CN101411244B - 发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有电子驱动器(10)和平面发光元件(20)的发光器件(1)，其中驱动器(10)与电源(2)和发光元件(20)连接，其中具有内部电容(21)的所述发光元件(20)连接到所述驱动器(10)，使得所述内部电容(21)用作驱动器(10)的无源输出滤波器。

Description

发光器件
本发明涉及发光器件，其具有驱动器以及带有内部电容的平面发光元件。
已知无源滤波器的集成是高度集成电子电路的关键技术，因为无源滤波器通常需要常规电路的超过2/3的空间。其对于诸如薄平显示器(等离子体显示器、LCD显示器等)之类的需要超薄构造高度的应用来说是尤其必要的。在多种已知的诸如移动通信设备之类的电气设备中，要求不同于例如从电池提供的DC电压的电压。为了有效地转换该电压，特别使用像电容器和电感器那样的无源滤波器。例如，使用薄表面安装(SMT)电感器。这样的SMT电感器通常配备有带触点的塑料固定装置以便将器件安装到印刷电路板(PCB)。
EP05106924.3公开了一种带具有多层结构的密封集成驱动器的发光器件，其中无源滤波器是完全集成的。实现了具有包括LC(L代表电感器，C代表电容器)组合的集成无源滤波器的扁平驱动器。
WO 86/05304公开了一种用于电致发光器件的低压功率源功率逆变器。
EP 0492362公开了一种用于电致发光元件的驱动电路。
US 2003/0071821公开了用于发射显示器的亮度补偿。
US 6351204公开了一种薄磁性元件和变压器。
本发明的目的是改进上述发光器件。特别地，本发明的目的是提供具有减小的厚度的发光器件。
这个目的是通过由本发明的权利要求1所教导的发光器件来实现的。
相应地，提供了具有驱动器和平面发光元件的发光器件。所述驱动器使得可用电源电压适应发光元件的要求的电流。该驱动器呈扁平状，包括多层结构，并且可以与电源相连，而且连接到发光元件的背面，其中具有内部电容的该发光元件连接到所述驱动器，使得内部电容用作驱动器的无源输出滤波器。
本发明的基本思想之一基于这样的事实：发光元件的内部电容的利用允许消除或约简(reduction)驱动器的无源输出滤波器，所述驱动器包括电子驱动器电路。通过这种方式，可以实现利用扁平驱动器的具有优化形状因素的发光器件***。输出电容的消除或约简减少了驱动器的部件数或者其体积和重量。因此，实现了高功率密度、低制造成本以及提高了的可靠性。
优选地，所述内部电容用作驱动器输出滤波器的一部分。在所述发光器件的一个优选实施例中，驱动器的无源输出滤波器为电感器和/或电容器。有利的是，呈扁平形状的该驱动器包括多层结构，其中电感器包括具有第一侧面和第二侧面的基底、绕组和软磁芯，其中绕组嵌入在基底中，其中磁芯包括设置在基底第一侧面上的第一软磁片以及设置在基底第二侧面上的第二软磁片，使得绕组至少部分地由第一软磁片和第二软磁片所覆盖。因此，可以提供具有集成绕组的非常薄的驱动器。此外，依照本发明的这个示例性实施例的驱动器设计简单，其可以以降低的成本来制造。无需提供特殊形状的鼓芯。这使得依照本发明的驱动器适用于批量制造。此外，有利的是，由于所述电感器的磁芯包括设置在基底上的软磁片这一事实，该电感器是非常可靠的。由于在电感器和基底之间无需焊接连接这一事实，同样可以提供提高了的可靠性。
依照本发明的一个优选实施例，在第一软磁片和基底的第一侧面之间以及在第二软磁片和基底的第二侧面之间提供了绝缘层。这些软磁片可以由诸如μ金属、无定形金属或纳米晶体(nanocristaline)金属之类的高渗透性金属制成。此外，像铁氧体聚合化合物(FPC)、粉末铁芯或者烧结铁氧体片之类的材料也是可能的。金属片的厚度可以非常薄，例如处于20μm到500μm的范围内。
依照本发明的这个优选实施例，发光元件是有机发光二极管(OLED)。OLED是大面积器件，具有非常薄的有机层。因此，所述OLED的内部电容相对较大。该内部电容处于10pF/mm2到1000pF/mm2的范围内。结果，可以实现驱动器输出电容的至少实质性的约简。OLED的关键的区别性益处是非常薄而平的形状因素。优选地，驱动器连接到所述OLED的背面。在本发明的功能结果中，可以通过构造驱动器来将可使得OLED可弯曲或能变形这一技术事实用于区分这个特征，所述驱动器正如该OLED一样可弯曲或能变形。因此，整个发光器件最终变得可弯曲或能变形，这对于大量可能的技术应用而言是很大的优点。扁平构造和高柔性的组合导致非常扁平而有效的器件。
电容与OLED的接通状态特性结合导致时间常数为τOLED的自放电，所述时间常数处于大约50ns到25μs的范围内。因此，OLED驱动器可以是一种开关模式电源，以获得高的效率。该驱动器可以安装在OLED的背面，以实现优良的形状因素。本发明的另一个优点在于，覆盖大面积的灯包括一个大的瓦状物或者若干小的单元(cell)。本发明允许为每个单一OLED瓦状物配备一个扁平驱动器或者为每个OLED单元配备其自身的扁平驱动器。这些单元可以并联、串联或者以两者的组合来连接。
优选地，形成的发光元件、驱动器及其元件如此之薄，以致于它们可弯曲或者能变形。有利的是，本发明可以应用到许多不同的拓扑结构。有利的是，所述驱动器包括DC-DC转换器。对于高于OLED的二极管电压的电源电压而言，可以应用具有电流控制的降压转换器。对于低于所述二极管电压的电源电压而言，可以应用具有电流控制的升压转换器。对于大的电源电压和二极管电压之差而言，可以使用具有集成变压器的反激式(fly-back)转换器。像升降压式转换器、前向转换器、SEPIC转换器、Cùk转换器、推挽式转换器、半桥转换器、全桥转换器或者谐振转换器那样的其他可能的转换器可以加以应用。每种转换器都可以配备控制级，使得每个OLED单元的输出可以加以单独的控制。这对于使用发明有关的OLED进行调光和颜色控制而言是重要的。所述扁平驱动器包括无源输出滤波器以降低输出的电压和电流纹波。电容和电感与OLED驱动器的开关频率结合决定所述电压纹波。这意味着对于给定的开关频率而言，可以设计输出电容性滤波器或者电感性/电容性滤波器，使得最大可允许电压纹波不被超过。已经发现，高的开关频率允许通过利用内部OLED电容来消除输出电容。这些频率取决于所使用的照明器件。对于较低的开关频率而言，不可能完全消除输出电容，而是部分地消除输出电容。通过这种方式，实现了具有优良性状因素的高功率密度驱动器。
依照本发明的发光器件可以用于各种***中，这些***中有家庭应用***、商店照明***、住宅照明***、重点照明(accentlighting)***、聚光照明***、光纤应用***、投影***、自照亮显示***、分段显示***、报警符号***、医疗照明应用***、移动电话显示***、指示器符号***、装饰照明***或者诸如织物和其他穿戴物之类的柔性环境中的电子***。
上述部件以及要求权利保护的部件和在所描述的实施例中依照本发明使用的部件不受关于其尺寸、形状、材料选择和技术构思的任何特殊例外的影响，从而可以不受限制地应用相关领域中的已知选择准则。
从属权利要求以及各附图的下列描述中公开了本发明的另外的细节、特性和优点，这些附图以示例性方式示出了依照本发明的发光器件的优选实施例。
图1示出了依照本发明第一实施例的发光器件的纯示意性视图，
图2示出了发光器件的一个实施例，其中包括该发光器件的驱动器，
图3示出了发光器件的另一个实施例，其中包括该发光器件的驱动器，
图4示出了用于本发明的发光器件的驱动器的纯示意性视图，以及
图5示出了驱动器与发光器件的OLED的可能的连接。
图1说明了具有驱动器10和平面发光元件20的发光器件1。所述发光器件1向底部发出光。依照这个示出的实施例，平面发光元件20是OLED。完整的发光器件1可以包括分层设置的能变形/可弯曲的层。
图4示出了所述驱动器10的一个可能的实施例。驱动器10呈扁平状，包括多层结构。此外，驱动器10具有一个无源输出滤波器11a，以便使得可用电源电压适应发光元件20的要求的电流。输出滤波器11a是电感器11a，其包括具有第一侧面和第二侧面的基底12。在基底12内，提供了两个绕组15。绕组15嵌入在基底12中，并且因而形成基底12的组成部分。电感器11a的芯由设置在基底12的第一和第二侧面上的软磁金属片13、14形成，使得绕组15至少部分地由软磁片13、14覆盖。
基底12是诸如挠曲(flex)箔之类的柔性基底，由于使用了软磁片13、14而不是本领域中已知的烧结铁氧体这一事实，因而可以提供可弯曲和能变形的电感器11a。柔性进一步通过磁芯(即软磁片13、14)具有非常小的厚度这一事实而改善。
如图4所示，在第一软磁片13和基底12的第一侧面之间以及在第二软磁片14和基底12的第二侧面之间提供了绝缘层16。绕组15集成在柔性聚酰亚胺基底中。电感器绕组15由压到基底12上的铜层制成螺旋绕组。为了提高软磁片13、14到挠曲箔12的表面的粘性，可以在压到基底12上的软磁片13、14的对应表面上进行硅酸盐化。在图4的所示驱动器10的右侧上，示出了像控制器18和金属氧化物半导体场效应晶体管17那样的另外的电子部件。
图2示出了发光器件1的一个实施例，其中驱动器10与电源2和OLED 20连接。驱动器10包括与控制器18连接的金属氧化物半导体场效应晶体管17。此外，驱动器10包括作为电感器11a的一个无源输出滤波器11a以及作为电容器的第二无源输出滤波器11b。驱动器10与所述OLED连接。在发光器件1的操作中，内部电容21用作附加的无源滤波器。有利的是，通过使用OLED 20的内部电容21，所述驱动器10的输出滤波器电容的约简可以显著地降低。通过这种方式，可以实现利用所述驱动器10的具有优化形状因素(即薄、扁平和/或能变形的)的发光器件1。
图3示出了本发明的另一个实施例，其中可以完全地消除所述驱动器10的输出滤波器电容。
在这种情况下，所述驱动器10只包括一个无源输出滤波器11a，其为电感器11a。像图2中一样，驱动器10与电源2和OLED 20连接。图3中未明确示出的OLED 20的内部电容的量足以完全消除驱动器10的无源输出电容。
驱动器10向OLED 20馈电，所述OLED 20可以是单个OLED 20、一串串联的OLED 20(图5b)、一级(stag)并联的OLED(图5c)或者OLED 20网络(图5d和图5e)。OLED 20的串联和并联连接没有明显改变总体时间常数。优选地，OLED 20由DC电压或电流供电。因此，驱动器10将源电压或电流转换成经过调节的DC电压或电流。
附图标记列表
1    发光器件
2    电源
10   驱动器
11a  无源输出滤波器，电感器
11b  无源输出滤波器，电容器
12   基底
13   第一软磁片
14   第二软磁片
15   绕组
16   绝缘层
17   金属氧化物半导体场效应晶体管
18   控制器
20   发光元件，有机发光二极管OLED
21   发光元件的内部电容

Claims (9)

1.一种具有驱动器(10)和平面发光元件(20)的发光器件(1)，
其中所述驱动器(10)呈扁平状，包括多层结构，并且连接到所述发光元件(20)的背面，并且
其中具有内部电容(21)的所述发光元件(20)连接到所述驱动器(10)，使得所述内部电容(21)用作所述驱动器(10)的无源输出滤波器。
2.如权利要求1所述的发光器件(1)，其特征在于，所述驱动器(10)包括无源输出滤波器(11a，11b)，其中所述内部电容(21)用作所述驱动器(10)的无源输出滤波器(11a，11b)的一部分。
3.如权利要求2所述的发光器件(1)，其特征在于，所述驱动器(10)的无源输出滤波器(11a，11b)还包括电感器(11a)，或者所述驱动器(10)的无源输出滤波器(11a，11b)还包括电感器(11a)和电容器(11b)。
4.如权利要求3所述的发光器件(1)，其特征在于，所述电感器(11a)包括具有第一侧面和第二侧面的基底(12)、绕组(15)以及软磁芯，其中所述绕组(15)嵌入在基底(12)中，其中所述磁芯包括设置在所述基底(12)的第一侧面上的第一软磁片(13)以及设置在所述基底(12)的第二侧面上的第二软磁片(14)，使得所述绕组(15)至少部分地由第一软磁片(13)和第二软磁片(14)所覆盖。
5.如权利要求4所述的发光器件(1)，其特征在于，在第一软磁片(13)和所述基底(12)的第一侧面之间以及在第二软磁片(14)和所述基底(12)的第二侧面之间设置有绝缘层(16)。
6.依照前面任何一项权利要求所述的发光器件(1)，其特征在于，所述发光元件(20)是OLED。
7.依照权利要求1-5中的任何一项所述的发光器件(1)，其特征在于，所述发光元件(20)是一串串联的发光元件(20)、一堆并联的发光元件(20)或者发光元件(20)网络。
8.依照权利要求1-5中的任何一项所述的发光器件(1)，其特征在于，所形成的发光元件(20)、驱动器(10)及其元件(11a，11b，12，13，14，15，16)薄到使得它们是可弯曲或能变形的。
9.依照权利要求1-5中的任何一项所述的发光器件(1)，其特征在于，内部电容(21)处于10pF/mm2到1000pF/mm2的范围内。
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