(57)【要約】【課題】過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造を提供する。【解決手段】  本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造は、交流発光ダイオードと、ヒートシンクユニットと、過負荷保護ユニットと、を含む。そのうち、交流発光ダイオードは、ヒートシンクユニットと導熱結合し、過負荷保護ユニットは、交流発光ダイオード及び電源の間に直列する。従って、過負荷電流が交流発光ダイオード構造に入力される時、過負荷保護ユニットの温度は、過負荷電流により上昇し、オフ状態を形成し、これにより適時に交流発光ダイオード構造にオフ状態を形成し、電源が交流発光ダイオードに入力されるのを遮断することに用い、過負荷保護の効果を達成する。
2012518912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの交流発光ダイオードと、
該交流発光ダイオードを載置し、導熱接続する少なくとも１つのヒートシンクユニットと、
交流発光ダイオード及び電源の間に直列される少なくとも１つの過負荷保護ユニットと、
を含むことを特徴とする過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造。
【請求項２】
前記過負荷保護ユニット及び該交流発光ダイオード間の距離が３ｍｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項３】
更に、導熱層を有し、該交流発光ダイオード及び該ヒートシンクユニットの間に設置することを特徴とする請求項１に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項４】
前記過負荷保護ユニットが導電バネであることを特徴とする請求項３に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項５】
前記過負荷保護ユニットが導電バネであることを特徴とする請求項１に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項６】
前記過負荷保護ユニットは、それぞれ該交流発光ダイオード及び該電源と電気接続する導電バネ、及び該導電バネに結合するＭＥＭＳユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項７】
該交流発光ダイオード及び該電源を電気接続する第１電極と、該過負荷保護ユニット及び該電源を電気接続する第２電極と、を更に有することを特徴とする請求項３に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項８】
前記第１電極及び該第２電極が該導熱層の一表面に設置されることを特徴とする請求項７に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項９】
前記過負荷保護ユニットが温度制御ユニットであることができることを特徴とする請求項９に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項１０】
前記温度制御ユニットが、第１導電層と、該第１導電層上に設置される温度検出層と、該温度検出層上に設置され、該交流発光ダイオードと電気接続する第２導電層と、を有することを特徴とする請求項９に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項１１】
前記第２導電層及び該第２電極が電気接続することを特徴とする請求項１０に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項１２】
前記第２導電層は、該交流発光ダイオードと電気接続する第３導電層と、該第３導電層と電気分離し、且つ該第２電極と電気接続する第４導電層と、を有することを特徴とする請求項１０に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項１３】
前記交流発光ダイオード及び該電源が電気接続する時、該温度制御ユニットの温度が正の温度係数特性の触発温度より低いことを特徴とする請求項１０に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項１４】
前記温度検出層が結晶性高分子材料及び導電材料を有することを特徴とする請求項１０に記載の交流発光ダイオード構造。
【請求項１５】
前記結晶性高分子材料の融点が８０℃〜１８３℃の間に介することを特徴とする請求項１４に記載の交流発光ダイオード構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流発光ダイオード構造に関し、特に過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、相当良好な物理特性を有する光源であり、それは、冷光源であり且つ輝度が高く、特に、発光ダイオードの使用寿命は、数十万時間に達することができる。また、従来の光源と比較し、発光ダイオードは、比較的低い電流を使用し駆動可能であり、且つ等量の光出力を獲得することができ、従って、発光ダイオードの消費電量は、相當低い。この他、発光ダイオードの種類及び色は、多いので、応用可能な範囲も相当広くなっている。
【０００３】
しかしながら、発光ダイオードは、ただ直流電源のみで駆動することができていたので、発光ダイオード灯具を製造時、交流を直流に変換する制御回路及び降圧部材を加える必要があり、そうして初めて都市電源の交流電源で発光ダイオード灯具を正常に操作することができ、これにより発光ダイオード灯具の製造コストを向上させるだけでなく、同時に発光ダイオード灯具の点灯時間を延長させていた。
【０００４】
近年より発光ダイオード技術は、既に直接交流電源を使用して駆動可能な交流発光ダイオードに発展し、それは、複数の直流発光ダイオードを相互に直列及び並列してなる。従って、１つの交流発光ダイオードを駆動する時、実際上は、複数の直流発光ダイオードを駆動しているので、比較的高い電流を入力して初めて交流発光ダイオードを駆動することができ、このように、容易に交流発光ダイオードに過負荷の問題が出現し、更に、交流電源中に不定時に干渉を突発するので、交流発光ダイオードが過負荷を発生する問題を効率的回避できなければ、交流発光ダイオードの損壊を招く。
【０００５】
このことから分かるように、上記現有の交流発光ダイオードは、構造及び使用上において、明らかに依然として不便及び欠陥が存在し、改善の余地がある。上記存在する問題を解決する為、関連業者は、試行錯誤し、解決の道を模索しているが、長く適当な設計が開発完成されておらず、一般の製品は、上記問題を解決する適切な構造を有しておらず、これは、関連業者が解決を欲する問題であるので、如何に新しい過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造を発明するかは、現在の重要な課題の１つであり、業界の改善の目標となっている。
【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、現在の交流発光ダイオード構造に存在する欠陥に鑑み、新しい過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造を提供することにあり、解決しようとする技術問題は、交流発光ダイオードに過負荷現象が出現時に、過負荷保護ユニットにより即時に電源の供給を調整し、交流発光ダイオードを保護する効果を達成することである。
【０００７】
本発明の目的は、新しい過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造を提供することにあり、解決しようとする技術問題は、過負荷保護ユニットが交流発光ダイオードに入力する電源を迅速に遮断することができ、更に、交流発光ダイオードの使用寿命を延長する効果を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的及び解決する技術問題は、以下の技術試案を採用し実現する。本発明が提出する過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造は、少なくとも１つの交流発光ダイオードと、該交流発光ダイオードを載置し、且つ導熱接続する少なくとも１つのヒートシンクユニットと、該交流発光ダイオード及び電源の間を直列する少なくとも１つの過負荷保護ユニットを含む。
【０００９】
本発明の目的及び解決する技術問題は、更に以下の技術手段を採用して実現することができる。
【００１０】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記過負荷保護ユニット及び該交流発光ダイオード間の距離が３ｍｍより小さい。
【００１１】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、更に、導熱層を有し、それは、該交流発光ダイオード及び該ヒートシンクユニットの間に設置される。
【００１２】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記導熱層は、高分子誘電体材料である。
【００１３】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記過負荷保護ユニットは、導電バネである。
【００１４】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記過負荷保護ユニットは、それぞれ該交流発光ダイオード及び該電源と電気接続する導電バネと、該導電バネに結合するＭＥＭＳユニットと、を有する。
【００１５】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、更に、該交流発光ダイオード及び該電源に電気接続する第１電極と、該過負荷保護ユニット及び該電源に電気接続する第２電極と、を有する。
【００１６】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記第１電極及び該第２電極は、該導熱層の一表面に設置される。
【００１７】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記過負荷保護ユニットは、温度制限ユニットであることができる。
【００１８】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記温度制御ユニットは、第１導電層と、該第１導電層上に設置される温度検出層と、該温度検出層上に設置され、該交流発光ダイオードと電気接続する第２導電層と、を有する。
【００１９】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記第２導電層は、該第２電極と電気接続する。
【００２０】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記第２導電層は、該交流発光ダイオードと電気接続する第３導電層と、該第３導電層と電気分離し、且つ該第２電極と電気接続する第４導電層と、を有する。
【００２１】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記交流発光ダイオードが該電源と接続する時、該温度制御ユニットの温度は、正の温度係数特性の触発温度より低い。
【００２２】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記温度検出層は、結晶性高分子材料及び導電材料を有する。
【００２３】
前記過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造において、前記結晶性高分子材料の融点は、８０℃〜１８３℃の間に介する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、現有技術と比較し、明らかな利点及び有益効果を有する。上記技術試案により本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造は、少なくとも以下の利点及び有益効果を有する：
一、本発明は、過負荷保護ユニットを利用し、過負荷電流下で交流発光ダイオードに流れる電流を調整し、交流発光ダイオードを保護する効果を達成することに用いることができる。
【００２５】
二、本発明は、過負荷保護ユニットが交流発光ダイオードを保護し、交流発光ダイオードが過負荷電流の破壊を受けることを回避できるので、交流発光ダイオードの使用寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の実施例の第１説明図である。
【図２】本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の実施例の第２説明図である。
【図３】本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の実施例の第３説明図である。
【図４】本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の実施例の第４説明図である。
【図５】正の温度係数の材料の温度及び電気抵抗の関係説明図である。
【図６】本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の応用実施例の状態説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
上記説明は、ただ本発明の技術試案の概要であり、本発明の技術手段を明確に理解し、明細書の内容に基づき実施可能にする為、また、本発明の上記及びその他の目的、特徴及び利点を分かり易くする為、以下に好適実施例を挙げ、図面に合わせ、詳細を説明する。
【００２８】
本発明が予定する目的を達成する為に採用する技術手段及び効果を更に説明する為、以下に図面及び好適実施例を組み合わせ、本発明が提示する過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の具体的実施方式、構造、特徴及びその効果について詳細を説明する。
【００２９】
図１は、本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の実施例の第１説明図である。図２は、本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の実施例の第２説明図である。図３は、本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の実施例の第３説明図である。図４は、本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の実施例の第４説明図である。図５は、正の温度係数の材料の温度及び電気抵抗の関係説明図である。図６は、本発明の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造の応用実施例の状態説明図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施例の過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造１００は、少なくとも１つの交流発光ダイオード１０と、少なくとも１つのヒートシンクユニット２０と、少なくとも１つの過負荷保護ユニット３０と、有する。説明に便利である為、本明細書は、交流発光ダイオード１０の許容を超える電流を過負荷電流と定義する。
【００３１】
図１及び図２に示すように、上記交流発光ダイオード１０は、都市電源の交流電源４０を直接使用し、出光を駆動するので、変電整流装置を別途接続する必要がなく、更に、過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造１００中は、照明の要求に基づき異なる数量の交流発光ダイオード１０を選択して用い、例えば、２つ又は３つの交流発光ダイオード１０を用いる。
【００３２】
図１に示すように、前記ヒートシンクユニット２０は、各交流発光ダイオード１０を載置し、ヒートシンクユニット２０は、更に、各交流発光ダイオード１０と導熱接続し、ヒートシンクユニット２０の材質は、高導熱係数を有する材料、例えば、銅、アルミ、セラミック材料等であることができ、交流発光ダイオード１０の出光時に発生する熱をヒートシンクユニット２０に効率的に通過させ排除する。
【００３３】
ヒートシンクユニット２０が熱により膨張する時、ヒートシンクユニット２０及び交流発光ダイオード１０の熱膨張係数は、異なり、膨張により発生する相対作用力により交流発光ダイオード構造１００を破壊する可能性がある。
【００３４】
従って、図２に示すように、交流発光ダイオード構造１０１は、更に導熱層５０を有することができ、それは、交流発光ダイオード１０及びヒートシンクユニット２０の間に設置され、また、導熱層５０は、高分子誘電体材料であることができるので、導熱層５０は、良好な膨張係数を有し、ヒートシンクユニット２０が熱を受けて膨張する時、交流発光ダイオード１０及びヒートシンクユニット２０間の緩衝層とすることができる以外に、交流発光ダイオードが発生する熱をヒートシンクユニット２０に伝導することを補助する。
【００３５】
図１及び図２に示すように、過負荷保護ユニット３０は、交流発光ダイオード１０及び交流電源４０の間に直列されるので、過負荷保護ユニット３０は、交流発光ダイオード１０に流れる電流の大きさを制御することができ、これにより交流発光ダイオード１０の過負荷を回避し、過負荷保護ユニット３０の応用方式については、後述するとおりである。
【００３６】
図１に示すように、過負荷保護ユニット３０は、導電バネ３１であることができ、それは、交流発光ダイオード１０及び交流電源40を電気接続することができ、且つ異なる規格の導電バネ３１は、異なる遷移温度を有することができる。交流発光ダイオード１０に過負荷の状況を有する時、交流発光ダイオード１０の温度が絶え間なく上昇し、ヒートシンクユニット２０の温度も上昇を開始し、ヒートシンクユニット２０上の導電バネ３１が加熱され始めるが、導電バネ３１の温度が遷移温度まで上昇すると、導電バネ３１が断裂し、交流発光ダイオード１０及び交流電源４０間をオフにする。交流発光ダイオード１０に到達する温度が下降し、ヒートシンクユニット２０の温度低減を連動し、導電バネ３１の温度は、遷移温度以下まで下降し、導電バネ３１が初期状態まで自動復帰し、交流電源４０が交流発光ダイオード１０へ断続的に入力されることができるようになる。
【００３７】
この他、過負荷電流が持続して過負荷導電バネ３１に流れる時、導電バネ３１の温度も持続的に上昇し、導電バネ３１の温度が遷移温度まで上昇する時、導電バネ３１がオフになる。従って、導電バネ３１は、同時間内に周囲温度の加熱を受けることができ、過負荷電流の加熱も受けることができ、これにより、交流発光ダイオード１０により完全された過負荷保護を提供する。
【００３８】
図２に示すように、過負荷保護ユニット３０は、導電バネ３１と、ＭＥＭＳユニット３２と、も有することができる。ＭＥＭＳユニット３２は、導電バネ３１と結合し、ＭＥＭＳユニット３２を利用し、より正確に導電バネ３１の周囲温度を検出し、導電バネ３１が適当な温度下で遷移/復帰を行うことができ、過負荷保護ユニット３０に適当な効果を発揮させることができる。
【００３９】
図３に示すように、交流発光ダイオード構造１０２は、更に、第１電極６０と、第２電極７０と、を有することができ、そのうち、第１電極６０は、交流発光ダイオード１０及び交流電源４０に電気接続し、第２電極７０は、過負荷保護ユニット３０及び交流電源４０に電気接続し、従って、第１電極６０及び第２電極７０の設置により、複数の交流発光ダイオード構造１０２が直列（図６参照）又は並列の回路構造を形成し、各種異なる応用の要求に適合することができる。
【００４０】
図３及び図４に示すように、第１電極６０及び第２電極７０は、導熱層５０の一表面５１に設置でき、且つ交流発光ダイオード構造１０２、１０３の過負荷保護ユニット３０は、温度制御ユニットであることができ、温度制御ユニットは、第１導電層３３と、温度検出層３４と、第２導電層３５と、を有する。
【００４１】
図３に示すように、第１導電層３３は、第２電極７０上に設置でき、且つ第２電極７０と電気接続し、温度検出層３４は、第１導電層３３上に設置され、第２導電層３５は、温度検出層３４上に設置され、交流発光ダイオード１０と電気接続する。
【００４２】
温度検出層３４は、結晶性高分子材料及び導電材料を有することができ、結晶性高分子材料の融点は、８０℃〜１８３℃の間に介し、導電材料は、カーボンブラック、グラファイト等の導電材料であることができる。また、温度検出器３４は、正の温度係数特性を有し、即ち、図５に示すようであり、温度検出層３４の温度が触発温度を超える時、温度検出層３４の電気抵抗値が短時間内で急速に増加し、第２導電層３５及び第１導電層３３間にオフ状態を形成する。
【００４３】
交流発光ダイオード１０が交流電源４０と連接を開始する時、温度制御ユニットの温度は、正の温度係数特性の触発温度より低く、この時、第２導電層３５及び第１導電層３３がオン状態である。但し、交流発光ダイオード１０に過負荷状況が出現し、交流発光ダイオード１０、導熱層５０及びヒートシンクユニット２０の温度が絶え間ない上昇を開始し、温度検出層３４の温度も伴って上昇する時、温度検出層３４の電気抵抗値は、徐々に増加する。
【００４４】
温度検出層３４の温度が触発温度を超過する時、第２導電層３５及び第１導電層３３間は、オフ状態を形成し、温度検出層３４の温度が交流発光ダイオード１０の温度に伴って徐々に下降する時、温度検出層３４の電気抵抗値は、ゆっくりと低下し、第２導電層３５及び第１導電層３３間の電流量が徐々に増加可能になり、このように、交流発光ダイオード１０を流れる電流の大きさを調節でき、交流発光ダイオード構造１０２の過負荷保護を達成する。
【００４５】
図４に示すように、第２導電層３５により第２電極７０と電気接続し、従って、過負荷保護ユニット３０の第２導電層３５は、第３導電層３５１及び第４導電層３５２を有する。第３導電層３５１及び第４導電層３５２が相互に電気分離し、第３導電層３５１は、交流発光ダイオード１０と電気接続し、第４導電層３５２は、第２電極７０に電気接続する。第４導電層３５２により第２電極７０と電気接続することができるので、過負荷保護ユニット３０の第１導電層３３は、導熱層５０の表面５１に直接設置でき、更に交流発光ダイオード１０に直接貼付でき（図示せず）、より近い距離で交流発光ダイオード１０の温度を検出することができる。
【００４６】
上記の全ての過負荷保護ユニット３０及び交流発光ダイオード１０間の距離は、何れも３ｍｍより小さい範囲内であり、各交流発光ダイオード１０又はヒートシンクユニット２０の温度を効率的に過負荷保護ユニット３０に伝導できる。導熱層５０の設置により、交流発光ダイオード１０の温度が過負荷保護ユニット３０により迅速に伝達される。
【００４７】
過負荷保護ユニット３０が温度制御ユニットである時、過負荷保護ユニット３０は、交流発光ダイオード１０に流れる電流の大きさを調節でき、これにより各交流発光ダイオード１０の出光輝度を制御でき、交流発光ダイオード構造１０２、１０３は、輝度を自動調整する機能を有する照明灯具に設計可能であり、更に、交流発光ダイオード構造１０２、１０３の応答範囲を拡大することができる。
【００４８】
なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１００，１０１，１０２，１０３  過負荷保護を有する交流発光ダイオード構造
１０  交流発光ダイオード
２０  ヒートシンクユニット
３０  過負荷保護ユニット
３１  導電バネ
３２  ＭＥＭＳユニット
３３  第１導電層
３４  温度検出層
３５  第２導電層
３５１  第３導電層
３５２  第４導電層
４０  交流電源
５０  導熱層
５１  表面
６０  第１電極
７０  第２電極
【図１】
2012518912.tif 000003
【図２】
2012518912.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2012518912.tif 000009
2012518912.tif 000010
2012518912.tif 000011
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