專利名稱：低電壓驅動型高亮度led的制作方法
技術領域：
本實用新型關于一種低電壓驅動型高亮度發光二極管(LED)，該LED具有封裝在內部的升壓集成電路(IC)與發光二極管晶片，使其在使用時可藉由該升壓集成電路(IC)，將較低的電源電壓提升至原輸入電壓的2至2.5倍，而達到發光二極管晶片所需的驅動電壓范圍以上，因此可以低電壓驅動發光二極管晶片且產生高亮度；并亦可藉由內設閃爍控制集成電路(IC)與設置一個以上發光二極管晶片，以得到單一LED即具多色閃爍的功能，促使其能達到縮小體積、增強結構及使用方便的效果。
發明背景習知LED結構如圖1所示，主要由封膠50形成一柱燈狀，在該封膠50內設有兩相對的極片60、61，該二極片60、61向下形成支腳，并穿出封膠50與電源相接。
如上述習知LED有兩種制程，例如以鋁(Al)、銦(In)、鎵(Ja)、磷(P)四元素制程的LED可產生紅、橘、黃、黃綠等顏色光而所需驅動電壓約為2.5伏特，而以銦氮化鎵(In GaN)制程的LED可產生綠、藍、白等顏色光而所需驅動電壓約為3.5伏特，因此與二極片60、61相接的電源需要多少伏特的電壓取決于所使用的LED的制程。
然而上述的LED使用在以1.5伏特的電池作為電源的某項產品上時，就需要將二顆或三顆1.5伏特電池串聯成為3伏特或4.5伏特，這樣才能使該LED正常作用以得到穩定的亮度，因為要使用二至三顆1.5伏特電池，將使該某項產品在體積上較為龐大且重量增加，使用上較為不便。
再者，習知LED通常用于廣告看板上的變化燈飾，例如在排列整齊(線型、環型或整面式)的廣告看板上經由一明一暗的時間控制，以及不同顏色的LED在適當時間點亮以創造出許多炫麗的視覺效果；然而該LED欲達到上述的廣告燈式閃爍效果時，必須將該LED焊在電路板上，并以一個控制盒來調整其閃光的明滅時間，可是由于許多個LED焊在電路板上，在加工上較為麻煩，同時必須設一個控制盒，在體積上較為龐大，使用上較不便，是習知LED的主要缺點。

發明內容
本實用新型有鑒于上述習知LED的驅動電壓較高與無法以單一LED達到多色閃爍的效果的缺點，經過精心研究，并積累發明人個人從事該項產品的設計與制造多年的經驗，終設計出一種新型的低電壓驅動型高亮度LED。
本實用新型的主要目的，在于提供一種LED驅動電壓的改良構造，其能便于LED在低電壓電源的環境里使用并能縮小體積，且可產生高亮度光彩與單一LED即具多色閃爍的效果。
為達到上述的目的，是將一個以上發光二極管晶片、升壓集成電路(IC)、閃爍控制集成電路(IC)及電容器等元件安置在電路板上，再以封膠將該電路板封裝成一柱狀燈座本體，藉由其中的集成電路(IC)來進行電壓升壓與閃爍控制的動作，從而達到以低電壓驅動、產生高亮度、縮小體積與單一LED即具多色閃爍的效果。


圖1為習用的LED結構圖；圖2為本實用新型的側視結構圖；圖3為集成電路(IC)的應用電路方塊圖；圖4為本實用新型另一實施例的立體結構圖；圖5為本實用新型另一實施例的底面結構圖。
圖6為升壓集成電路(IC)內部的電路圖。
圖7為閃爍控制集成電路(IC)內部的電路圖。
附圖編號說明60、61----------------極片 50---------------------封膠6、6a-------------電源接腳 13-------------------電路板11、11a------集成電路(IC) 14、26、27、33-------電容器12----------發光二極管晶片 20-----------------震蕩電路30------------電壓調節電路 51、52、53、54、55---接線腳22、23、34、37、38--晶體管 24、25、28、29---------電阻26a、27a--------------接點 31-------------------變壓器32--------------橋式整流器 36----------------穩壓二極管39------------------二極管具體實施方式
為更好的說明本實用新型的構造、裝置及其特征功能，現結合一實施例并配合附圖詳細說明如下請參閱圖2所示，其中圖2所示為本實用新型的各個元件在封膠50內的相關位置示意圖，其中的發光二極管晶片12為一種未經封裝的微晶片，將該微晶片直接固定于電路板13上再打線封裝；或者該發光二極管晶片12為一種封裝成型的發光二極管單元，將該發光二極管單元以表面黏著(SMD)的方式固定于電路板13上再封裝；圖3所示為升壓集成電路(IC)11的應用電路方塊圖，該升壓集成電路(IC)11的元件編號為(DD211)，其特征在于首先，請參閱圖2所示，該LED是將一個升壓集成電路(IC)11設置在電路板13的背面，發光二極管晶片12設置在電路板13正面中央的位置上，另有一個電容器14設置在電路板13正面靠近邊緣的位置上，再由電路板背面延伸出兩支電源接腳6、6a，上述元件組合成一主體后，以封膠50將該主體封裝在封膠50內，接腳6、6a延伸并穿出封膠50的外部作為與電源連接之用，電源接腳6與電源的正極相接，電源接腳6a與電源的負極相接。
根據上述的構造，請參閱圖3所示，虛線內為升壓集成電路(IC)內部的結構方塊圖，其中的接線腳51與電源接腳6相接，接線腳52與電源接腳6a相接，接線腳53與電容器14的正極端相接，接線腳54與電容器14的負極端相接，接線腳55與發光二極管晶片12的電流流入端相接；因為需供應給發光二極管晶片12的驅動電壓為2.5至5伏特之間，如此才能使該發光二極管晶片12發光，所以先以震蕩電路20將電池的1.5伏特直流電壓做震蕩轉換成交流電，利用交流電經過升壓變壓器可使電壓提升的原理，來作升壓的動作；再以電壓調節電路30依據該發光二極管晶片12所需的驅動電壓為基準，將升壓后的電壓以時間為單位做不同比例的切割，切割后的電壓經過電容器14的濾波可得到穩定的直流輸出電壓，該直流輸出電壓為原輸入電壓的2至2.5倍，而達到發光二極管晶片12所需的驅動電壓，不必再以串聯電池的方式來提升電壓，因此達到縮小體積的效果。
上述的升壓集成電路(IC)11還具有電壓調節的功能，不論電源電壓是高或是低于發光二極管晶片12的驅動電壓，皆能將電壓調節至發光二極管晶片12所需的驅動電壓范圍內，且可維持穩定的電壓與電流，使該LED產生較習知LED更高的亮度，而不需再加裝電路，因此可得到便于加工、組裝與降低成本的功效。
上述的升壓集成電路(IC)11，是將一種交換式電源電路制作成集成電路的形式，該交換式電源電路的工作原理如圖6所示，其中包括有振蕩電路20及電壓調節電路30，當電源由接線腳51輸入后，晶體管22及晶體管23分別由電阻24、25獲得正向偏壓而導電，同時電容26及電容27亦分別經電阻29及電阻28充電，由于晶體管22和晶體管23的特性不會完全相同，其中一個晶體管的電流增益若比另一個晶體管大，則此晶體管將先進入導通狀態，在此假設晶體管22先導通，當晶體管22導通時，其C-E極如同開關導通，此時電容27的正極端接在晶體管23的射極，電容27的負極端接在晶體管23的基極，使得晶體管23的B-E極之間形成反向偏壓而使其C-E極不導通，電容26則經由電阻29及晶體管22的B-E極充電至與電源21相同的電壓而電容27則在放電，然而晶體管22導通的狀況不會永遠維持下去，電容27經過一段時間的放電后，開始反向充電，當接點27a的電壓大于0.7伏特時，晶體管23的反向偏壓消失，此時晶體管23經由電阻25獲得正向偏壓，而使得晶體管23由不導通轉成導通；晶體管23一導通，則晶體管23的C-E極如同開關開啟，因此晶體管22由電容26得一反向偏壓而關閉，此時電容27充電至與電源21相同的電壓而電容26放電，當電容26放電完畢后，晶體管22的反向偏壓消失，開始反向充電，當接點26a的電壓大于0.7伏特時，晶體管22經由電阻24獲得正向偏壓又開始導通了；上述的晶體管22與晶體管23因交替導通而產生一交流電，該交流電經過變壓器31的升壓與橋式整流器32的整流得成為一直流電，該直流電在經過電容33的濾波使電壓平穩，晶體管34的B極輸入由變壓器31傳送來的交流電，使晶體管34的C-E極間歇的導通，而使得晶體管34的E極輸出交流電以對電容器14做充放電的動作，因此電容器14兩端的電壓就是該升壓集成電路(IC)11的輸出電壓，該輸出電壓由接線腳55輸出，其中穩壓二極管36可使晶體管37的B極維持一固定電壓，當升壓集成電路(IC)11的輸出電壓高于晶體管37的B極達0.7伏特時，會使晶體管37的C-E極導通且連帶使得晶體管38的B極有了電壓輸入，因此使得晶體管38的C-E極導通，晶體管38的C-E極導通后使得原本輸入至晶體管34的B極的交流電被導入地，因此晶體管34的C-E極不再導通，使得晶體管34的E極不再輸出交流電以對電容器14做充放電的動作，如此升壓集成電(IC)11的輸出電壓開始下降至不會使晶體管37的C-E極導通為止；再者，若輸入電壓較高而可直接驅動發光二極管晶片12時，因為二極管39只能單向導通，所以電源可以通過二極管39并直接由接線腳55輸出而不必做升壓的動作；據上述的構造，使得該升壓集成電路(IC)11能得到提升電壓與電壓調整的功能。
請參閱圖4、圖5所示，還可在電路板13正面中央的位置上，設置一個以上不同色彩的發光二極管晶片12，另外加上閃爍控制集成電路(IC)11a設置在電路板13的背面，利用該集成電路(IC)11a，可使諸發光二極管晶片12輪流或同時閃爍以達到單一LED即具多色閃爍的效果，是本實用新型又一優點。
上述的閃爍控制集成電路(IC)11a，其內部電路類似于圖6中的振蕩電路20(請參考7圖所示)，其工作原理也與振蕩電路20相同，因為該閃爍控制集成電路(IC)11a中的晶體管22與晶體管23的交替導通，使得發光二極管晶片12產生輪流或同時閃爍的動作。
綜合以上所述，本實用新型的低電壓驅動型高亮度LED確實能達到以低電壓驅動得到高亮度與單一LED即具多色閃爍的效果，并且達到縮小體積、便于零件加工、組裝與降低成本的功能與目的；本實用新型能符合專利法所規定的實用性與創造性的要求；另外，本創作所述的構造，于本實用新型提出申請前未有相同的構造公開使用或見于刊物，本實用新型因而具有新穎性。申請人依專利法的規定，提出實用新型專利的申請，并懇請早日賜準本實用新型專利。
權利要求1.一種低電壓驅動型高亮度LED，主要是由封膠形成一柱狀燈座本體，其內設有發光構件，同時自其內伸出有兩支或以上的腳；其特征在于封膠內設有一電路板，在該電路板的反面設有升壓集成電路(IC)和閃爍控制集成電路(IC)并于該電路板的正面設有一個以上發光二極管晶片，利用該升壓集成電路(IC)內部的振蕩電路與電壓調節電路作升壓，再以電容器作為電壓濾波之用，將電壓調整為發光二極管晶片所需的正常工作電壓，使諸發光二極管晶片能以較低的電壓驅動并提高其亮度。
2.根據權利要求1所述的低電壓驅動型高亮度LED，其特征在于所述的該電路板反面所設置的閃爍控制集成電路(IC)可使一個以上不同色彩的發光二極管晶片輪流或同時閃爍，以達到單一LED即具多色閃爍的效果。
3.根據權利要求1所述的低電壓驅動型高亮度LED，其特征在于所述的發光二極管晶片為一種未經封裝的微晶片，該微晶片直接固定于電路板上再打線封裝。
4.根據權利要求1所述的低電壓驅動型高亮度LED，其特征在于所述的發光二極管晶片為一種封裝成型的發光二極管單元，該發光二極管單元以表面黏著(SMD)的方式固定于電路板上再封裝。
專利摘要一種低電壓驅動型高亮度發光二極管(LowEmitting Diode；LED)，指可用于與習知LED的最低驅動電壓相比更低的電壓驅動，且亮度比習知LED更高。其特征在于封膠內的底部設有一電路板，在該電路板的底部整合有電壓升壓與閃爍控制功能集成電路(IC)，并于該電路板上設有一個以上發光二極管晶片，使該一個以上發光二極管晶片能以較低的電源電壓驅動，并且產生高亮度光彩與單一LED即能具多色閃爍的功能，而達到縮小體積、增強結構及使用方便的效果。
文檔編號H05B37/02GK2643600SQ0327637
公開日2004年9月22日 申請日期2003年8月18日 優先權日2003年8月18日
發明者唐依宸 申請人:唐依宸