前記両電圧が異なる場合、前記少なくとも２つの発光ダイオードシリーズに多段変電流制御を提供するステップと、を有する、ことを特徴とする発光ダイオードモジュールセットの操作方法。
【請求項９】
前記電圧源は、交流電圧源又は直流電圧源であることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードモジュールセットの操作方法。
【請求項１０】
前記電圧源が前記交流電圧源の場合、ステップ（ａ）の前にさらに、
（ａ’）前記交流電圧源から供給される交流電圧を前記直流電圧に整流するためのブリッジ整流ユニットを提供するステップ、を有する、ことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードモジュールセットの操作方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）において、前記集積回路ユニットの前記少なくとも２組の互いに直列接続される定電流源及びスイッチ素子の数量は、前記直列接続される少なくとも２つの発光ダイオードシリーズの数量と同じである、ことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードモジュールセットの操作方法。
【請求項１２】
ステップ（ｂ）において、各前記定電流源は、対応する前記スイッチ素子と電気的に直列接続されて直列回路を形成し、且つ、これらの直列回路は、電気的に並列接続される、ことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードモジュールセットの操作方法。
【請求項１３】
ステップ（ｂ）において、前記スイッチ素子は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）又はバイポーラ接合トランジスタであることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードモジュールセットの操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の発光ダイオード及びその操作方法、特に一種の発光ダイオードモジュールセット及びその操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流駆動発光ダイオード（ＡＣ  ＬＥＤ）は近年注目されている照明技術に関するものであり、伝統の照明と相容できる以外に、さらに伝統的直流駆動発光ダイオード（ＤＣ  ＬＥＤ）の散熱問題を大幅に低減させ、エネルギーを節約し、エネルギーの消耗を低下させ、二酸化炭素の排出を減少する目的及び全面発光面積を向上させる目的を達成させるためのものである。
【０００３】
交流駆動発光ダイオードの線路デザインは一般的に二種類の方式に分けられ、一つは逆並列接続構造（図１Ａを参照）、もう一つはブリッジ整流構造（図１Ｂを参照）である。逆並列接続構造に対しては、ＬＥＤ微結晶粒は両方向微結晶粒構造であり、且つ、これらのＬＥＤ微結晶粒を底部の基板にエッチングする方式で、さらに複数の微結晶粒に分割し、且つ、絶縁を行い、その後、さらに金属ブリッジ（ｍｅｔａｌ  ｂｒｉｄｇｅ）で二つの微結晶粒を正負逆接続して１つセットに並列し、Ｎセットの縦列接続を介して交流駆動発光ダイオードを構成する。この構造の操作は二つの正負逆接続並列を利用するため、合計で２＊Ｎ個のＬＥＤ微結晶粒が必要である。但し、交流電圧源の駆動下で、正負半周期交換給電時、半分のＬＥＤ微結晶粒だけは同時に発光するために、逆並列接続構造にとって、ＬＥＤ微結晶粒の瞬時の発光面積及び利用率は高くない。
【０００４】
ブリッジ整流構造に対して、微結晶粒をブリッジ回路構造で接続し、適当なＬＥＤ数によって、電圧―電流曲線と入力パワーを配置し、それによって、交流電圧源を介して駆動できる。この構成の操作は瞬時に発光面積を向上させることができるが、交流電圧源の駆動下で、正負半周期交換給電時、共ブリッジアームにおけるＬＥＤ微結晶粒だけは全周期で発光でき、他のブリッジアームにおける微結晶粒は任意の半周期で発光し、他の半周期で消える状態（即ち四ブリッジアームにおけるＬＥＤ微結晶粒はペアで順番に発光する）に置かれるために、ブリッジ整流構成に対して、ＬＥＤ微結晶粒の利用率は十分に理想的ではない。
【０００５】
図２Ａは従来の技術のブリッジ整流を備える交流駆動発光ダイオード構成回路図である。図２Ｂは図２Ａの回路構成の波形を示す図である。図２Ａに示すように、これらの発光ダイオード微結晶粒は外部交流電圧源Ｖａｃによって給電され、且つ、該外部交流電圧源Ｖａｃはブリッジ整流ユニット（図示しない）によって直流電圧源（図示しない）に整流される。これらの発光ダイオード微結晶粒は該直流電圧源によって駆動され、且つ、一定の電流制御を提供する。これらの発光ダイオードは直列構造であるために、該駆動電圧はこれらの発光ダイオードの順方向電圧の総和より大きい必要がある時、これらの発光ダイオードは点灯される。図２Ｂに示すように、該駆動電圧がこれらの順方向電圧の総和より大きい時、即ち導通角度θｏｎに達し、該外部交流電圧源Ｖａｃの増加に従って、該駆動電圧も増加し、これらの発光ダイオードは持続的に点灯され、且つ、これらの発光ダイオードは流れた電流の大きさは一定電流Ｉｃの大きさである。しかし、該駆動電圧がこれらの順方向電圧の総和より小さい時、これらの発光ダイオードは点灯されるように駆動できない。半周期を例にして、これらの発光ダイオードの点灯時間区間θｅは該導通角度θｏｎから開始し、カットオフ角度θｏｆｆで終了する。それによって、ブリッジ整流の交流駆動発光ダイオード構成から言えば、発光效率は低すぎることが最大の欠点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする課題は、多段定電流制御或いは多段変電流制御を介して発光效率を向上させ、発光ダイオードの利用率を増加させ、システム封止モジュールセット技術を介して封止の過程を簡略化させ、発光ダイオードモジュールセットを小型化させるような発光ダイオードモジュールセット及びその操作方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、一種の発光ダイオードモジュールセットを提供し、周知技術の問題を克服することを目的とする。該発光ダイオードモジュールセットは電圧源によって給電される。該発光ダイオードモジュールセットは発光ダイオードユニット及び集積回路ユニットを備える。
【０００８】
該発光ダイオードユニットは該電圧源に電気的に接続され、且つ該電圧源によって駆動される。該発光ダイオードユニットは複数の発光ダイオードシリーズを有し、且つ各発光ダイオードシリーズは電気的直列接続である。該集積回路ユニットは該電圧源と該発光ダイオードユニットとに電気的に接続され、且つ該電圧源によって給電される。該集積回路ユニットは少なくとも１つの定電流源と、少なくとも１つのスイッチ素子及び１つの制御器を有する。該制御器は該少なくとも１つの定電流源と該少なくとも１つのスイッチ素子とに電気的に接続され、該電圧源の大きさを判断することによって、該少なくとも１つのスイッチ素子を制御してさらに、該発光ダイオードユニットに多段定電流制御或いは多段変電流制御を提供する。
【０００９】
本発明は、一種の発光ダイオードモジュールセットの操作方法を提供し、周知技術の問題を克服することを別の目的とする。該発光ダイオードモジュールセットは電圧源によって給電される。該操作方法は、複数の電気的に直列接続された発光ダイオードシリーズを有する発光ダイオードユニットを提供するステップと、少なくとも１つの定電流源と、少なくとも１つのスイッチ素子及び１つの制御器とを有し、該電圧源の大きさを判断することによって、該発光ダイオードユニットに多段電流制御を提供する集積回路ユニットを提供するステップと、を備える。
【００１０】
本発明は上述の目的を達成するために採用する技術、手段及び効果をさらに理解するために、以下に図面を参照しながら詳しく説明する。それによって本発明の目的、特徴、特点を深くかつ具体的に理解し得るが、説明において引用する図面等は、あくまでも説明の参考のために提供するだけであって、本発明を制限するものではない。
【発明の効果】
【００１１】
上記のような構成により、多段定電流制御或いは多段変電流制御を介して発光效率を向上させ、発光ダイオードの利用率を増加させ、システム封止モジュールセット技術を介して封止の過程を簡略化させ、発光ダイオードモジュールセットを小型化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】従来の技術交流駆動発光ダイオードの逆並列接続構成の回路図である。
【図１Ｂ】従来の技術交流駆動発光ダイオードのブリッジ整流構成の回路図である。
【図２Ａ】従来の技術ブリッジ整流を有する交流駆動発光ダイオード構成の回路図である。
【図２Ｂ】図２Ａ回路構成の波形を示す図である。
【図３】本発明の交流駆動発光ダイオードモジュールセットに多段電流制御を提供する回路図である。
【図４Ａ】本発明の多段変電流制御の波形説明図である。
【図４Ｂ】本発明の多段定電流制御の波形を示す図である。
【図５Ａ】図３の回路架構の一操作状況の等価回路図である。
【図５Ｂ】図３の回路架構の他の操作状況の局部等価回路図である。
【図５Ｃ】図３の回路架構の他の操作状況の局部等価回路図である。
【図５Ｄ】図３の回路架構の他の操作状況の局部等価回路図である。
【図６】本発明の交流駆動発光ダイオードモジュールセット操作方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明に関する技術内容について詳細に説明する。
【００１４】
図３は、本発明の発光ダイオードモジュールセットが多段電流制御を提供する回路図である。該発光ダイオードモジュールセット１０は外部交流電圧源Ｖａｃによって給電され、或いは直流電圧源によって給電される。本実施例においては、該発光ダイオードモジュールセット１０は該外部交流電圧源Ｖａｃによって給電されることを例として説明する。該発光ダイオードモジュールセット１０はブリッジ整流ユニット１０２、発光ダイオードユニット１０４＿Ｎ及び集積回路ユニット１０６を備える。その中において、該ブリッジ整流ユニット１０２、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎ及び該集積回路ユニット１０６は統合されてシステム封止モジュールセットを形成する。即ち、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）を使用せずに、該ブリッジ整流ユニット１０２、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎ及び該集積回路ユニット１０６を発光ダイオードモジュールセットに直接に封止することができる。
【００１５】
該ブリッジ整流ユニット１０２は該外部交流電圧源Ｖａｃを内部直流電圧源（図示しない）に整流する。該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎは該ブリッジ整流ユニット１０２に電気的に接続され、且つ、該直流電圧源によって駆動される。該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎは複数の発光ダイオードシリーズを有し、且つ、各発光ダイオードシリーズは電気的直列接続である。該集積回路ユニット１０６は該ブリッジ整流ユニット１０２と該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎに電気的に接続され、且つ、該直流電圧源によって給電される。本実施例では、該交流駆動発光ダイオードモジュールセット１０は多段電流制御を提供し、多段電流制御の説明に便利なように、下記において４段を例（Ｎ＝４）として記述するが、それに制限されるものでない。
【００１６】
該集積回路ユニット１０６は少なくとも１つの定電流源１０６６＿Ｎ、少なくとも１つのスイッチ素子１０６４＿Ｎ（即ち第一スイッチ素子１０６４＿１、第二スイッチ素子１０６４−２、第三スイッチ素子１０６４一３及び第四スイッチ素子１０６４＿４）及び制御器１０６２を有し、前記のように、該多段電流制御は四段多段電流制御を例とし、それによって、該定電流源１０６６＿Ｎの数量は４個（即ち第一定電流源１０６６＿１、第二定電流源１０６６＿２、第三定電流源１０６６＿３及び第四定電流源１０６６＿４）である。該制御器１０６２はこれらの定電流源１０６６＿Ｎとこれらのスイッチ素子１０６４＿Ｎに電気的に接続され、これらのスイッチ素子１０６４＿Ｎを制御し、さらに該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎに多段電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を提供し、その中において、該多段電流制御は多段変電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ  ｖａｒｉｅｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ）と多段定電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ  ｆｉｘｅｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を備える。両者の操作原理については、後で詳しく説明する。言及の価値があるのは、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎは複数の発光ダイオードシリーズ１０４＿Ｎ（即ち第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１、第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２、第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３及び第四発光ダイオードシリーズ１０４＿４）を有することである。その中において、これらの定電流源１０６６−Ｎの数量はこれらのスイッチ素子１０６４＿Ｎの数量及びこれらの発光ダイオードシリーズ１０４＿Ｎの数量と等しい。図３に示すように、各該定電流源１０６６＿Ｎは対応したスイッチ素子１０６４一Ｎに電気的に直列接続され、直列回路を形成し、且つ、これらの直列回路はさらに電気的並列接続である。その中において、これらのスイッチ素子１０６４−Ｎは金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）或いはバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）である。
【００１７】
更に、該交流駆動発光ダイオードモジュールセットの多段電流制御に関する説明について、図４Ａを参照しながら説明する。ここで、図４Ａは本発明多段変電流制御の波形図である。前述の通り、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎは四つの発光ダイオードシリーズ（４段電流制御を例とする）を有する。多段電流制御の原理を更にわかりやすく説明するために、各発光ダイオードシリーズ１０４＿Ｎは１０個の発光ダイオードを備え、且つ、各発光ダイオードの順方向電圧（ｆｏｒｗａｒｄ  ｖｏｌｔａｇｅ）は３ボルトであるとする。
【００１８】
その他、該外部交流電圧源Ｖａｃは交流主電源で、その電圧の大きさは１１０ボルトとする。それによって、該ブリッジ整流ユニット１０２は該外部交流電圧源Ｖａｃを全波整流（ｆｕｌｌ−ｗａｖｅ  ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ）する際、整流後の電圧出力波形は図４Ａ（図示は正半周期部分だけ）に示す通りである。それによって、整流された後、該電圧は該発光ダイオードユニット１０４一Ｎを駆動する。言及の価値があるのは、該１１０ボルト電圧の大きさの交流主電源は該外部交流電圧源Ｖａｃの有效電圧値を指し、或いは自乗平均電圧（ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ―ｓｑｕｒｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）を１１０ボルトと呼び、それによって、全波整流によって得られた該駆動電圧のピーク値は約１５６ボルトである。前記通り、各発光ダイオードシリーズ１０４−Ｎは１０個の発光ダイオードを備え、且つ、各発光ダイオードの順方向電圧（ｆｏｒｗａｒｄ  ｖｏｌｔａｇｅ）は３ボルトで、しかし、これに制限されるものではなく、発光ダイオードの類型に応じて差異はあり、例えば、紅光発光ダイオードの順方向電圧は約２ボルトで、白光或いは青光発光ダイオードの順方向電圧は約３〜３．５ボルトである。それによって、各発光ダイオードシリーズ１０４−Ｎの順方向電圧の総和は３０ボルトである。これによって類推されて、即ち該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１の第一順方向電圧Ｖｆ１は３０ボルトで、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２の第二順方向電圧Ｖｆ２は３０ボルトで、該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３の第三順方向電圧Ｖｆ３は３０ボルトで、同様に該第四発光ダイオードシリーズ１０４＿４の第四順方向電圧Ｖｆ４は３０ボルトである。
【００１９】
該制御器１０６２は該整流後の該駆動電圧が該第一順方向電圧Ｖｆ１より小さいことを検知すると、該制御器１０６２は全部のこれらのスイッチ素子１０６４＿Ｎをカットオフモードに制御し、その時、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎはまだ点灯されなく、発光しない。
【００２０】
該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順向電圧Ｖｆ１より大きいことを検知するまで次第に増大する時（本実施例は３０ボルトで、即ち第一導通角度θ１に到達する時）、該制御器１０６２は該第一スイッチ素子１０６４＿１を導通状態に制御し（他のスイッチ素子はカットオフモードである）、そのように、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１は点灯され、且つ、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１に流された電流の大きさは該第一定電流源１０６６＿１の１つの第一電流Ｉｃ１である。この実施例を例とし、該第一導通角度θ１は約０．０６２πｒａｄ（即ち１１．１２°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ａの通りである。
【００２１】
該駆動電圧は該駆動電圧が該第一順向電圧Ｖｆ１と該第二順方向電圧Ｖｆ２の総和より大きいことを該制御器１０６２が検知するまで次第に増大する時（本実施例において、６０ボルトで、即ち１つの第二導通角度θ２に到達する時）、該制御器１０６２は該第二スイッチ素子１０６４＿２を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１と該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２とは点灯され、且つ該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１と該第二発光ダイオードシリーズ１０４−２に流された電流の大きさは該第二定電流源１０６６＿２の１つの第二電流Ｉｃ２である。その中において、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１と該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２は直列接続である。この実施例を例とし、該第二導通角度θ２は約０．１２６πｒａｄ（即ち２２．６９°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ｂの通りである。
【００２２】
該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順向電圧Ｖｆ１と該第二順方向電圧Ｖｆ２と該第三順方向電圧Ｖｆ３との総和より大きいことを検知するまで次第に増大する時（本実施例で、９０ボルトで、即ち１つの第三導通角度θ３時に到達する時）、該制御器１０６２は該第三スイッチ素子１０６４＿３を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２及び該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３は点灯され、且つ該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２及び該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３に流され電流の大きさは該第三定電流源１０６６＿３の１つの第三電流Ｉｃ３である。その中において、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２及び該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３は直列接続である。この実施例を例とし、該第三導通角度θ３は約０．１９６πｒａｄ（即ち３５．３５°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ｃの通りである。
【００２３】
該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１と、該第二順方向電圧Ｖｆ２と、該第三順方向電圧Ｖｆ３と、該第四順方向電圧Ｖｆ４との総和より大きいことを検知するまで次第に増大する時（本実施例で、１２０ボルトで、即ち第四導通角度θ４に到達する時）、該制御器１０６２は該第四スイッチ素子１０６４＿４を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２、該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３及び該第四発光ダイオードシリーズ１０４＿４は点灯され、且つ、該第−発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２、該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３及び該第四発光ダイオードシリーズ１０４＿４に流れた電流の大きさは該第四定電流源１０６６＿４の１つの第四電流Ｉｃ４である。その中において、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２、該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３及び該第四発光ダイオードシリーズ１０４＿４は直列接続である。この実施例を例とし、該第四導通角度θ４は約０．２８１πｒａｄ（即ち５０．４８°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ｄの通りである。
【００２４】
本実施例において、四段電流制御を例とし、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎはすべて点灯された後、該駆動電圧は持続に増大すると、これらの発光ダイオードユニット１０４＿Ｎは該第四定電流源１０６６＿４の該第四電流Ｉｃ４の駆動をすべて維持する。
【００２５】
該外部交流電圧源Ｖａｃはピーク値を経て、該制御器１０６２は、該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１、該第二順方向電圧Ｖｆ２、該第三順方向電圧Ｖｆ３及び該第四順方向電圧Ｖｆ４の総和より小さいことを検知するまで次第に減少する時（本実施例において、１２０ボルトで、即ち第五導通角度θ５時に到達する）、該制御器１０６２は該第三スイッチ素子１０６４＿３を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２及び該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３は点灯され、且つ、該第−発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２及び該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３に流された電流の大きさは該第三定電流源１０６６＿３の該第三電流Ｉｃ３である。その中において、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２及び該第三発光ダイオードシリーズ１０４＿３は直列接続である。この実施例を例とし、該第五導通角度θ５は約０．７１９πｒａｄ（即ち１２９．５２°）である。この操作での等価電路図は、例えば図５Ｃの通りである。
【００２６】
該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１と、該第二順方向電圧Ｖｆ２と、該第三順方向電圧Ｖｆ３と、該第四順方向電圧Ｖｆ４との総和より小さいことを検知するまで次第に減少する時（本実施例において、９０ボルトで、即ち第六導通角度θ６に到達する時）、該制御器１０６２は該第二スイッチ素子１０６４−４を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１と該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２は点灯され、且つ、該第−発光ダイオードシリーズ１０４＿１、該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２に流れた電流の大きさは該第二定電流源１０６６＿２の第二電流Ｉｃ２である。その中において、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１と該第二発光ダイオードシリーズ１０４＿２は直列接続である。この実施例を例とし、該第六導通角度θ６は約０．８０４πｒａｄ（即ち１４４．６５°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ｂの通りである。
【００２７】
該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１と、該第二順方向電圧Ｖｆ２と、の総和より小さいことを検知するまで次第に減少する時（本実施例において、６０ボルトで、即ち第七導通角度θ７に到達する時）、該制御器１０６２は該第二スイッチ素子１０６４４−１を導通状態（他のスイッチ素子はカットオフモードである）に制御し、そのように、該第一発光ダイオードシリーズ１０４＿１は点灯され、且つ、該第−発光ダイオードシリーズ１０４＿１、に流れた電流の大きさは該第二定電流源１０６６＿１の第二電流Ｉｃ１である。この実施例を例とし、該第七導通角度θ７は約０．８７４πｒａｄ（即ち１５７．３１°である）である。この操作での等価回路図は、例えば図５Ａの通りである。
【００２８】
該駆動電圧は該制御器１０６２は該駆動電圧は該第一順方向電圧Ｖｆ１より小さいことを検知するまで次第に減少する時（本実施例において、３０ボルトで、即ち第八導通角度θ８に到達する時、約０．９３８πｒａｄ（即ち１６８．８８°））、該制御器１０６２はすべてのスイッチ素子１０６４−Ｎをカットオフ状態に制御し、そのように、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎはすべて消える。
【００２９】
本実施例において、四段電流制御を例とし、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎはすべて消えた後、該駆動電は続き減少する。該外部交流電圧源Ｖａｃは零點（或いは原點と呼ぶ）を超えた後、負半サイクル操作に突入し、即ち、該外部交流電圧源Ｖａｃの電圧の大きさが負値になる。しかし、該駆動電圧は全波整流の出力電圧であるので、該駆動電圧の大きさを全波整流した後でも、まだ正値である。それによって、該外部交流電圧源Ｖａｃは半サイクル操作に突入し、該駆動電圧は実は前記のような該外部交流電圧源Ｖａｃは正半サイクル操作時の波形である。該外部交流電圧源Ｖａｃは負半サイクル操作に突入するので、電圧の大きさはピーク値に到達する前まで、該駆動電圧はだんだん増加し、反対に、該外部交流電圧源Ｖａｃの電圧の大きさはピーク値を超えた後、次の正半サイクル操作に進入する前まで、該駆動電圧は除々に減少する。それによって、前記のような該外部交流電圧源Ｖａｃは正半サイクルの操作順序であり、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎは該駆動電圧の変化に従って、該制御器１０６２で多段電流制御を提供する。該交流駆動発光ダイオードモジュールセットの負半サイクルの操作は正半サイクルの操作と同じであるので、ここでは詳細な説明については割愛する。
【００３０】
前記は開示されたこれらの定電流源の電流の大きさＩｃ１〜Ｉｃ４は該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎのこれらの発光ダイオードの電圧と電流特性によって、これらの定電流源１０６６＿Ｎの大きさを設定する。その中において、これらの定電流源１０６６＿Ｎの大きさは該駆動電圧の増加に従って増加すると（或いは該駆動電圧の減少に従って減少すると）、しかし、これに限らなく、該交流駆動発光ダイオードモジュールセットの多段電流制御を多段変電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ  ｖａｒｉｅｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼び、即ち、該交流駆動発光ダイオードモジュールセットを多段電流制御で操作する時、これらの定電流源の電流の大きさＩｃ１〜Ｉｃ４を異なる大きさの電流値に設定すると、図４Ａを参照する。その他、該交流駆動発光ダイオードモジュールセットは多段電流制御で操作される時、これらの定電流源の電流の大きさＩｃ１〜Ｉｃ４を同じ大きさの電流値に設定し、該交流駆動発光ダイオードモジュールセットの多段電流制御を多段定電流制御（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ  ｆｉｘｅｄ−ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼び、図４Ｂのようになる。
【００３１】
それによって、該交流駆動発光ダイオードモジュールセットは本発明に開示された多段電流制御で操作され、（多段変電流制御と多段定電流制御を備える）、半周期にとって、該第一導通角度θ１から、該第八導通角度θ８まで、その段階は１つの点灯する時間区間θｅで、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎは点灯状態になり、即ち、それによって、該発光ダイオードユニット１０４＿Ｎの点灯時間（出光時間）を大きく向上させる。
【００３２】
そのほか、前記実施例は四段多段電流制御を例として説明し、使用者さらに使用の必要によって、多段電流制御の段数を調整し、即ち、さらに多い多段の多段電流制御を通じて、該駆動電圧の大きさ（即ち該外部交流電圧源Ｖａｃの大きさ）によって変化し、これらの定電流源１０６６＿Ｎの異なる大きさの電流値を合わせ、ステップ（階段波）電流波形を提供し、該駆動電圧の電圧波形（正弦波）にフィットし、それによって、多段変電流制御を通じて、該交流駆動発光ダイオードモジュールセットの全体力率（ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ）を大きく向上させる。
【００３３】
図６は本発明の発光ダイオードモジュールセット操作方法の流れ図である。該発光ダイオードモジュールセットは電圧源で給電される。その中において、該電圧源は交流電圧源或いは直流電圧源である。該操作方法は、複数の電気的直列接続の発光ダイオードシリーズ（Ｓ２００）を有する発光ダイオードユニットを提供するステップを備える。その中において、該電圧源は該交流電圧であると、ステップ（Ｓ２００）の前に、さらに該電圧源を直流電圧源（Ｓ１００）に整流するためのブリッジ整流ユニットを提供するステップを備える。集積回路ユニットを提供し、少なくとも１つの定電流源、少なくとも１つのスイッチ素子及び１つの制御器を含み、該直流電圧源の大きさを判断することを通じて、該発光ダイオードユニットに電流制御（Ｓ３００）を提供する。その中において、該少なくとも１つの定電流源の数量は該少なくとも１つのスイッチ素子の数量及びこれらの発光ダイオードシリーズの数量と同じである。且つ、各該定電流源は対応の該スイッチ素子に電気的に直列接続し、直列回路を形成し、且つ、これらの直列回路は電気的に並列接続される。その他、該少なくとも１つのスイッチ素子は金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）或いはバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）である。ステップ（Ｓ３００）において、該発光ダイオードユニットは複数の発光ダイオードシリーズを含み、各発光ダイオードシリーズは総和の順方向電圧を含む。該少なくとも１つのスイッチ素子の導通とカットオフモードを制御するため、該制御器を通じて、該整流後の該駆動電圧はこれらの順方向電圧総和との関係を検知し、該発光ダイオードユニットの点灯と消え状態を決定する。各該定電流源の大きさは同じであると、多段定電流制御であり、その他、各該定電流源の大きさは改変すると、多段変電流制御である。該ブリッジ整流ユニット、該発光ダイオードユニット及び該集積回路ユニットを統合し、システム封止モジュールセット（Ｓ４００）を形成する。即ち、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）を使用する必要はなく、該ブリッジ整流ユニット、該発光ダイオードユニット及び該集積回路ユニットを直接に発光ダイオードモジュールセットに封止する。
【００３４】
前記内容をまとめると、本発明は以下のメリットを有する：
１、多段変電流制御を通じて、ステップ（階段波）電流波を提供し、該駆動電圧の電圧波形（正弦波）にフィットし、該交流駆動発光ダイオードモジュールセット全体力率（ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ）を大きく向上させるメリット。
【００３５】
２、多段変電流制御と多段定電流制御を通じて、駆動電圧は小から大まで（或いは大から小まで）に従って、該発光ダイオードユニットの各段を順次に点灯して、該発光ダイオードユニットの点灯時間（出光時間）を大きく向上させるメリット。
【００３６】
３、該ブリッジ整流ユニットを統合することを通じて、該発光ダイオードユニット及び該集積回路ユニットをシステム封装モジュールセットに形成し、封止過程を簡略化し、且つ該発光ダイオードモジュールセットを小型化するメリット。
【００３７】
ただし、以上の説明は、本発明だけのよりよい具体実施例の詳しく説明及び図示であり、本発明の特徴はこれに限らなく、本発明を制限するものでなく、本発明の全ての範囲は下記の特許範囲を基準とするべきで、本発明の特許範囲の精神とそれと類似変化に合う実施例はいずれも本発明の範囲に含まれるべきで、該技術によく知っている人は本発明の分野で簡単に考え出せる変化或いは修飾はいずれも本出願の特許範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  発光ダイオードモジュールセット
１０２  ブリッジ整流ユニット
１０４＿Ｎ  発光ダイオードユニット
１０４＿１  第一発光ダイオードシリーズ
１０４＿２  第二発光ダイオードシリーズ
１０４＿３  第三発光ダイオードシリーズ
１０４＿４  第四発光ダイオードシリーズ
１０６  集積回路ユニット
１０６２  制御器
１０６４＿Ｎ  スイッチ素子
１０６４＿１  第一スイッチ素子
１０６４＿２  第二スイッチ素子
１０６４＿３  第三スイッチ素子
１０６４＿４  第四スイッチ素子
１０６６＿Ｎ  定電流源
１０６６＿１  第一定電流源
１０６６＿２  第二定電流源
１０６６＿３  第三定電流源
１０６６＿４  第四定電流源
Ｖａｃ  外部交流電圧源
【図６】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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