CN107393462B - 无线电源驱动之led结构及其显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于LED技术领域，具体为一种无线电源驱动之LED结构及其显示设备。此LED系利用外界的电场及磁场转化为工作电源后发光，LED内设置有驱动IC、接收单元及发光单元可直接固晶封装于LED壳体内，接收单元可用于接收电场、磁场及控制讯号，驱动IC中则设置有转换机制及驱动机制来控制发光单元，同时藉由内部各组件的排列配置，可组成紧密度高且无需有线电源之LED，并有效缩小使用空间并省却接脚来降低生产成本。

Description

无线电源驱动之LED结构及其显示设备
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种以电场或磁场驱动灯串和或显示屏之LED结构，可应用于各种的LED显示屏或灯串及特殊光影的显示效果。
背景技术
电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波 的形式传递能量和动量，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，电磁辐射的载体为光子，不需要依靠 介质传播，在真空中的传播速度为光速，电磁辐射系按照频率分类， 可包括有无线电波、微波、红外线、可见光、 紫外线、X射线和伽马射线，充斥在我们的周遭。
但目前大部分的能量传输，仍需仰赖有线***，例如以 LED 为例： LED 的工作电源仍需要连接到电池或是变压器结构，变压器结构庞大不易携带，而电池易因为氧化或是化学作用损坏造成环境污染，且电力的供应上有限制，且电池与 LED 的尺寸上还是有一定比例的差距，也容易产生防水及更换上种种的问题。
故如何将 LED 结构及其显示设备进一步加以改良，藉由电力来源的取得改善，来达到有效节约整体的空间运用并简化成为最精简的尺寸，实为一亟具产业价值之技术课题。
发明内容
如前所述目前 LED 结构运用电力上实有不便利的缺点，有鉴于此，本发明为求进一步改善，提供一种无线电源驱动之 LED 结构及其显示设备，其目的在于利用外界的电场及磁场转化为工作电源后提供给 LED 产生光源之用。
本发明提供的无线电源驱动之 LED 结构，该LED 结构包含有：
一接收单元，该接收单元更包含至少一高频天线，该接收单元用以接收一外界的电场及磁场与一无线控制讯号；
一驱动 IC ，该驱动 IC 与该接收单元相连接，该驱动 IC 用以将该电场及磁场转换为一工作电源，并依据该无线控制讯号加以运算生成一控制讯号；及
一发光单元，该发光单元更包含至少一LED 芯片，该发光单元用以接收该控制讯号后产生一光源。
本发明中，所述接收单元更包含一第一天线及一第二天线，该第一天线及该第二天线用以接收该电场及磁场及所述无线控制讯号。
本发明中，所述发光单元更包含有一红光(R) 、一绿光(G)及一蓝光(B)芯片。
本发明中，所述驱动IC 更包含有：
一电力单元，该电力单元用以将该电场及磁场转换为该工作电源；
一解调变单元，该解调变单元与该电力单元连接，该解调变单元用以将所述无线控制讯号加以放大并解调变为该控制讯号；
一编码单元，该编码单元与该解调变单元连接，该编码单元用以辨识及编成该LED 之一网际协议地址（IP Address）；及
一控制单元，该控制单元与该编码单元连接，该控制单元用以计数及暂存信息，并将该控制讯号传送至该发光单元。
本发明中，所述电力单元更包含有：
一检波器，该检波器与该接收单元连接，该检波器用以对该电场及磁场进行检波后转换成该工作电源；
一比较电路，该比较电路与该检波器连接，该比较电路用以比较该电场及磁场的强度；
一储存单元，该储存单元与该比较电路连接，该储存单元用以储存该工作电源；及
一稳压电路，该稳压电路与该储存单元连接，该稳压电路用以调控该工作电源之一误差幅度。
本发明中，所述解调变单元更包含有：
一振荡器，该振荡器与该电力单元连接，该振荡器用以产生一振荡频率；
一运算放大器，该运算放大器与该振荡器及该接收单元连接，该运算放大器用以放大该无线控制讯号；及
一解调变电路，该解调变电路与该运算放大器连接，该解调变电路用以将该无线控制讯号加以解调变为该控制讯号。
本发明中，所述编码单元更包含有：
一逻辑单元，该逻辑单元与该解调变单元连接，该逻辑单元用以辨识及控制该控制讯号；
一位置编码器，该位置编码器与该逻辑单元连接，该位置编码器用以编成该 LED之网际协议地址（IP Address）；及
一位置缓存器，该位置缓存器与该位置编码器连接，该位置缓存器用以暂存该网际协议地址（IP Address）并传送至该逻辑单元。
本发明中，所述控制单元更包含有：
一计数缓存器，该计数缓存器与该编码单元连接，该计数缓存器用以计数、位移并暂存该控制讯号；
一数据缓存器，该数据缓存器与该计数缓存器连接，该数据缓存器用以暂存该LED 之信息；及
一输出缓存器，该输出缓存器与该数据缓存器连接，该输出缓存器用以暂存该控制讯号并传送至该发光单元。
本发明中，所述无线控制讯号更为一脉冲宽度变调 (PWM) 控制讯号。
本发明还提供一种无线电源驱动 LED 结构组成之显示设备，该显示设备包含有：
复数个 LED 结构，该 LED 结构更包含有：
一接收单元，该接收单元更包含至少一高频天线，该接收单元用以接收一外界的电场及磁场与一无线控制讯号；
一驱动 IC ，该驱动 IC 与该接收单元相连接，该驱动 IC 用以将该电场及磁场转换为一工作电源，并依据该无线控制讯号加以运算生成一控制讯号；
一发光单元，该发光单元更包含至少一 LED 芯片，该发光单元用以接收该控制讯号后产生一光源；及
至少一主控制端，该主控制端用以对应该 LED 结构发射该无线控制讯号。
本发明中，所述主控制端更为一流动应用程序(APP)或是一个头端的发射模块组成。
本发明中，LED 内设置有驱动单元、接收单元及发光单元，直接固晶封装于 LED壳体内，接收单元可用于接收电场、磁场及控制讯号，驱动单元中则设置有转换机制及驱动机制来控制发光单元，同时藉由内部各组件的排列配置，可组成紧密度高且无需有线电源之 LED ，并有效缩小使用空间并省却接脚来降低生产成本 。
附图说明
图1为本发明 无线电源驱动之 LED 结构 的***示意 (1) 图。
图2为本发明 无线电源驱动之 LED 结构 的***示意 (2) 图。
图3为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC正面 示意图。
图4为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC背面 示意图。
图5为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的封装结构 示意图。
图6为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC ***架构 (1) 图。
图7为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC ***架构 (2) 图。
图8为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC ***架构 (3) 图。
图9为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC ***架构 (4) 图。
图10为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC ***架构 (5) 图。
图11为本发明 无线电源驱动之 LED 结构之显示设备实施架构 图。
图中标号：1无线电源驱动之LED，2电磁波来源端，3主控制端，10驱动IC，11电力单元，12解调变单元，13编码单元，14控制单元，20发光单元，21第一LED芯片，22第二LED 芯片，23第三LED芯片，30接收单元，31第一天线，32第二天线，101第一连接端，102第二连接端，111检波器，112比较电路，113储存单元，114稳压电路，121振荡器，122运算放大器，123解调变电路，131逻辑单元，132位置编码器，133位置缓存器，141计数缓存器，142数据缓存器，143输出缓存器， G接地端。
具体实施方式
根据本发明所揭示无线电源驱动之LED 结构，请先参阅图1所示，其为本发明无线电源驱动之LED结构的***示意(1)图。
本发明所揭示无线电源驱动之 LED 结构，其中 LED 结构中包含有驱动 IC10 、发光单元 20 及接收单元 30 ，接收单元 30 用以接收外界的电场及磁场与无线控制讯号后传送到驱动 IC10 ，驱动 IC10 则将电场及磁场转换为工作电源，并依据无线控制讯号加以运算生成控制讯号后传送到发光单元 20 ，发光单元 20 则依据控制讯号来产生光源，发光单元可为任何光色的 LED 芯片，当然在不违反同一发明精神下，实施态样更可以有以下变化，其中接收单元 30 更包含第一天线 31 及第二天线 32 ，第一天线 31 用以接收外界电场及磁场，第二天线 32 用以接收无线控制讯号，而发光单元 20 可以包含至少一个 LED 芯片，图中则包含有第一 LED 芯片 21 、第二 LED 芯片 22 及第三 LED 芯片 23 ，前述的实施态样请参照图2所示，其为本发明 无线电源驱动之 LED 结构 的***示意(2)图。
接下来请继续参照图3，系为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC正面示意图；其中第一LED 芯片21 、第二LED 芯片 22 及第三LED 芯片 23 ，则分别设置有第一电极及第二电极，图中可以看出第一LED 芯片 21 、第二LED 芯片 22 及第三LED 芯片23直接黏贴固定在驱动IC10 之上，并与驱动IC10 的控制端电性连接，而驱动IC10 背面则设置有第一连接端 101 及第二连接端 102 ，可用于与接收单元 30 电性连接后，然后灌入可透光材质的混光胶完成封装，如此则可减少接脚打线接合 (wire bonding) 的数量，前述前构可参照图4，系为本发明 无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC背面 示意图。
接下来请继续参照图5，系为本发明无线电源驱动之LED 结构的封装结构示意图；前述实施例中的无线电源驱动之LED1结构不需任何对外的接脚，LED结构之中包含有：驱动IC10 、发光单元及接收单元设置于壳体内部，驱动 IC10 则直接黏贴于壳体之内，并与接收单元电性连接，接收单元可包含有第一天线31及第二天线32，可选用体积微小的透明导电片ITO来制作为高频天线，发光单元可包含至少一个 LED 芯片，实施例中有第一 LED 芯片 21、第二 LED 芯片 22 及第三 LED 芯片 23 ，可分别为红光 (R) 芯片、绿光 (G) 芯片及蓝光 (B) 芯片，则直接黏贴固定在驱动 IC10 之上，并与驱动 IC10 的控制端电性连接，然后灌入可透光材质的混光胶完成封装。
接下来请继续参照图6，系为本发明 无线电源驱动之 LED 结 构的驱动IC ***架构(1)；本发明无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC10中可包含有：电力单元11、解调变单元 12 、编码单元13 及控制单元14 ，电力单元11 用以连接第一天线31 ，以将电场及磁场转换为工作电源，而解调变单元12 则与电力单元11 及第二天线32 连接，解调变单元12用以将无线控制讯号加以放大并解调变为一控制讯号，编码单元13 则与解调变单元12 连接，编码单元13 用以辨识及编成 LED 之网际协议地址（IP Address），控制单元14 与编码单元13 连接，控制单元14 则用以计数及暂存LED 之信息，并将控制讯号传送至发光单元。
请继续参照图7，为本发明无线电源驱动之 LED 结构的驱动IC***架构(2)图；本发明无线电源驱动之LED结构的 电力单元11 中可 包含有：检波器111 、比较电路112 、储存单元113 及稳压电路114 ，其中检波器111 与接收单元之第一天线31 连接，检波器111用于对电场及磁场扫频并进行检波后转换成一工作电源，比较电路112 与检波器111 连接，比较电路 112 用以来比较所接收到各电场及磁场的强度，而储存单元113 与比较电路112 连接，储存单元113 可为一电容用于储存工作电源，而稳压电路114 与储存单元 113连接，稳压电路 114 则用以稳定工作电源，使工作电源不会超过误差幅度来保护驱动 IC及发光单元。
接下来请继续参照图8，系为本发明本发明 无线电源驱动之 LED 结 构的驱动IC***架构 (3) 图；本发明无线电源驱动之 LED 结构的 解调变单元 12 中包含有：振荡器121 、运算放大器 122 及解调变电路 123 ，振荡器 121 与电力单元 11 连接，振荡器121 用以产生 LED 内部工作所需的振荡频率，而运算放大器 122 与振荡器 121 及第二天线 32 连接，运算放大器 122 则用于放大由第二天线 32 所接收的无线控制讯号，解调变电路 123 与运算放大器 122 连接，解调变电路 123 用以将无线控制讯号加以解调变为 LED 内部的控制讯号。
接下来请继续参照图9，系为本发明本发明 无线电源驱动之LED结构的驱动IC***架构 (4)图；本发明无线电源驱动之LED结构的编码单元13中包含有：逻辑单元131、位置编码器 132及位置缓存器133，其中逻辑单元131与解调变单元12连接，逻辑单元131用以辨识及控制此控制讯号，位置编码器132则与逻辑单元131连接，位置编码器132用以编成 LED之一网际协议地址（IP Address），位置缓存器133与位置编码器132连接，位置缓存器133用以暂存此LED之网际协议地址（IP Address）并传送至逻辑单元131之中。
接下来请继续参照图10，系为本发明本发明 无线电源驱动 之 LED 结构的驱动IC ***架构 (5) 图；本发明无线电源驱动之 LED 结构的 控制单元 14 中包含有：计数缓存器 141 、数据缓存器 142 及输出缓存器143 ，计数缓存器141 与编码单元13 连接，计数缓存器141 用以计数、位移并暂存此控制讯号，数据缓存器142 与计数缓存器141 连接，数据缓存器142用以暂存LED之信息，而输出缓存器143与数据缓存器142连接，输出缓存器143用以暂存控制讯号并传送至发光单元20，藉由对第一LED 芯片21 、第二 LED芯片22及第三 LED 芯片23的电流控制，可以对红光(R)芯片、绿光(G)芯片及蓝光(B)芯片产生出不同的混光效果。
接下来请继续参照图11，系为本发明 无线电源驱动之LED结构之显示设备实施架构 图；图中可以看出复数个 无线电源驱动之LED1结构可以组成一显示设备 ，此显示设备中的LED则完全不需仰赖线路来取得工作电源，而可以直接对电磁波来源端2来接收外部的电场或磁场，并进行扫频来选择强度最大的来源端接收后，将外部的电场或磁场检波转换成为LED的工作电源，而显示设备的操控则视主控制端3所发射的无线控制讯号，其中主控制端3可以是通讯装置中的流动应用程序(APP)，或是一个头端的发射模块 。
透过 主控制端3发射的无线控制讯号 ，可以使显示设备达成以下变化：单色光源控制 (红、绿、蓝、黄、白等光源)、亮度明暗调整、色泽变换(快速及慢速)、闪动及渐变等，甚至 可利用脉冲宽度变调(PWM)方式来操控多数的LED组成 显示设备，由于各无线电源驱动之LED1的驱动IC中都设置有内建IP，所以可以达成DMX的控制处理，或是将各LED视为像素来达成操控屏幕一样的原理。
故运用本发明所揭露的 无线电源驱动之 LED 结构，可组成大型的LED显示设备或是灯串，其中各LED之间更利用内建IP以无线级联控制方式连接，并依实际需要分别实现无线设置及无线操控的应用形式，弹性满足市场需要，无线控制讯号可从外部连接大型的主控制端来产生，控制讯号中包含有控制红光(R)、绿光(G)及蓝光(B)芯片的串行数据，而使各 LED 同步运作的振荡周期则由驱动IC自行震荡产生，并运用脉冲宽度变调（PulseWidth Modulation；PWM）方式对 LED 芯片进行控制；透过前述的方式，设计者即可连接多量的 LED 来形成大型显示设备，不需担心有线电力连接铺设的问题，且本发明之 LED 内建有整合驱动机制的驱动 IC 且不需对外接脚，所以可有效的缩减各LED之间距，让各 LED之间的排列更紧密，进而使大型显示屏呈现出更细致的图像。
虽然本发明以前述之较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，如 LED的型态可以是圆型、椭圆型、圆柱型、方型或SMD型态，又或是LED的光色亦不以全彩为限，其单色 LED亦可运用本发明来达成封装及组成显示***，又或是无线控制讯号可以是蓝芽或是WIFI等各种型式，而外界电场及磁场之频率可为 900M、1800M或是2.4Ghz，但并不以特定频率为限；因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (6)

1. 一种无线电源驱动之LED结构，其特征在于，该LED 结构包含有：
一接收单元，该接收单元更包含至少一高频天线，该接收单元用以接收一外界的电场及磁场与一无线控制讯号；
一驱动 IC ，该驱动 IC 与该接收单元相连接，该驱动 IC 用以将该电场及磁场转换为一工作电源，并依据该无线控制讯号加以运算生成一控制讯号；及
一发光单元，该发光单元更包含至少一LED 芯片，该发光单元用以接收该控制讯号后产生一光源；
其中，所述接收单元包含一第一天线及一第二天线，该第一天线及该第二天线用以接收该电场及磁场及所述无线控制讯号；
所述驱动IC 包含有：
一电力单元，该电力单元用以将该电场及磁场转换为该工作电源；
一解调变单元，该解调变单元与该电力单元连接，该解调变单元用以将所述无线控制讯号加以放大并解调变为该控制讯号；
一编码单元，该编码单元与该解调变单元连接，该编码单元用以辨识及编成该 LED 之一网际协议地址；及
一控制单元，该控制单元与该编码单元连接，该控制单元用以计数及暂存信息，并将该控制讯号传送至该发光单元；
所述电力单元包含有：
一检波器，该检波器与该接收单元连接，该检波器用以对该电场及磁场进行检波后转换成该工作电源；
一比较电路，该比较电路与该检波器连接，该比较电路用以比较该电场及磁场的强度；
一储存单元，该储存单元与该比较电路连接，该储存单元用以储存该工作电源；及
一稳压电路，该稳压电路与该储存单元连接，该稳压电路用以调控该工作电源之一误差幅度；
所述解调变单元包含有：
一振荡器，该振荡器与该电力单元连接，该振荡器用以产生一振荡频率；
一运算放大器，该运算放大器与该振荡器及该接收单元连接，该运算放大器用以放大该无线控制讯号；及
一解调变电路，该解调变电路与该运算放大器连接，该解调变电路用以将该无线控制讯号加以解调变为该控制讯号；
所述编码单元包含有：
一逻辑单元，该逻辑单元与该解调变单元连接，该逻辑单元用以辨识及控制该控制讯号；
一位置编码器，该位置编码器与该逻辑单元连接，该位置编码器用以编成该 LED 之网际协议地址；及
一位置缓存器，该位置缓存器与该位置编码器连接，该位置缓存器用以暂存该网际协议地址并传送至该逻辑单元。
2. 如权利要求1所述的无线电源驱动之 LED 结构，其特征在于，所述发光单元包含有一红光(R) 、一绿光(G)及一蓝光(B) LED芯片；依次记为第一 LED 芯片、第二 LED 芯片及第三 LED 芯片 ；并分别设置有第一电极及第二电极；第一 LED 芯片、第二 LED 芯片 及第三 LED 芯片直接黏贴固定在驱动 IC之上，并与驱动 IC1的控制端电性连接，而驱动 IC背面则设置有第一连接端 及第二连接端 ，用于与接收单元 电性连接后，然后灌入可透光材质的混光胶完成封装，如此可减少接脚打线接合的数量。
3. 如权利要求2所述的无线电源驱动之 LED 结构，其特征在于，所述控制单元包含有：
一计数缓存器，该计数缓存器与该编码单元连接，该计数缓存器用以计数、位移并暂存该控制讯号；
一数据缓存器，该数据缓存器与该计数缓存器连接，该数据缓存器用以暂存该 LED 之信息；及
一输出缓存器，该输出缓存器与该数据缓存器连接，该输出缓存器用以暂存该控制讯号并传送至该发光单元；藉由对第一 LED 芯片、第二 LED 芯片 及第三 LED 芯片的电流控制，对红光 (R) 芯片、绿光 (G) 芯片及蓝光 (B) 芯片产生出不同的混光效果。
4. 如权利要求3所述的无线电源驱动之 LED 结构，其特征在于，所述无线控制讯号为一脉冲宽度变调PWM控制讯号。
5. 一种由权利要求1-4之一所述的无线电源驱动之 LED 结构组成的显示设备，其特征在于，该显示设备包含有：
复数个 LED 结构，该 LED 结构更包含有：
一接收单元，该接收单元更包含至少一高频天线，该接收单元用以接收一外界的电场及磁场与一无线控制讯号；
一驱动 IC ，该驱动 IC 与该接收单元相连接，该驱动 IC 用以将该电场及磁场转换为一工作电源，并依据该无线控制讯号加以运算生成一控制讯号；
一发光单元，该发光单元更包含至少一 LED 芯片，该发光单元用以接收该控制讯号后产生一光源；及
至少一主控制端，该主控制端用以对应该 LED 结构发射该无线控制讯号。
6.如权利要求5所述的显示设备，其特征在于，所述主控制端为一流动应用程序APP或是一个头端的发射模块。
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