(57)【要約】【課題】周期性電圧信号を受け取る発光装置を提供する。【解決手段】第一電圧信号及び第二電圧信号を含む周期性電圧信号を受け取る発光装置が提供される。この発光装置は、第一発光ユニットと、第二発光ユニットと、前記周期性電圧信号を受け取るための少なくとも三つのスイッチを含む第一スイッチユニットと、を含み、前記少なくとも三つのスイッチは、前記第一及び第二発光ユニットに電気的に接続され、前記第一電圧信号の下で、前記第一及び第二発光ユニットは、並列接続され、且つ、前記第二電圧信号の下で、前記第一及び第二発光ユニットは、直列接続される。【選択図】図６
2012151337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電圧信号及び第二電圧信号を含む周期性電圧信号を受け取る発光装置であって、
第一発光ユニットと、
第二発光ユニットと、
前記周期性電圧信号を受け取るための少なくとも三つのスイッチを含む第一スイッチユニットと、
を含み、
前記少なくとも三つのスイッチは、前記第一及び第二発光ユニットに電気的に接続され、前記第一電圧信号の下で、前記第一及び第二発光ユニットは、並列接続され、且つ、前記第二電圧信号の下で、前記第一及び第二発光ユニットは、直列接続される、
発光装置。
【請求項２】
前記周期性電圧信号は、交流信号又は直流信号である、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第二電圧信号の絶対値は、前記第一電圧信号の絶対値より大きい、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第一電圧信号及び前記第二電圧信号は、それぞれ、異なる電圧範囲を含む、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第一及び第二発光ユニットの各々は、第一電気接点及び第二電気接点を含み、
前記少なくとも三つのスイッチは、第一スイッチ、第二スイッチ及び第三のスイッチを含み、
前記第一スイッチは、前記第一発光ユニットの前記第一電気接点と、前記第二発光ユニットの前記第二電気接点との間に接続され、
前記第二スイッチは、前記第一及び第二発光ユニットの前記第一電気接点の間に接続され、
前記第三スイッチは、前記第一及び第二発光ユニットの前記第二電気接点の間に接続される、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第一及び第二発光ユニットの各々は、第一電極パッド及び第二電極パッドを含み、
前記第一スイッチユニットは、前記第一及び第二発光ユニットの各々の前記第一電極パッドと前記第二電極パッドとの間に接続される、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第一及び第二発光ユニットの各々は、発光ダイオードアレーチップであり、
前記第一及び第二発光ユニットの各々の前記発光ダイオードアレーチップは、基板に共同的に形成される複数の発光ダイオードを含む、
請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第一及び第二発光ユニットの各々は、複数の発光ダイオードを含み、
前記第一及び第二発光ユニットの前記複数の発光ダイオードは、基板に共同的に形成され、発光ダイオードアレーチップを形成する、
請求項６に記載の発光装置。
【請求項９】
前記複数の発光ダイオードは、エピタクシー成長により共同的に前記基板に形成され、又は、粘着層をもって共同的に前記基板に接合される、
請求項７又は８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第一発光ユニットは、Ｎ個の発光ダイオードを含み、前記第二発光ユニットは、Ｍ個の発光ダイオードを含み、ここで、Ｎ≧１、Ｍ≧１、且つ、Ｎ−Ｍ≦３である、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第一スイッチユニットは、バイポーラジャンクショントランジスタ、パワーバイポーラジャンクショントランジスタ、金属酸化物半導体トランジスタ、パワー金属酸化物半導体トランジスタ、シリコン制御整流器、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含む、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記第一及び第二発光ユニットの各々と、前記第一スイッチユニットとは、キャリヤーに共同的に形成される、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項１３】
発光装置であって、
Ｘ（Ｘ≧３）個の発光ユニットと、
複数の異なる電圧信号を含む周期性電圧信号を受け取るための少なくとも３（Ｘ−１）個のスイッチユニットと、
を含み、
前記スイッチユニットは、前記発光ユニットに電気的に接続され、前記発光ユニット間は、前記複数の異なる電圧信号に対応するよう、少なくとも二つの異なる接続組合せを有する、
発光装置。
【請求項１４】
前記周期性電圧信号は、Ｙ個の異なる電圧信号を含み、前記Ｘは、正整数であり、且つ、Ｙ個の因数を有し、ここで、Ｙ≧２である、
請求項１３に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、特に、交流発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体発光素子のうち発光ダイオード（ＬＥＤ）素子は、電力消費量が低く、発熱量が低く、寿命が長く、耐衝撃性が優れ、体積が小さく、反応の速度が速く、及び安定した波長の色光を発することができるなどの良好な光電特性を有するので、家電、計器のインジケーター、及び光電製品などの分野に良く使用されている。光電技術の進歩に伴い、固体発光素子は、発光効率、使用寿命、及び輝度を向上するなどの面で長足の進歩を遂げ、遠くない将来に未来の発光素子の主流になると予想されている。
【０００３】
しかし、従来のＬＥＤは、直流電流（ＤＣ）で駆動されなければならないので、一般的には、交流電流（ＡＣ）との間に転換器が設置されなければならない。ところが、転換器は、体積が大きく、重量が重いから、コストを増やさせるのみならず、電流転換の時に消耗も増やさせ、また、価格面で従来の光源と競争することもできない。
【０００４】
前述の欠点は交流発光ダイオード（ACLED）の出現により解決され、即ち、転換器を要しないので、ＬＥＤ全体の体積及び重量が小さくなり、応用の幅が広くなると同時に、転換器に必要なコストが小さくなり、また、従来のＬＥＤが直流電流と交流電流との間の転換を行う時に消費した電力を１５〜３０％削減し、ＬＥＤ全体の発光効率を向上することができる。
【０００５】
しかし、前述の交流発光ダイオードの操作電圧が比較的に高いので、交流発光ダイオードは、交流電の大部分の電圧範囲内で動作しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、交流発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好適な実施例は、周期性電圧信号を受け取ることができる発光装置を提供する。周期性電圧信号は、第一電圧信号及び第二電圧信号を含む。発光装置は、第一発光ユニットと、第二発光ユニットと、周期性電圧信号を受け取るための少なくとも三つのスイッチを含む第一スイッチユニットと、を含む。少なくとも三つのスイッチは、第一及び第二発光ユニットと電気的に接続し、これにより、第一電圧信号の下で、第一及び第二発光ユニットは、並列接続となり、且つ、第二電圧信号の下で、第一及び第二発光ユニットは、直列接続となる。
【０００８】
また、本発明は、他の発光装置を提供する。この発光装置は、X個の発光ユニットと、周期性電圧信号を受け取るための少なくとも３（X-1）個のスイッチユニットとを含み、そのうち、X≧３であり、周期性電圧信号は、複数の異なる電圧信号を含む。スイッチユニットは、発光ユニットと電気的に接続し、これにより、発光ユニット間は、複数の異なる電圧信号に対応するよう、少なくとも二つの異なる接続組合せを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、交流発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の第一実施例による発光装置の回路図である。
【図１Ｂ】本発明の第一実施例による発光装置の回路図である。
【図２Ａ】本発明の第一実施例の回路図における第一発光ユニットを示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第一実施例の回路図における第二発光ユニットを示す図である。
【図３Ａ】本発明の第一実施例の回路図において発光ユニットが互いに並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の第一実施例の回路図において発光ユニットが互いに並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の第一実施例の回路図において発光ユニットが互いに直列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図３Ｄ】本発明の第一実施例の回路図において発光ユニットが互いに直列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図３Ｅ】本発明の第一実施例の電圧―時間及び電流―時間図です。
【図４】本発明の第二実施例による発光装置の回路図である。
【図５Ａ】本発明の第二実施例の回路図において発光ユニットが互いに並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第二実施例の回路図において発光ユニットが互いに並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の第二実施例の回路図において発光ユニットが互いに直並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図５Ｄ】本発明の第二実施例の回路図において発光ユニットが互いに直並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図５Ｅ】本発明の第二実施例の回路図において発光ユニットが互いに直列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図５Ｆ】本発明の第二実施例の回路図において発光ユニットが互いに直列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図６】本発明の第三実施例による発光装置の回路図である。
【図７Ａ】本発明の第三実施例の回路図において発光ユニットが互いに並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の第三実施例の回路図において発光ユニットが互いに並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の第三実施例の回路図において発光ユニットが互いに直並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図７Ｄ】本発明の第三実施例の回路図において発光ユニットが互いに直並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図７Ｅ】本発明の第三実施例の回路図において発光ユニットが互いに直列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図７Ｆ】本発明の第三実施例の回路図において発光ユニットが互いに直列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図７Ｇ】本発明の第三実施例の電圧―時間及び電流―時間図である。
【図８】本発明の第四実施例による発光装置の回路図である。
【図９Ａ】本発明の第四実施例の回路図において発光ユニットが直並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の第四実施例の回路図において発光ユニットが直並列接続する方式で接続する様子を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の第五実施例による発光装置の回路図である。
【図１０Ｂ】本発明の第五実施例の回路図において流量制限器が固定抵抗であることを示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の第五実施例の回路図において流量制限器が可変抵抗であることを示す図である。
【図１１Ａ】本発明の第六実施例による発光装置の回路図である。
【図１１Ｂ】本発明の第六実施例による発光装置の回路図である。
【図１２Ａ】本発明の第四実施例による発光装置の回路レイアウト図である。
【図１２Ｂ】本発明の第四実施例による発光装置の他の回路レイアウト図である。
【図１３Ａ】本発明の第三実施例による発光装置の電圧―時間及び電流―時間図において、発光時間を変更することにより発光ユニットに異なる輝度を持たせることを示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の第三実施例による発光装置の電圧―時間及び電流―時間図において、発光時間を変更することにより発光ユニットに異なる輝度を持たせることを示す図である。
【図１３Ｃ】本発明の第三実施例による発光装置の電圧―時間及び電流―時間図において、発光時間を変更することにより発光ユニットに異なる輝度を持たせることを示す図である。
【図１３Ｄ】本発明の第三実施例による発光装置の電圧―時間及び電流―時間図において、発光時間を変更することにより発光ユニットに異なる輝度を持たせることを示す図である。
【図１３Ｅ】本発明の第三実施例による発光装置の電圧―時間及び電流―時間図において、発光時間を変更することにより発光ユニットに異なる輝度を持たせることを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１Ａは、本発明の第一実施例による発光装置１００を示す図である。発光装置１００は、電源に接続し、この電源からの周期性電圧信号を受け取るための第一スイッチユニット５と、第一及び第二発光ユニット１０、２０とを含む。発光ユニット１０、２０は、それぞれ、第一電極パッド１１１及び第二電極パッド１１２を含み、これにより、発光ユニット１０、２０の各々は、電気的に独立し、且つ、第一スイッチユニット５と電気的な接続を形成することができる。本実施例では、電源は交流電供給器であり、且つ、周期性電圧信号は、周波数が５０−６０Ｈｚの交流信号である。交流信号は、整流素子１を経由し直流信号に調整されることができ、また、この直流信号も周期性電圧信号（パルス直流信号（Ｐｕｌｓｅｄ  ＤＣ））である。
【００１３】
図１Ｂに示すように、発光ユニット１０、２０の各々は、第一電気接点１０１、１０２及び第二電気接点２０１、２０２を含む。第一電気接点１０１、１０２及び第二電気接点２０１、２０２は、それぞれ、図１Ａの第一電極パッド１１１及び第二電極パッド１１２に対応する。第一スイッチユニット５は、第一発光ユニット１０の第一電気接点１０１と第二発光ユニット２０の第二電気接点２０２との間に接続される第一スイッチ５１と、第一及び第二の発光ユニット１０、２０の第二接点１０２、２０２の間に接続される第二スイッチ５２と、第一及び第二発光ユニット１０、２０の第一接点１０１、２０１の間に接続される第三スイッチ５３とを含む。本実施例では、図２Ａと図２Ｂに示すように、発光ユニット１０、２０の各々は、発光ダイオードアレーチップであり、且つ、各発光ダイオードアレーチップは、基板１２に共同的に形成される複数の発光ダイオード１１を含む。或いは、複数の発光ダイオード１１が共同的に基板に形成することにより発光ダイオードアレーチップを形成し、そのうち、一部の発光ダイオード１１は第一発光ユニット１０と定義され、他の発光ダイオード１１は第二発光ユニット２０と定義される。発光ダイオード１１が共同的に基板１２に形成されることは、例えば、エピタキシャル成長、又は、粘着層をもって基板１２に共同的に接合することにより形成されることである。第一発光ユニット１０は、Ｎ個の発光ダイオード１１を含み、第二発光ユニット２０は、Ｍ個の発光ダイオード１１を含み、そのうち、Ｎ≧１、Ｍ≧１、且つ、Ｎ−Ｍ≦３である。本実施例では、発光ダイオード１１は、直列接続する方式で接続するが、実際には、発光ダイオード１１の接続方式は、互いに直列接続する方式に限らず、互いに並列接続、又は、直並列接続する方式であっても良い。
【００１４】
図１及び図３Ａ−３Ｄに示すように、本実施例では、周期性電圧信号は、周波数が１２０Ｈｚの直流信号であり、かつ、第一電圧信号及び第二電圧信号を含む。第一スイッチユニット５は、周期性電圧信号を受け取り、また、第一及び第二電圧信号に基づいて、第一及び第二発光ユニット１０、２０の接続を並列接続又は直列接続にさせる。例えば、周期性電圧信号は、電圧が０−１５５Ｖの正弦波であり、電流が１０ｍＡの時に発光ダイオードの順方向バイアス（Ｖｆ）は３Ｖであり、且つ、第一及び第二発光ユニット１０、２０は、共に、互いに直列する２０個の発光ダイオード１１からなる発光ダイオードアレーチップであり、よって、第一及び第二発光ユニット１０、２０のそれぞれの総順方向バイアス（操作電圧）は、６０Ｖである。第一スイッチユニット５が周期性電圧信号を受け取り且つ電圧値が６０Ｖ（第一電圧信号）である時には、第一スイッチユニット５の第一スイッチ５１は、開の状態を呈し、第一スイッチユニット５の第二及び第三スイッチ５２、５３は、閉の状態を呈し、これにより、第一及び第二発光ユニット１０、２０は、互いに並列接続する方式で接続するようになる（図３Ａ及び図３Ｂ）。電圧値が持続に上昇し且つ約１２０Ｖ（第二電圧信号）に達した時には、第一スイッチ５の第一スイッチ５１は閉の状態を呈し、第一スイッチ５の第二及び第三スイッチ５２、５３は、開の状態を呈し、これにより、第一及び第二発光ユニット１０、２０は、互いに直列接続する方式で接続するようになる（図３Ｃ及び図３Ｄ）。これにより、第一及び第二発光ユニット１０、２０は、電圧値が約６０Ｖ−１５５Ｖの期間内で、共に発光でき、力率（power  factor）を向上することができる。
【００１５】
図３Ｅは、第一実施例の電圧―時間及び電流―時間図である。ある周期を例とする場合、周期性電圧信号の電圧値が０−６０Ｖの期間（Ａ）で、電圧値が発光ユニット１０、２０の操作電圧（６０Ｖ）に達していないため、この期間内では、発光ユニット１０、２０は、発光しない。電圧値が持続に上昇し且つ６０−１２０Ｖの期間（Ｂ）で、発光ユニット１０、２０の各々は、並列接続し且つ発光する。電圧値が持続に上昇し且つ１２０−１５５Ｖの期間（Ｃ）で、発光ユニット１０、２０は、直列接続し且つ発光する。電圧値がピーク値（１５５Ｖ）に達した後に１２０Ｖまで下降した時（１５５−１２０Ｖ期間（Ｃ））には、発光ユニット１０、２０は、依然として直列接続し且つ発光する。電圧値が持続に下がり且つ１２０−６０Ｖの期間（Ｂ）で、発光ユニット１０、２０は、直列接続から並列接続になり且つ発光する。最後に、６０−０Ｖの期間（Ａ）で、電圧値が発光ユニット１０、２０の操作電圧により小さくなるので、発光ユニット１０、２０は発光しない。なお、第一及び第二電圧信号は、それぞれ、異なる電圧値（例えば、６０Ｖ及び１２０Ｖ）であり、又は、異なる電圧範囲（例えば、６０−１２０Ｖ及び１２０−１５５Ｖ）である。また、周期性電圧信号が整流されていない交流信号であるときには、第二電圧信号の絶対値が、第一電圧信号の絶対値より大きい。
【００１６】
なお、電圧値が０−６０Ｖ又は６０−０Ｖの期間（Ａ）内で、第一スイッチユニット５の第一、第二及び第三スイッチ５１、５２及び５３は、開の状態を呈する。しかし、設計上では、第一スイッチユニット５の第二と第三スイッチ５２、５３に、電圧値が０−６０Ｖの期間（Ａ）内で、閉の状態を呈させても良い。これにより、電圧値が１−１２０Ｖの期間内の時には、発光ユニット１０、２０は、並列接続するが、電圧値が６０−１２０Ｖの時のみに、発光ユニット１０、２０は、発光する。電圧値が約１２０Ｖに達した時には、第一スイッチユニット５の状態の変更により、発光ユニット１０、２０は、直列接続になり且つ発光する。よって、第一スイッチユニット５は、電圧値が０−１５５Ｖの期間で、一回の切り替えをするだけで、本実施例の目的を実現することができる。
【００１７】
図４は、本発明の第二実施例による発光装置２００を示す図である。発光装置２００は、さらに、第三発光ユニット３０及び第二スイッチユニット６を含む。第三発光ユニット３０は、第一電気接点３０１及び第二電気接点３０２を含む。第二スイッチユニット６は、第二発光ユニット２０の第一電気接点２０１と第三発光ユニット３０の第二電気接点３０２との間に接続される第一スイッチ６１と、第一、第三発光ユニット１０、３０の第二接点１０２、３０２の間に接続される第二スイッチ６２と、第二、第三発光ユニット２０、３０の第一接点２０１、３０１の間に接続される第三スイッチ６３とを含む。周期性電圧信号は、さらに、第三電圧信号を含む。
【００１８】
図５Ａ−５Ｆに示すように、本実施例では、第一、第二及び第三発光ユニット１０、２０、３０は、共に、互いに直列接続する１０個の発光ダイオード１１からなるダイオードアレーチップであり、且つ各発光ダイオードの順方向バイアスが、電流が約１０ｍＡの時に、約３Ｖであり、よって、第一、第二、第三発光ユニット１０、２０、３０のそれぞれの総順方向バイアスは、約３０Ｖである。第一、第二スイッチユニット５、６が周期性電圧信号を受け取り且つ電圧値が約３０Ｖ（第一電圧信号）に達した時には、第一、第二スイッチユニット５、６の第一スイッチ５１、６１は、開の状態を呈するが、第一、第二のスイッチユニット５、６の第二、第三スイッチ５２、５３、６２、６３は、閉の状態を呈し、これにより、第一、第二、第三発光ユニット１０、２０、３０は、互いに並列接続する方式で接続するようになる（図５Ａ及び図５Ｂ）。次に、電圧値が持続に増加し且つ約６０Ｖ（第二電圧信号）に達した時には、第二スイッチユニット６の第一スイッチ６１及び第一スチッチ素子５の第二、第三スチッチ５２、５３は、閉の状態を呈し、これにより、第一及び第二発光ユニット１０、２０は、互いに並列接続する方式で接続した後に、さらに、第三発光ユニット３０と直列接続する（図５Ｃ及び図５Ｄ）。電圧値が持続に増加し且つ約９０Ｖ（第三電圧信号）に達した時には、第一及び第二スイッチユニット５、６の第一スイッチ５１、６１は、閉の状態を呈し、第一及び第二スイッチユニット５、６の第二、第三スイッチ５２、５３、６２、６３は、開の状態を呈し、これにより、第一、第二、第三発光ユニット１０、２０、３０は、互いに直列接続する方式で接続するようになる（図５Ｅと図５Ｆ）。これにより、電圧値が約３０Ｖ−１５５Ｖの期間で、第一、第二、第三発光ユニット１０、２０、３０は、共に発光でき、力率を向上することができる。なお、第三電圧信号と、第一及び第二電圧信号は、異なる電圧値（例えば、３０Ｖ、６０Ｖ及び９０Ｖ）であり、又は、異なる電圧範囲（例えば、３０−６０Ｖ、６０−９０Ｖ及び９０−１５５Ｖ）である。また、周期性電圧信号が整流されていない交流信号であるときには、第三電圧信号の絶対値は、第一と第二電圧信号の絶対値の間にある。
【００１９】
同様に、第一及び第二スイッチユニット５、６の第二及び第三スイッチ５２、５３、６３、６３は、電圧値が０−３０Ｖであるときに、選択的に、開又は閉の状態を呈することができる。
【００２０】
図６は、本発明の第三実施例による発光装置３００の回路図である。発光装置３００は、さらに、第四発光ユニット４０及び第三スイッチユニット７を含む。第四発光ユニット４０は、第一電気接点４０１及び第二電気接点４０２を含む。第三スイッチユニット７は、第三発光ユニット３０の第一電気接点３０１と第四発光ユニット４０の第二電気接点４０２との間に接続される第一スイッチ７１と、第三、第四発光ユニット３０、４０の第二電気接点３０２、４０２の間に接続される第二スイッチ７２と、第三、第四発光ユニット３０、４０の第一電気接点３０１、４０１の間に接続される第三スイッチ７３とを含む。また、第二発光ユニット２０の第三スイッチ６３は、第二、第四発光ユニット２０、４０の第一接点２１０、４０１の間に接続される。
【００２１】
図７Ａ−７Ｆに示すように、本実施例では、周期性電圧信号は、電圧０−３１１Ｖの正弦波である。第一、第二、第三及び第四発光ユニット１０、２０、３０及び４０は、それぞれ、互いに直列接続する１７個の発光ダイオード１１からなる発光ダイオードアレーチップであり、且つ、各発光ダイオード１１の順方向バイアスが、電流が１０ｍＡの時に、約３Ｖであるので、第一、第二、第三及び第四発光ユニット１０、２０、３０及び４０のそれぞれの総順方向バイアスは、５１Ｖである。第一、第二、及び第三スイッチユニット５、６、７が周期性電圧信号を受け取り且つ電圧値が約５１Ｖ（第一電圧信号）に達した時には、第一、第二、及び第三スイッチユニット５、６、７の第一スイッチ５１、６１、７１は、開の状態を呈し、第一、第二、第三スイッチユニット５、６、７の第二及び第三スイッチ５２、５３、６２、６３、７２、７３は、閉の状態を呈し、これにより、第一、第二、第三、及び第四発光ユニット１０、２０、３０、４０は、互いに並列接続する方式で接続するようになる（図７Ａと図７Ｂ）。次に、電圧値が持続に増加し且つ約１０２Ｖ（第二電圧信号）に達した時には、第一及び第三スイッチユニット５、７の第二、第三スイッチ５２、５３、７２、７３、及び、第二スイッチユニット６の第一スイッチ６１は、閉の状態を呈し、且つ、第一、第三スイッチユニット５、７の第一スイッチ５１、５７、及び、第二スイッチ６素子の第二、第三スイッチ６２、６３は、開の状態を呈し、これにより、第一及び第二発光ユニット１０、２０は、互いに並列する方式で接続し、且つ、第三及び第四発光ユニット３０、４０は、並列接続する方式で接続し、その後、両者は、また互い直列接続する（以下、両並列後直列という）（図７Ｃ及び図７Ｄ）。電圧値が持続に増加し且つ約２０４Ｖ（第三電圧信号）に達した時には、第一、第二、第三スイッチユニット５、６、７の第一スイッチ５１、６１、７１は、閉の状態を呈し、第一、第二、第三スイッチユニット５、６、７の第二及び第三スイッチ５２、５３、６２、６３、７２、７３は、開の状態を呈し、これにより、第一、第二、第三、第四発光ユニット１０、２０、３０、４０は、互いに直列接続する方式で接続するようになる（図７Ｅと図７Ｆ）。これにより、電圧値が約５１Ｖ−３１１Ｖの期間内で、第一、第二、第三及び第四発光ユニット１０、２０、３０、４０は、共に発光でき、力率を向上することができる。
【００２２】
図７Ｇは、第三実施例の電圧―時間及び電流―時間図である。ある周期を例とする場合、周期性電圧信号の電圧値が０−５１Ｖの期間（Ａ′）で、電圧値が発光ユニット１０、２０、３０、４０の操作電圧に達していないため、この期間では、発光ユニットは発光しない。電圧値が持続に上昇し且つ５１−１０２Ｖ（期間Ｂ′）の期間の時には、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、並列接続し且つ発光する。電圧値が持続に上昇し且つ１０２−２０４Ｖの期間（Ｃ′）の時には、発光ユニット１０、２０は、両並列後直列の接続となり且つ発光する。電圧値が持続に上昇し且つ２０４−３１１Ｖの期間（Ｄ′）の時には、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、直列接続し且つ発光する。電圧値がピーク値（３１１Ｖ）に達した後に２０４Ｖまで下降した期間（３１１−２０４Ｖ（期間Ｄ′））で、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、依然として直列接続し且つ発光する。電圧値が持続に下がり且つ２０４−１０２Ｖ期間（Ｃ′）の時には、発光ユニット１０、２０、３０、４０の接続方式は、直列接続から両並列後直列の接続になる。電圧値が持続に下がり、且つ１０２−５１Ｖ期間（Ｃ′）の時には、発光ユニット１０、２０、３０、４０の接続方式は、両並列後直列の接続から並列接続になる。最後に、５１−０Ｖの期間（Ａ′）の時には、電圧値が発光ユニット１０、２０、３０、４０の操作電圧より小さいので、発光ユニット１０、２０、３０、４０は発光しない。
【００２３】
同様に、第一、第二及び第三スイッチユニット５、６、７の第二及び第三スイッチ５２、５３、６２、６３、７２、７３は、電圧値が０−５１Ｖの時に、選択的に、開又は閉の状態を呈することができる。
【００２４】
なお、第三実施例の発光装置３００では、周期性電圧信号は、電圧が０−１５５の正弦波である時に、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、周期性電圧信号の電圧値が約５１Ｖ−１０２Ｖの期間内で、並列接続する方式で発光し、周期性電圧信号の電圧値が約１０２Ｖ−１５５Ｖの期間内で、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、両並列後直列の接続方式で発光するが、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、この電圧の条件（０−１５５Ｖ）の下で、直列接続する方式を有しない。即ち、第三実施例では、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、３種類の接続方式を有するが、動作電圧と合わせて、発光ユニット１０、２０、３０、４０の接続方式は、この３種類に限らず、実際の需要に応じて選択的に調整されることができる。
【００２５】
図８は、本発明の第四実施例による発光ユニット４００の回路図である。本実施例の発光装置４００は、第三実施例により発光装置３００とほぼ同じであるが、その相違点は、発光ユニットとスイッチユニットとの間の回路の配置にある。回路配置上の相違により、周期性電圧信号の電圧値が約１０２Ｖ（第二電圧信号）に達した時には、第一と第三スイッチユニット５、７の第一スイッチ５１、７１及び第二スイッチユニット６の第二、第三スイッチ６２、６３は、閉の状態を呈し、他のスイッチ５２、５３、６１、７２、７３は、開の状態を呈し、これにより、第一及び第二発光ユニット１０、２０は、互いに直列接続する方式で接続し且つ第三及び第四発光ユニット３０、４０は、直列接続する方式で接続し、その後、両者は、また互いに並列接続する（図９Ａと図９Ｂ）。
【００２６】
なお、発光ユニットの数は、本発明に開示した２個、３個又は４個に限らず、また、発光ユニット間の直、並列接続の組合せ方式も、前述の組合せ方式に限らない。実際の需要に応じて、適当な数の発光ユニットを選択してもよく、且つ、各発光ユニットは、適当な数の発光ダイオードを含んでも良い。また、適当な数のスイッチユニットを提供し、発光ユニットと電気的に接続させてもよい。適当な設計により、スイッチユニットは、周期性電圧信号を受け取った後に、発光ユニットに、異なる配列組合せを持たせ、且つ、これらの配列組合せの下で、発光ユニットは、共に発光でき、力率を向上することができる。好ましくは、発光ユニットの数は、Ｘ個であり、Ｘは、正整数であり、且つ、Ｙ個の因数（例えば、Ｘ＝４の場合、４の因数は、１、２、４を有するので、Ｙ＝３）を有し、Ｙ≧２である。発光ユニット間は、少なくとも、２個の直並列接続の組合せを含み、好ましくは、Ｙ個の直並列接続の組合せを含む。スイッチユニットの数は、少なくとも（Ｘ−１）個であり、且つ、各スイッチユニットは、少なくとも３個のスイッチを含み、即ち、スイッチの数は、３（Ｘ−１）である。そのうち、３（Ｘ−１）個のスイッチの中は、発光ユニットの第一電気接点と、隣接する発光ユニットの第二電気接点との間に接続される（Ｘ−１）個のダイオードを含んでも良い。
【００２７】
他の実施例では、青色光の発光ダイオードを例とする場合、一つの発光ダイオードの順方向バイアスが、電流が１０ｍＡの時に、2.8−３．２Ｖであり、操作が、二乗平均平方根(root-mean-square)が１１０Ｖの電圧の下にあるときに、発光ユニットは、第一電圧信号値が３５−８０Ｖであるときに一つの接続方式を呈し、第二電圧信号値が７０−１５０Ｖであるときにもう一つの接続方式を呈する。操作が、二乗平均平方根が２２０Ｖの電圧の下にあるときに、発光ユニットは、第一電圧信号の電圧値が３５−８０Ｖであるときに一つの接続方式を呈し、第二電圧信号値が７０−１５０Ｖであるときに、もう一つの接続方式を呈し、また、第三電圧信号電圧値が１４０−２８０Ｖであるときに、もう一つの接続方式を呈する。
【００２８】
赤色光の発光ダイオードを例とする場合、一つの発光ダイオードの順方向のバイアスが、電流が１５ｍＡの時に、約１．８−２．５Ｖであり、操作が、二乗平均平方根の値が１１０Ｖである電圧の下にあるときに、発光ユニットは、第一電圧信号の電圧値が２７−７８Ｖであるときに、一つの接続方式を呈するが、第二電圧信号の電圧値が５４−１５０Ｖであるときに、もう一つの接続方式を呈する。操作が、二乗平均平方根の値が２２０Ｖである電圧の下であるときに、発光ユニットは、第一電圧信号の電圧値が２７−８７Ｖであるときに一つの接続方式を呈し、第二電圧信号の電圧値が５４−１５０Ｖであるときにもう一つの接続方式を呈し、また、第三電圧信号の電圧値が１０８−３００Ｖであるときにもう一つの接続方式を呈する。
【００２９】
図１０Ａは、本発明の第五実施例による発光装置５００の回路図である。発光装置５００は、さらに、流量制限器９を含む。本実施例では、各発光ユニットは共に流量制限器９と直列接続し、且つ、流量制限器９は、固定抵抗（図１０Ｂのように）であっても良く可変抵抗（図１０Ｃのように）であっても良い。流量制限器９は、バイポーラジャンクショントランジスタ（Bipolar  Junction  Transistor）、パワーバイポーラジャンクショントランジスタ（power  bipolar  junction  transistor）、金属酸化物電界効果トランジスタ、パワー金属酸化物電界効果トランジスタ、シリコン制御整流器、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、コンデンサー又はインダクタンスを含む。流量制限器を加えることにより、電流又は／及び調光（dimming）を均一に割り当てることができる。
【００３０】
図１１Ａは、本発明の第六実施例による発光装置６００の回路図である。本実施例の発光装置６００は、第五実施例の発光装置５００とほぼ同じであり、その相違点は、各発光ユニット１０、２０、３０、４０は、それぞれ、流量制限器９と直列接続した後に、またもう一つの流量制限器９を直列接続する。本実施例では、各発光ユニット１０、２０、３０、４０とそれぞれ直列接続する流量制限器９は、固定抵抗であり、最後に直列接続するもう一つの流量制限器９は、可変抵抗（図１１Ｂのように）である。本実施例では、固定抵抗を加える目的は、電流を各発光ユニット１０、２０、３０、４０に均一に割り当てることができるようになるためであり、また、可変抵抗を加える目的は、発光ユニット１０、２０、３０、４０全体の電流を調整し調光の効果を達成するためである。
【００３１】
図１２Ａは、本発明の第四実施例による発光装置を示す図である。本実施例では、スイッチ５１、５２、５３、６１、６２、６３、７１、７２、７３は、バイポーラジャンクショントランジスタである。発光ユニット１０、２０、３０、４０と、スイッチユニット５、６、７の第一スイッチ５１、６１、７１とは、キャリヤー８０に形成され、他のスイッチ５２、５３、６２、６３、７２、７３は、もう一つのキャリヤー８１に形成され、互いに、導線を以って電気的な接続を形成する。もちろん、図１２Ｂに示すように、発光ユニット１０、２０、３０、４０と、スイッチユニット５、６、７とは、共同キャリヤー８２に共同的に形成されても良い。本実施例では、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、フリップチップ（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ）又は表面実装技術（ＳＭＴ）を以ってキャリヤーに設置される。もう一つの実施例では、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、スイッチユニット５、６、７の上に形成され、且つ、接続区域を利用して発光ユニットとスイッチユニットとを垂直にスタックさせ、電気的な接続を形成する（図示せず）。一実施例では、スイッチユニットは、ダイオード、バイポーラジャンクショントランジスタ、パワーバイポーラジャンクショントランジスタ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、パワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、シリコン制御整流器、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含んでも良い。さらに、スイッチユニットは、周期性電圧信号の波形を変換するための変換ユニット（図示せず）を含んでも良く、例えば、正弦派（ｓｉｎｅ  ｗａｖｅ）を方形波（square  wave）又は鋸歯状波（sawtooth  wave）に変換してスイッチ（バイポーラジャンクショントランジスタ）に入力させる。キャリヤーは、回路板を含む。回路板の基板材料は、金属、熱可塑性材料、熱固性材料、またはセラミックス材料を含む。金属は、Ａｌ、Ｃｕなどを含む。熱固性材料は、フェノール樹脂（phenolic  resin）、エポキシ樹脂（epoxy  resin）、ビスマレイミド・トリアジン樹脂（bismaleimide  triazine  resin）又はそれらの組合せを含む。熱可塑性材料は、ポリイミド樹脂（polyimide  resin）、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluorethylene）等を含む。セラミックス材料は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化シリコンアルミニウムなどを含む。
【００３２】
図１３Ａ−１３Ｅは、第三実施例の発光装置３００の電圧―時間及び電流―時間図である。発光時間を調整することにより、発光装置３００は、五つの段階の異なる輝度を有することができる。図１３Ａでは、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、５１−３１１−５１Ｖ（Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｃ、Ｂ）区間で発光し、図１３Ａ−１３Ｅの中で、最も大きい輝度を有する。図１３Ｂでは、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、１０２−３１１−５１Ｖ（Ｃ、Ｄ、Ｃ、Ｂ）区間で発光し、図１３Ａ−１３Ｅの中で、二番目に大きい輝度を有する。図１３Ｃでは、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、１０２−３１１−１０２Ｖ（Ｃ、Ｄ、Ｃ）区間で発光し、図１３Ａ−１３Ｅの中で、三番目に大きい輝度を有する。図１３Ｄでは、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、２０４−３１１−１０２Ｖ（Ｄ、Ｃ）区間で発光し、図１３Ａ−１３Ｅの中で、四番目に大きい輝度を有する。図１３Ｅでは、発光ユニット１０、２０、３０、４０は、２０４−３１１−２０４Ｖ（Ｄ）区間で発光し、図１３Ａ−１３Ｅの中で、五番目に大きい輝度（すなわち、最も小さい輝度）を有する。発光時間を調整することにより、本実施例による発光装置３００は、調光の効果を有することができる。なお、図１３Ａ−１３Ｅでは、発光ユニット１０、２０、３０、４０全体の輝度が異なっても、発光ユニット１０、２０、３０、４０が発光する時に、全ての発光ダイオード１１は発光することができる。また、実際の需要に応じて、発光装置３００に、二つの段階、三つの段階又は四つの段階などの輝度を持たせることもできる。
【００３３】
前述の基板１２の材料は、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、又は、ＡｌＮなどである。発光ダイオード１１は、第一半導体層、第二半導体層、及び発光層を含む。第一半導体層、第二半導体層、及び発光層の材料は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ、Ｐ及びＡｓからなるグループから選択された少なくとも一つを含み、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＡｌＩｎＧａなどの半導体化合物である。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００３５】
１０、２０、３０、４０  発光ユニット
１１  発光ダイオード
１２  基板
１１１  第一電極パッド
１１２  第二電極パッド
１００、２００、３００、４００  発光装置
１０１、２０１、３０１、４０１  第一電気接点
１０２、２０２、３０２、４０２  第二電気接点
５、６、７  スイッチユニット
５１、６１、７１  第一スイッチ
５２、６２、７２  第二スイッチ
５３、６３、７３  第三スイッチ
８０、８１、８２  キャリヤー
９  流量制限器
【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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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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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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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