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CN1342388A - 采用特定网格关系的发光二极管阵列 - Google Patents

采用特定网格关系的发光二极管阵列 Download PDF

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CN1342388A
CN1342388A CN00804516A CN00804516A CN1342388A CN 1342388 A CN1342388 A CN 1342388A CN 00804516 A CN00804516 A CN 00804516A CN 00804516 A CN00804516 A CN 00804516A CN 1342388 A CN1342388 A CN 1342388A
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Abstract

一种照明系统,它含有多个发光二极管和一个用于驱动电流以流经多个并联导电支路的电流驱动器,其中这些支路包含有至少一个单元。在每个单元中,每个支路都具有带有阳极端和阴极端的发光二极管。每个发光二极管的阳极端通过分流器与相邻支路的发光二极管的阴极端相联接。所述分流器还包含有发光二极管。一组相应的发光二极管连同所述的分流器耦合联接一起定义了一个单元。所述的支路和分流器在联接时呈特定的网格状布置。

Description

采用特定网格关系的发光二极管阵列
本发明通常涉及照明系统，尤其涉及用作照明光源的改进发光二极管阵列。
发光二极管(LED)是一种半导体装置，确切地说，是一种流过电流而产生电磁辐射的p-n结。发光二极管通常含有合适配比的镓砷磷混合物的半导体材料。通过改变磷与砷的配比，可以调节发光二极管发光的波长。
随着半导体材料和光学技术的进步，发光二极管越来越多地用于照明。例如，现在高亮度发光二极管被用在汽车信号、交通灯和信号、大面积显示屏等。在这些应用中，多个发光二极管被联成阵列结构以产生大的光通量。
图1示出了发光二极管1至m串联联接的典型布置。电源4通过电阻R1给发光二极管提供高压信号，其中该电阻控制二极管中的电流信号。如此联接的发光二极管通常可以使电源效率高并且热应力小。
一个发光二极管偶然可能出现故障。发光二极管的故障可能形成开路或短路故障。例如在短路故障情况下，发光二极管2形成短路，使电流从发光二极管1经不发光的发光二极管2流到3。另一方面在开路故障情况下，发光二极管2形成开路，从而使图1中所示的整个阵列熄灭。
为了解决这种状况，已提出了其它一些发光二极管的布置。比如，图2(a)示出了发光二极管的另一种典型布置，其中含有多个诸如10、20、30和40的发光二极管并联支路。每个支路由串联的发光二极管组成。比如，支路10由从11到n1的串联发光二极管组成。电源14通过电阻R2给发光二极管提供电流信号。
如此联接的发光二极管比图1中所示布置的发光二极管具有更高的可靠性。在开路故障情况下，一个支路中发光二极管的故障使该支路中所有的发光二极管熄灭，而不会明显影响其余支路中的发光二极管。然而，一个特定支路中的全部发光二极管由于单个发光二极管的开路故障而导致熄灭的这种情况仍是不希望有的。在短路故障情况下，第一个支路中一个发光二极管的故障会使该支路比其它支路具有更大的电流。与其余支路中的发光二极管相比，流经单个支路的电流增加会使其发光级别不同，这也是不希望的。
为了解决这个问题还提出了其它一些发光二极管的布置。比如，图2(b)示出了被现有技术的照明系统所采用的另一种发光二极管典型布置。如在图2(a)中所示的布置一样，图2(b)示出了诸如50、60、70和80的四个并联的发光二极管支路。每个支路还是由串联的发光二极管组成。比如，支路50由从51至n5的串联发光二极管组成。电源54通过电阻R3给发光二极管提供电流信号。
图2(b)所示的布置还包含有位于相邻发光二极管支路之间的分流器。例如，分流器55连接在支路50的发光二极管51和52之间与支路60的发光二极管61和62之间。同样，分流器75连接在支路70的发光二极管71和72之间与支路80的发光二极管81和82之间。
如此联接的发光二极管比根据图1或2(a)中所示布置所联接的发光二极管要具有较高的可靠性。这是因为，在开路故障情况下，整个支路不会因为该支路中单个发光二极管的故障而熄灭。实际上，电流通过分流器而旁路了故障的发光二极管。
在短路故障情况下，故障的发光二极管上没有电压，从而使全部电流流经具有故障发光二极管的支路。例如，如果发光二极管51短路，电流会流经上面的支路。从而，在图2(b)中所示的布置中，当单个发光二极管短路时，在其它每一支路中的相应发光二极管61、71和81也会熄灭。
图2(b)中所示的布置也会遇到其它问题。比如，为了保证该布置中的所有发光二极管具有相同的亮度，该布置需要并联的发光二极管具有匹配的正向电压特性。比如，并联的发光二极管51、61、71和81必须具有严格匹配的正向电压特性，否则，流经发光二极管的电流信号会不同，导致发光二极管具有不同的亮度。
为了避免亮度不同这个问题，每个发光二极管的正向电压特性在使用之前必须进行测试。另外，具有相同电压特性的发光二极管组必须并成紧密聚集的组(也即正向电压特性几乎相同的发光二极管组)。紧密聚集的发光二极管组必须相互平行地安装在一个发光二极管布置中。这种合并处理价格昂贵、耗时而且效率低。
在申请人的代理目录号为755-003和755-004的未决申请中提出了多种发光二极管布置，其中这两个申请作为一个整体在本文中引作参考。然而，还有必要继续改进不受现有技术问题困绕的发光二极管布置。
根据本发明的一种实施方案，照明系统包含多个发光二极管。该照明系统还包含用来驱动电流信号流过多个并联导电支路的电源。支路中的每一发光二极管连同其余支路的相应发光二极管一起称为一个单元。在每个单元中，支路中每个发光二极管的阳极通过分流器联接到相邻支路的相应发光二极管的阴极上。每个分流器还含有另外一个发光二极管。支路连同分流器一起联接成特定的网格布置。
根据一种实施方案，多个数目为K的单元一起联接成级联式布置。在每一单元中，分流器联接了第一发光二极管的阳极端与距离2n个支路远的发光二极管的阴极端，其中n定义了单元次序，且其范围为n＝1至n＝K。在另一实施方案中，分流器联接了第一发光二极管的阳极端与距离2n-1个支路远的发光二极管的阴极端，而在另外一个实施方案中，分流器联接了第一发光二极管的阳极端与距离该发光二极管为2N-n个支路远的发光二极管的阴极端。
在另一实施方案中，每个单元含有N个输入节点端和N个输出节点端。相应地，在每个单元中，所述结构上半部分的每个输入节点端连同该结构下半部分的相应输入节点端一起被联接到相同的输出节点端上。或者，在每个单元中，该结构上半部分的每一输出节点端连同该结构下半部分的相应输出节点端一起被联接到相同的输入节点端上。
本发明的发光二极管布置可以使用具有不同正向电压特性的发光二极管，却仍能保证该布置中的所有发光二极管具有基本相同的亮度。有利的是，本发明的照明系统如此来布置，使得在支路中一个发光二极管出现故障时，该支路中的其余发光二极管不熄灭。
在一个优选实施方案中，照明系统的每一支路包括诸如电阻的电流调节元件，它比如作为第一个和最后一个元件联接在支路中。
下文将结合图对本发明进行详细解释，其中：
图1出了现有技术照明系统所采用的发光二极管的一种典型布置；
图2(a)示出了现有技术照明系统所采用的发光二极管的另一种典型布置；
图2(b)示出了现有技术照明系统所采用的发光二极管的又一种典型布置；
图3示出了本发明实施方案的照明系统所采用的发光二极管布置；
图4示出了本发明另一种实施方案的照明系统所采用的发光二极管布置；
图5示出了本发明又一种实施方案的照明系统所采用的发光二极管布置；
图6示出了本发明再一种实施方案的照明系统所采用的发光二极管布置；以及
图7示出了本发明另一种实施方案的照明系统所采用的发光二极管布置。
总的来说，根据多个实施方案(其中一些在图3至7中已示出，并且下文将对其进行详细讨论)，本发明的发光二极管布置是按照特定的网格关系来联接发光二极管的。图3至7中所示的电路示出了发光二极管按照多种布置所能联接的一些方法，但是本发明并不限于所示布置的范围。
图3示出了根据本发明一种实施方案的、并且被一种照明系统所采用的发光二极管布置100。该照明系统包括多个导电支路。布置100的每个单元101包括N个支路。在所示实施方案中，N＝8，从而布置100包含标为支路101(a)至101(h)的8个支路。然而，本发明的该布置并不局限于该支路数目的范围，下述的其它布置也是一样。
每个支路具有串联的发光二极管。全部支路的一组相应发光二极管(连同其间联接的分流器的发光二极管一起，这将在下文中进行描述)定义为一个单元。图3中所示的布置示出了发光二极管的级联单元102和103。需要注意的是，根据本发明的多种实施方案，可以构成K个单元，其中K为整数。
布置100的每个单元101包含支路101(a)的第一发光二极管(如发光二极管110)、支路101(b)的第一发光二极管(如发光二极管111)等等，直至支路101(h)的第一发光二极管(如发光二极管117)。具有这些发光二极管的每一支路最初(也即在第一单元之前)通过电阻(如电阻104(a)至104(h))并联在一起。这些电阻优选地具有相同的电阻值，以保证通过每一支路都得到相等的电流。
每个支路中发光二极管的阳极端联接到另一支路中相应发光二极管的阴极端。根据本发明的一种实施方案，这种联接是由包含有另一发光二极管的分流器来实现的。依照该单元，分流器联接了第一支路与第二支路，其中第二支路与第一支路相距特定数目的支路远。在图3中所示的实施方案中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路2n个支路远，并且n为单元号，范围为从1至K。
从而，在第一单元(n＝1)中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路为21或2个支路远。例如，在图3所示布置的单元102中(单元102为第一单元，从而n＝1)，支路101(a)中发光二极管110的阳极端通过分流器130联接到相距两个支路远的支路101(c)中的发光二极管112的阴极端。分流器130另外包含有发光二极管120。
类似地，支路101(b)中发光二极管111的阳极端通过分流器131联接到两个支路远的支路101(d)中的发光二极管113的阴极端。分流器131还包含有发光二极管121。另外，如图中所示，支路112至117中每个发光二极管的阳极端相应地通过分流器132至137联接到两个支路远的发光二极管的阴极端。分流器132至137相应地包含有发光二极管122至127。
在该实施方案中，第二单元(n＝2)中的每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与距第一支路为22或4个支路远的第二支路中的发光二极管的阴极端。例如，在图3所示布置的单元103中(单元103为第二单元，从而n＝2)，支路101(a)中发光二极管150的阳极端通过分流器170联接到相距4个支路远的支路101(e)中的发光二极管154的阴极端。分流器170另外还含有发光二极管160。
类似地，支路101(b)中发光二极管151的阳极端通过分流器171联接到相距四个支路远的支路101(f)中的发光二极管155的阴极端。分流器171还包含有发光二极管161。另外，如图3的单元103中所示，每个发光二极管152至157的阳极端相应地通过分流器172至177联接到四个支路远的发光二极管的阴极端。分流器172至177相应地包含有发光二极管162至167。
根据图3中所示布置进行联接的发光二极管具有高可靠性，原因是，在开路故障情况下，整个支路不会因为支路中一个发光二极管的故障而熄灭。实际上，电流通过分流器120至127和分流器130至137旁路了故障的发光二极管。例如，如果图3的发光二极管110出现故障，电流则仍然通过支路132和发光二极管122流向(从而也点亮)发光二极管150。另外，电流依然通过分流器130从支路101(a)流向支路101(c)。
另外，在短路状态下，其它支路和分流器中的发光二极管不会因为一个支路中发光二极管的故障而熄灭。这是因为发光二极管不是并联的。例如，如果发光二极管110短路，电流会流过没有电压降的上面支路101(a)，而且会流过分流器130中的发光二极管120。发光二极管120保持点亮，因为流经它的电流只减少了少许，而不象图2(b)的布置中一样。单元中其余的发光二极管也保持点亮，因为电流通过支路101(b)至101(h)和相应的分流器而继续流经这些发光二极管。
另外，发光二极管布置100也解决了现有技术的发光二极管布置所遇到的其它一些问题。例如，根据一个实施方案，本发明的发光二极管布置100保证了布置中的全部发光二极管具有相同的亮度而不需要发光二极管具有严格匹配的正向电压特性。例如，图3中所示布置的发光二极管110至117和发光二极管120至127可以具有不象现有技术布置中发光二极管的正向电压特性那样严格进行匹配的正向电压特性。这是因为，布置100的单元102中的发光二极管不同于现有技术的布置，它们没有相互并联。
因为每个单元中的发光二极管不是并联的，所以二极管上的压降不需要相同。从而，每个发光二极管的正向电压特性无需为提供相同的亮度而彼此相等。换句话说，流经具有较小正向电压的发光二极管的电流将不会增加以便使该发光二极管的正向电压等于另一发光二极管的较高正向电压。因为没有必要使发光二极管具有严格匹配的正向电压特性，所以本发明解决了需要把正向电压特性严格匹配的发光二极管并在一起这个问题。
图4示出了根据本发明的另一实施方案的、且被一种照明系统所采用的发光二极管布置200。图4中所示的布置示出了发光二极管的级联单元202、203和204。如前所述，根据本发明的多种实施方案，任意数目的单元都可以呈级联地逐次相互联接。
与图3中所示布置相类似，布置200的每一单元含有N个支路。在所示实施方案中，N＝8，从而布置200含有标为支路201(a)至201(h)的8个支路。支路201(a)至201(h)最初(也即在第一单元201之前)相应地通过电阻205(a)至205(h)并联在一起。这些电阻优选地具有相同的电阻值，以保证得到通过每一支路的电流相等。电源248给发光二极管提供电流。另外，布置200中在最末发光二极管的阴极端采用了附加的电阻206(a)至206(h)。
类似地，在每个单元中每一支路包含一个发光二极管。比如，支路201(a)在第一单元202中含有发光二极管210，在第二单元203中含有发光二极管240，在第三单元204中含有发光二极管270。同样，支路201(b)至201(h)在第一单元202中相应地含有发光二极管211至217，在第二单元203中相应地含有发光二极管241至247，在第三单元204中相应地含有发光二极管271至277。
每一发光二极管的阳极端联接到另一支路中相应发光二极管的阴极端。这种联接还是由分流器来实现的，根据一个实施方案，该分流器含有另一发光二极管。依照该单元，分流器联接了第一支路与第二支路，其中该第二支路距第一支路为特定数目的支路远。在图4中所示的实施方案中，每一分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路2n-1个支路远，且n为单元号，范围为从1至K。
从而，在第一单元(n＝1)中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路21-1或一个支路远。例如，在图4所示布置的单元202中(单元202为第一单元，从而n＝1)，支路201(a)中发光二极管的阳极端通过分流器230联接到一个支路远的支路202(b)中的发光二极管211的阴极端。分流器另外还包括发光二极管220。
类似地，支路201(c)中发光二极管212的阳极端通过分流器232联接到一个支路远的支路201(d)中的发光二极管213的阴极端。分流器232另外还包括发光二极管222。另外，对于象202等每个单元，每个支路只包括一个联接该支路与相邻支路的分流器。例如，支路201(b)只包括分流器231，而支路201(c)只包括分流器232，以此类推。
在本实施例的第二单元(n＝2)中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中该第二支路距第一支路为22-1或二个支路远。例如，在图4所示布置的单元203中(单元203为第二单元，从而n＝2)，支路201(a)中发光二极管240的阳极端通过分流器260联接到两个支路远的支路201(c)中的发光二极管242的阴极端。分流器260另外包含发光二极管250。
类似地，支路201(e)中发光二极管244的阳极端通过分流器264联接到两个支路远的支路201(g)中的发光二极管246的阴极端。分流器264另外包含发光二极管254。另外，对于单元203，每个支路只包括一个联接到相邻支路的分流器。例如，支路201(b)只包括分流器261，而支路201(c)只包括分流器262，以此类推。
在该实施例的第三单元(n＝3)中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中该第二支路距第一支路23-1或四个支路远。例如，在图4中所示布置的单元204中(单元204为第二单元，从而n＝3)，支路201(a)中发光二极管270的阳极端通过分流器290联接到四个支路远的支路101(e)中的发光二极管274的阴极端。分流器290另外包括发光二极管280。
类似地，支路201(e)中发光二极管274的阳极端通过分流器294联接到四个支路远的支路201(a)中的发光二极管270的阴极端。分流器294另外包括发光二极管284。另外，对于单元204，每个支路只包括一个联接到相邻支路的分流器。例如，支路201(b)只包括分流器291，而支路201(c)只包括分流器292，以此类推。
如同前面结合图3中所示装置所讨论的一样，根据图4中所示布置而联接的发光二极管也具有高可靠性，这是因为，在开路故障情况下，整个支路不会因为该支路中一个发光二极管的故障而熄灭。实际上，电流通过分流器旁路了故障的发光二极管。例如，如果图4的发光二极管210故障，则电流依然通过支路231和发光二极管221流向(并从而点亮)发光二极管240和270。另外，电流依然从支路201(a)通过分流器230流向支路201(b)。
另外，在短路故障情况下，其它支路和分流器中的发光二极管不会因为一个支路中发光二极管的故障而熄灭。这是因为发光二极管不是并联的。例如，如果发光二极管210短路，电流则会流经没有压降的上面支路201(a)，并且也会流经分流器230中的发光二极管220。发光二极管220由于流过它的电流只减少了少许而保持点亮，而不象图2(b)的布置中所发生的那样。该单元中的其余发光二极管也保持点亮，因为仍然有电流经过支路201(b)～201(h)及相应的分流器而流经它们。
另外，发光二极管布置200也解决了现有技术的发光二极管布置所遇到的其它一些问题。由于结合图3中所示方案而讨论的一些原因，本发明的发光二极管布置200保证了该布置中的所有发光二极管具有相同的亮度，而不需要发光二极管具有严格匹配的正向电压特性。
图5示出了根据本发明的另一实施方案的、并且被一种照明系统所采用的发光二极管布置300。图5中所示的布置示出了发光二极管的级联单元302、303和304。如前所述，根据本发明的多种实施方案，任意数目的单元都可以呈级联地逐次相互联接。在下文中将要详细解释：在本实施方案中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路2K-n个支路远，其中K为该结构中单元的数目，且n为单元号。
与图3和4中所示布置相似，布置300的每一单元包含N个支路。在所示实施方案中，N＝8，从而布置300包含被标为支路301(a)至301(h)的8个支路。支路301(a)至301(h)最开始(也即在第一单元301之前)相应地通过电阻305(a)至305(h)而并联在一起。这些电阻优选地具有相同的电阻值，以保证通过每一支路获得相同的电流值。电源348给发光二极管提供电流。在布置300中最末的发光二极管的阴极端上采用了另外的电阻306(a)至306(h)。
每一支路都含有串联的发光二极管。每一支路中一组相应的发光二极管(连同下文将要详细解释的耦合分流器的发光二极管一起)定义为一个单元。从而，支路301(a)包含第一单元302中的发光二极管310、第二单元303中的发光二极管340和第三单元304中的发光二极管370，其中每一个均串联联接。另外，支路301(b)至301(h)相应地包含第一单元302中的发光二极管311至317，第二单元303中的发光二极管341至347，以及第二单元304中的发光二极管371至377。
每个发光二极管的阳极端联接到另一支路中发光二极管的阴极端。这种联接也是通过包含另一发光二极管的分流器来实现的。依照该单元，分流器联接了第一支路与第二支路，其中第二支路相距第一支路为特定数目个支路远。如前所述，每一分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路2K-n个支路远，其中K为该结构中单元的数目，而n为单元号。
从而，在第一单元(n＝1)中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路23-1个或四个支路远。例如，在图5所示布置的单元302中(单元302为第一单元，从而n＝1)，支路301(a)中发光二极管310的阳极端通过分流器330联接到四个支路远的支路301(e)中的发光二极管314的阴极端。分流器330另外还包括发光二极管320。
类似地，支路301(c)中发光二极管312的阳极端通过分流器332联接到四个支路远的支路301(g)中的发光二极管316的阴极端。分流器332还包括发光二极管322。另外，对于单元302，每个支路仅包含一个联接该支路与相邻支路的分流器联接。例如，支路301(b)只包含分流器331，而支路301(c)只包含分流器332，以此类推。
在该实施方案的第二单元(n＝2)中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路为23-2个或两个支路远。例如，在图5所示布置的单元303中(单元303为第二单元，从而n＝2)，支路301(a)中发光二极管340的阳极端通过分流器360联接到两个支路远的支路301(c)中的发光二极管342的阴极端。分流器360另外包含发光二极管350。
类似地，支路301(e)中发光二极管344的阳极端通过分流器364联接到两个支路远的支路301(g)中的发光二极管346的阴极端。分流器364另外包含发光二极管354。另外，对于单元303，每个支路仅包含一个联接该支路与相邻支路的分流器联接。例如，支路301(b)只包含分流器361，而支路301(c)只包含分流器362，以此类推。
在该实施方案的第三单元(n＝3)中，每个分流器联接了第一支路中发光二极管的阳极端与第二支路中发光二极管的阴极端，其中第二支路距第一支路为23-3个或一个支路远。例如，在图5所示布置的单元304中(单元304为第二单元，从而n＝3)，支路301(a)中发光二极管370的阳极端通过分流器390联接到一个支路远的支路301(b)中的发光二极管371的阴极端。分流器390另外包含发光二极管380。
类似地，支路301(e)中发光二极管374的阳极端通过分流器394联接到一个支路远的支路301(f)中的发光二极管375的阴极端。分流器394另外包含发光二极管384。对于如304一样的每个单元，每个支路只包含一个联接该支路与相邻支路的分流器联接。例如，支路301(b)只包含分流器391，而支路301(c)只包含分流器392，以此类推。
如前面结合图3和4中所示装置而讨论的一样，根据图5中所示布置进行联接的发光二极管也具有高可靠性，其原因是，在开路故障情况下，整个支路不会因为该支路中一个发光二极管的故障而熄灭。实际上，电流通过分流器旁路了故障的发光二极管。例如，如果图5的发光二极管310出现故障，则电流依然通过支路334和发光二极管324流向(并从而点亮)发光二极管340和370。另外，电流依然通过分流器330从支路301(a)流向支路301(e)。
另外，在短路故障情况下，其它支路和分流器中的发光二极管不会因为支路中一个发光二极管的故障而熄灭。这是因为发光二极管不是并联的。例如，如果发光二极管310短路，电流会流过没有压降的上面支路301(a)，并且也会流过分流器330中的发光二极管320。发光二极管320保持点亮是因为流经它的电流只减少了少许，而不象图2(b)的布置中所发生的一样。该单元中其它的发光二极管也保持点亮，因为电流通过支路301(b)至301(h)和相应的分流器而保持流通。
另外，发光二极管的布置300也解决了现有技术的发光二极管布置所遇到的其它一些问题。由于结合图3和4中所示布置而讨论的原因，本发明的发光二极管布置300保证了该布置中所有的发光二极管具有相同的亮度，而不需要发光二极管具有严格匹配的正向电压特性。
图6示出了根据本发明的另一种实施方案的、并且被一种照明系统所采用的发光二极管布置400。图6中所示出的布置示出了发光二极管的级联单元402、403和404。需要注意的是，根据本发明的多种实施方案，任意数目的单元都能呈级联地逐次相互联接。
支路401(a)至401(h)最开始(也即在第一单元之前)相应地通过电阻405(a)至405(h)并联在一起。这些电阻优选地具有相同的电阻值，以保证通过每一支路都获得相同的电流值。电源448给发光二极管提供电流。布置400在所示布置的最末发光二极管的阴极端采用了另外的电阻405(a)至405(h)。
在该实施方案中，布置400的每一单元包含N个输入节点端和N个输出节点端。由于单元呈级联式联接，所以第一单元的输出节点端对应于第二单元的输入节点端。在所示实施方案中，N＝8，从而布置400的每一单元包含8个输入节点端和8个输出节点端。在第一单元402中，输入节点端标示为输入节点端408(a)至408(h)，输出节点端标示为输出节点端438(a)至438(h)。在第二单元403中，输入节点端标示为节点端438(a)至438(h)(也即与前一单元的输出节点端相对应)，输出节点端标示为输出节点端468(a)至468(h)。最后在第三单元404中，输入节点端标示为节点端468(a)至468(h)(也即再次与前一单元的输出节点端相对应)，输出节点端标示为输出节点端499(a)至499(h)。
根据本实施方案，单元中每个输入节点端通过导电支路与两个输出节点端相联。其结果是，每一输出节点端也通过导电支路与两个输入节点端相联。在每个单元中，每个支路包含一个发光二极管。一组相应的发光二极管(连同下文将要解释的耦合分流器的发光二极管一起)定义了一个单元。下文将要详细解释：对于所有的单元，该结构上半部分中的每个输入节点端连同该结构下半部分中的每个相应输入节点端一起被联接到相同的相应输出节点端上。
在该实施方案的第一单元402中，支路409(a)至409(d)被定义为该结构的上半部分，而支路409(e)至409(h)被定义为该结构的下半部分。如前所述，该结构上半部分中的每个输入端连同下半部分中的相应输入端一起被联接到相同的两个输出端。从而，例如上半部分的被称为输入节点端408(a)的第一输入端和下半部分的相应第一输入节点端408(e)一起被联接到相同两个输出节点端上，也即输出节点端438(a)和438(b)。类似地，该结构上半部分的第二输入节点端连同下半部分的相应第二输入节点端一起，也即端子408(b)和408(f)一起被联接到被称为输出端438(b)和438(d)的两个相同输出节点端上，以此类推。
在第二单元403中，端子438(a)和468(a)～438(d)和468(d)相应定义为该结构的上半部分，而端子438(e)和468(e)～端子438(h)和468(h)相应定义为该结构的下半部分。如第一单元中一样，该结构上半部分中每个输入节点端连同下半部分中相应的输入节点端一起被联接到相同的输出节点端上。从而，例如上半部分被称为输入节点端438(a)的第一输入端和下半部分被称为输入节点端438(e)的相应输入节点端一起被联接到称为输出节点端468(a)和468(c)的两个相同输出节点端上。类似地，该结构上半部分和下半部分的被称为输入端438(b)和438(f)的第二输入节点端被联接到称为输出端468(b)和468(d)的两个相同输出节点端上，以此类推。
类似地，在第三单元404中，端子468(a)和499(a)～468(d)和499(d)被相应定义为该结构的上半部分，而端子468(e)和499(e)～端子468(h)和499(h)相应定义了该结构的下半部分。如同在第一单元中一样，该结构上半部分中每个输入节点端连同下半部分中相应输入节点端一起被联接到相同的输出节点端上。从而，例如上半部分被称为输入节点端468(a)的第一输入端和下半部分被称为输入节点端468(e)的相应输入节点端被联接到称为输出节点端499(a)和499(e)的两个相同输出节点端上。类似地，该结构上半部分和下半部分的被称为输入端468(b)和468(f)的两个输入节点端被联接到称为输出端499(b)和499(f)的两个相同输出端上，以此类推。
如前面结合图3至5中所示装置所讨论的一样，根据图6中所示布置进行联接的发光二极管也具有高可靠性，其原因是，在开路故障情况下，整个支路不会因为该支路中一个发光二极管的故障而熄灭。实际上，电流通过分流器旁路了故障的发光二极管。例如，如果图6的发光二极管410故障，电流则通过支路409(e)和发光二极管414依然流向(从而点亮)发光二极管440和470。另外，电流通过分流器430从支路401(a)依然流向发光二极管441和471。
另外，在短路故障情况下，其它支路和分流器中的发光二极管不会因为支路中一个发光二极管的故障而熄灭。这是因为发光二极管不是并联的。例如，如果发光二极管410短路，电流则会流过没有压降的上面支路401(a)，并且也会流过分流器430中的发光二极管420。发光二极管420保持点亮，因为流过它的电流只减少了少许，而不象图2(b)的布置中所发生的一样。单元中其余的发光二极管也保持点亮，因为电流通过支路401(b)至401(h)和相应的分流器而保持流通。
另外，发光二极管布置400也解决了现有技术的发光二极管布置所遇到的其它问题。由于结合图3至5中所示实施例而讨论的原因，本发明的发光二极管布置400保证了该布置中所有的发光二极管具有相同的亮度，而不需要发光二极管具有严格匹配的正向电压特性。
图7示出了根据本发明的另一实施方案的、并且被一种照明系统所采用的发光二极管布置500。图7中所示布置示出了发光二极管的级联单元502、503和504。如前面所示实施方案中一样，支路501(a)至501(h)最开始(也即在第一单元之前)相应地通过电阻505(a)至505(h)并联在一起。电源504给发光二极管提供电流。在布置500中最末端发光二极管的阴极端上采用了附加电阻505(a)至505(h)。
如先前图6中所示的一样，布置500的每个单元包括N个输入节点端和N个输出节点端。由于单元呈级联式联接，所以第一单元的输出节点端对应着第二单元的输入节点端。在所示实施方案中，N＝8，从而布置500的每个单元包括8个输入节点端和8个输出节点端。在第一单元502中，输入节点端被标为输入节点端508(a)至508(h)，而输出节点端被标为输出节点端538(a)至538(h)。在第二单元503中，输入节点端被标为节点端538(a)至538(h)  (也即与前一单元的输出节点端相对应)，而输出节点端被标为输出节点端568(a)至568(h)。最后，在第三单元504中，输入节点端被标为节点端568(a)至568(h)(也即再次与前一单元的输出节点端相对应)，而输出节点端被标为输出节点端599(a)至599(h)。
根据该实施方案，单元中每个输入节点端通过导电支路被联接到两个输出节点端上。其结果是，每个输出节点端也通过导电支路被联接到两个输入节点端上。在每个单元中，每个支路包括一个发光二极管。一组相应的发光二极管(连同下面将要详细解释的耦合分流器的发光二极管一起)定义为一个单元。下面将详细讨论：对于所有的单元，该结构上半部分中的每个输出节点端连同该结构下半部分中的相应输出节点端一起被联接到相同的输入节点端上。
在本实施方案的第一单元502中，支路509(a)至509(d)被定义为该结构的上半部分，而支路509(e)至509(h)被定义为该结构的下半部分。如前面所提到的一样，该结构上半部分中的每个输出节点端连同下半部分中的相应输出节点端一起被联接到相同的输入节点端上。从而，比如被称为输入端538(a)的上半部分第一输出端和被称为输出端538(e)的下半部分相应输出端被联接到称为输入端508(a)和508(e)的两个相同输入端上。类似地，该结构上半部分的第二输出节点端连同下半部分中的相应输出端一起，也即端子538(b)和538(f)一起联接到被称为输出端508(b)和508(f)的两个相同输出节点端上，以此类推。
在第二单元503中，端子538(a)和568(a)～538(d)和568(d)被相应地定义为该结构的上半部分，而端子538(e)和568(e)～端子538(h)和568(h)被相应地定义为该结构的下半部分。如同在第一单元中一样，该结构上半部分中的每个输出节点端连同下半部分中的相应输出节点端一起被联接到相同的输入节点端上。从而，例如被称为输出节点端568(a)的上半部分第一输出端和被称为输出节点端568(e)的相应下半部分输出端一起联接到被称为输入节点端538(a)和538(c)的两个相同输入节点端上。类似地，该结构上半部分和下半部分的第二输出端，也即输出端568(b)和568(f)联接到被称为输入端538(b)和538(d)的两个相同输入节点端上，以此类推。
另外，在第三单元504中，端子568(a)和599(a)～568(d)和599(d)相应被定义为该结构的上半部分，而端子568(e)和599(e)～端子568(h)和599(h)相应被定义为该结构的下半部分。如同在第一单元中一样，该结构上半部分中的每个输出节点端连同下半部分中的相应输出节点端一起被联接到相同的输入节点端上。从而，例如被称为输出节点端599(a)的上半部分第一输出端和被称为输出节点端599(e)的相应下半部分输出节点端一起联接到被称为输入节点端568(a)和568(b)的两个相同输入节点端上。类似地，被称为输出端599(b)和599(f)的、该结构上半部分和下半部分的第二输出节点端联接到被称为输入端568(c)和568(d)的两个相同输入节点端上，以此类推。
如结合前面的实施方案所讨论的一样，根据图7中所示布置进行联接的发光二极管也具有高可靠性，原因是在开路故障情况下，整个支路不会因为该支路中一个发光二极管的故障而熄灭。实际上，电流通过分流器旁路了故障的发光二极管。例如，如果图7的发光二极管510出现故障，电流则通过支路509(e)和发光二极管514依然流向(从而点亮)发光二极管540和570。另外，电流通过分流器530依然从支路501(a)流向发光二极管541。
另外，在短路故障情况下，其它支路和分流器中的发光二极管不会因为一个支路中的发光二极管故障而熄灭。这是因为发光二极管不是并联的。例如，如果发光二极管510短路，电流则会流过没有压降的上面支路501(a)，并且也会流过分流器530中的发光二极管520。发光二极管520保持点亮是因为流过它的电流只减少了少许，而不象图2(b)的布置中所发生的一样。单元中其余的发光二极管也保持点亮，因为电流通过支路501(b)至501(h)和相应的分流器而保持流通。
另外，发光二极管布置500也解决了现有技术的发光二极管布置所遇到的其它问题。由于结合前面的实施方案而讨论的原因，本发明的发光二极管布置500保证了布置中所有的发光二极管都具有相同的亮度，而不需要发光二极管具有严格匹配的正向电压特性，从而减少了合并操作所必需的额外制造费用和时间。
对于所示出和描述的本发明特殊实施方案，本领域技术人员显然可以对其作出一些修改和改进，但不会脱离本发明的范畴，因此应当理解，附属权利要求书包括所有属于发明精神和范畴的此类修改和改进。

Claims (12)

1.一种照明系统(100)包括：
电源；
多个导电支路(101)，该支路并联在所述电源上，并且每个所述的支路都包含至少一个发光二极管(110)；以及
多个分流器(130)，其中每个所述的分流器都联接了第一发光二极管(110)的阳极端与另一支路中相应发光二极管(112)的阴极端，使得一组相应的发光二极管连同其相应的耦合分流器一起定义了一个单元(102)，并且其中所述支路连同所述分流器一起被联接成特定的网格状布置。
2.如权利要求1所述的照明系统(100)，其中单元(102)呈级联布置地联接在一起，使得所述分流器(130)联接了第一发光二极管(110)的阳极端与距该第一发光二极管为2n个支路远的发光二极管(112)的阴极端，其中n为所述级联布置中的单元号。
3.如权利要求1所述的照明系统(200)，其中单元(202)呈级联布置地联接在一起，使得所述分流器(230)联接了第一发光二极管(210)的阳极端与距该第一发光二极管为2n-1个支路远的发光二极管(211)的阴极端，其中n为所述级联布置中的单元号。
4.如权利要求1所述的照明系统(300)，其中K个单元(302)呈级联布置地联接在一起，使得分流器(330)联接了第一发光二极管(310)的阳极端与距该第一发光二极管为2k-n个支路远的发光二极管(314)的阴极端，其中K为照明系统中的单元数目，而n为级联式布置中的单元号。
5.如权利要求1所述的照明系统(400)，其中每个单元都包含N个输入节点端(408)和N个输出节点端(438)。
6.如权利要求5所述的照明系统(400)，其中在每个所述的单元中，该结构上半部分中每个输入节点端(408)连同该结构下半部分中相应输入节点端(408)一起被联接到相同的输出节点端(438)上。
7.如权利要求5所述的照明系统(500)，其中在每个所述的单元中，该结构上半部分中每个输出节点端连同该结构下半部分中相应输出节点端一起被联接到相同的输入节点端上。
8.如权利要求1所述的照明系统(100)，其中所述的分流器(130)包含一个发光二极管(120)。
9.如权利要求1所述的照明系统(100)，其中支路(101)还包含一个电流调节元件。
10.如权利要求9所述的照明系统(100)，其中所述的电流调节元件为电阻。
11.如权利要求10所述的照明系统(100)，其中对于每个所述的支路(101)来说，所述电阻为第一个元件。
12.如权利要求10所述的照明系统(100)，其中对于每个所述的支路(101)来说，所述电阻为最后一个元件。
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