用於大面積固態led的電子驅動器設備的製作方法

2023-07-25 20:08:36 2

專利名稱：用於大面積固態led的電子驅動器設備的製作方法
用於大面積固態LED的電子驅動器設備
背景技術：
照明裝置用於對建築物、道路照明，並且用於其他面積照明應用中以及多種標牌和光顯示應用。對於此類照明系統應用，大面積固態裝置，如有機發光二極體(OLED)正在變得越加流行。這些照明裝置的商業可行性取決於服務壽命的長度，並且因此，期望改善OLED和其他大面積固態照明裝置的操作狀況，以便延長可使用的裝置的使用壽命。而且，串聯連接的OLED常常在啟動過程中遭受發光不一致的個別元件的影響。因此，還需要改進的OLED驅動器設備和技術來控制一致性發光、閃爍和緩解過早裝置劣化。

發明內容
本發明公開提供用於對OLED和其他大面積固態光源供電的驅動器和方法，其中可以選擇性地引入電感與光源負載電路串聯以實現自適應電感控制，從而衰減初始裝置加電期間的過大電流和/或減輕光閃爍問題。提供一種電子驅動器設備，其包括如DC源的電源，連同具有在電源與大面積固態光源之間耦合的電感的可開關電感電路。為一種開關電路提供一個或多個開關裝置以在第一狀態中選擇性地旁路電感以及在第二狀態中允許電流經由該電感從電源傳遞到光源。該驅動器還包括控制組件或控制器，在初始對光源施加功率時的整個或部分的啟動周期期間將開關裝置保持在第二狀態。一些實施例包括在電源與可開關電感電路之間耦合的電源開關，其中該控制器在操作電源開關以對光源施加功率之前連接電源電路中的電感。在一個實施例中，該控制器在將電源開關置於第一狀態之後以非零時間旁路電感，以及在其他實施例中，該控制器根據來自反饋電路的信號旁路電感。某些實施例中的可開關電感電路包括兩個或兩個以上電感，這兩個或兩個以上電感在啟動周期期間可被控制器個別地耦合。而且，該控制器還可操作以根據反饋信號選擇性地在後續操作期間在電路中包括電感，例如以便解決感測到的閃爍狀況。提供一種用於對大面積固態光源供電的方法，其包括在電源與至少一個大面積固態光源之間耦合電感，經由電感將來自電源的電流提供到光源，以及在初始將電流提供到光源之後旁路電感。一些實施例還包括感測光源的電狀況，並在電流已達到穩態之後至少部分地根據感測的反饋狀況旁路電感。某些實施例中的電感在將電源開關置於第一狀態之後以非零時間被旁路，以及在其他實施例中，至少部分地根據反饋信號，在光源操作期間，允許電流經由電感從電源傳遞到至少一個大面積固態光源。


在下文詳細描述和附圖中提出一個或多個示範實施例，在附圖中圖I是圖示包括可開關電感電路的大面積固態光源的驅動器設備的示意圖；
圖2是圖示具有兩個可單獨控制的串聯電感的可開關電感電路的示意圖；圖3是圖示具有可開關電感電路的示範OLED驅動器設備的示意圖；圖4是示出沒有自適應電感控制的OLED驅動器的啟動電流和電壓曲線的曲線圖；圖5是示出具有自適應電感控制以減少過大的啟動電流電平的OLED驅動器的啟動電流和電壓曲線的曲線圖；以及圖6是圖示對大面積固態光源供電的示範方法的流程圖。
具體實施例方式現在參考附圖，其中所有附圖中相似的引用數字用於指代相似的元件，以及其中多種特徵不一定是按比例繪製的，本發明公開涉及用於對大面積固態光源供電的電子驅動器和方法。所公開的概念可以結合有機LED(OLED)光源或具有大截面積的其他固態發光裝置來米用。 圖I描繪了電子驅動器設備100，其具有電源130以提供用於對一個或多個大固態光源110(如0LED)賦能的電流。可以在驅動器100中採用任何適合的電源130，如DC源，電源130可以是內部供電的(例如，通過電池、太陽能電池等)或可以通過從輸入供給(supply)轉換來生成DC輸出功率(例如，整流器從外部供給轉換輸入AC功率，未示出)。源130在輸出端130a(+)和130b(_)處提供DC輸出電壓，並且可操作以將DC電流供給到跨過端130a、130b耦合的負載。驅動器設備100還包括可開關電感電路120和控制組件140 (例如，微控制器、微處理器、邏輯電路等)，可開關電感電路120和控制組件140提供用於有利地緩解被驅動的光源100的劣化和/或減少被驅動的光源100的閃爍的自適應電感控制。當驅動器100提供電流時，輸出端112a和112b提供用於大面積固態光源110 (如用於照明應用的一個或多個0LED)的連接。可開關電感電路120包括電源130的正輸出端130a與輸出端112a之間耦合的電感L，連同具有耦合在電感L兩端的開關裝置SWl的開關電路。開關裝置SWl可操作以在第一(例如，閉合或「0N」)狀態中旁路電感L，以及在第二(例如，開路或「OFF」)狀態中允許電流經由電感L從電源130流到光源110。控制組件140提供操作開關SWl的控制信號142。在圖示的實施例的操作中，在初始對光源110施加功率時的啟動周期的至少一部分期間，控制器140將開關裝置SWl保持在第二(開路)狀態以允許電流經由電感L從電源130傳遞到光源110。而且，圖示的驅動器設備100包括在電源130與可開關電感電路120之間耦合的電源開關SWP，電源開關SWP通過來自控制器140的控制信號144來操作。電源開關SWP可操作以在第一(「0N」)狀態中允許電流從電源130流到可開關電感電路120，以及在第二(「OFF」)狀態中阻止電流從電源130流到可開關電感電路120。控制器140還可以提供一個或多個控制信號/值146以控制電源130的操作(如電流或電壓設置點、復位信號等)。在某些實施例中，可以由反饋電路150生成一個或多個反饋信號152並將其提供到控制器140。第一反饋電路150a(例如，分流器裝置)允許感測流經光源負載110的負載電流，並向控制器140提供電流反饋信號152a (Ifb)。第二反饋電路150b感測跨過端112a、112b施加到光源110的輸出電壓，並向控制器140提供電壓反饋信號152b (Vfb)。控制器140可以使用一個或兩個這些反饋信號來推斷或計算光源110和/或電源130的性能的一個或多個方面。具體來說，控制器140可以使用反饋信號152的其中一個或多個來檢測OLED型光源110中的電容變化、閃爍狀況和/或過大電流電平。在一個實施例中，控制器140使用反饋來感測或測量負載Iio的電容，並使用控制信號142按需選擇性地允許電流流經可開關串聯電感L。圖3圖示驅動器設備100的實施例，將驅動器設備100操作上耦合以在約50mA的標稱操作電流電平Iss下驅動OLED負載110，並且包括約3. 75mH的可開關/可旁路電感L。可以基於OLED 110的電容(包括對給定OLED 110的電容/施加電壓特性的補償)、期望的操作電流電平Iss、已知或假設的劣化/應力電流電平Id和/或用於給定實現的其他設計因素針對期望的啟動電流分布曲線(profile)而定製其他電感值L。在一個示例中，可以將電感L設為15V下操作的容性OLED裝置110的約O. 15uH/cm2或更大。在另一個示例中，可以將電感L設為15V下操作的OLED電容的約O. 5mH/uF。在啟動周期期間的操作中，控制器140生成控制信號142和144以便將開關裝置Sffl置於第二(開路)狀態，然後將電源開關SWP置於第一(閉合)狀態，以便限制過大啟動電流。發明人已意識到OLED型固態照明裝置一般基本是電容，並且還意識到此類裝置110可能容易在啟動期間遇到過大電流電湧的影響。圖4圖示曲線圖200，其分別示出對應於通過電源開關SWP最初施加功率期間將電路120的電感L保持被旁路(例如，開關SWl開 路)的狀況的啟動電流曲線202和電壓曲線204。如圖4所示，在沒有圖示的電路120和控制器140的自適應電感控制功能特徵的情況下，當最初導通電源130時，由於容性負載110的原因可能經受高電流電湧，此電流可能因離解有機界面而使OLED 110劣化，從而導致使用壽命縮短或早期裝置故障。例如，電流202可能從O上升到遠高於期望的穩態操作電流電平Iss的高值，並且遠超過裝置劣化可能開始所處的應力電平ID。還參考圖5，為了緩解此類過早劣化，控制器140選擇性地開關與容性負載110串聯的電感L以減小電流電湧。圖5中的曲線圖210分別示出使用自適應電感組件120和140在啟動期間驅動器設備100中的電流曲線212和電壓曲線214。具體來說，在啟動時，一個實施例中的控制組件140生成控制信號142，以便將電感L插入到串聯負載電路(SWl開路)中，然後再激活電源開關SWP (通過控制信號144)。一旦通過閉合電源開關SWP施加功率，則本實施例中的控制器140在將電源開關SWP置於第一狀態之後非零時間T，將開關裝置SWl置於第一狀態以旁路電感L，如圖210所示。以此方式，加入的電感L阻滯電流上升，以使曲線212保持低於劣化/應變電平ID以及最終穩定在穩態值處(例如，一個示例中為約50mA)。可以考慮電流過衝與給定應用的穩定時間需求或規範之間的折衷而使用其他電感值L來提供任何量的阻滯。在另一個實現中，驅動器設備100可以使用反饋電路150以將指示電狀況的反饋信號152 (例如，電壓、電流或由此導出/推斷的值)提供到控制器140，控制器14至少部分地基於反饋信號152選擇性地閉合開關SWl (以旁路電感L)。例如，該控制器可以斷言OLED電流已穩定於穩態電平Iss附近的某個範圍內，並且然後可以促發控制信號142以閉合開關SW1，以便旁路電感L。控制器140和可開關電感電路120還可以在啟動後操作以控制閃爍或發光裝置110的操作中的其他變化。例如，使用反饋信號152，控制器140可以配置成通過至少部分地根據反饋信號152選擇性地經由控制信號142將附加的電感引入電路中來感測操作電流(例如，以及感測其中的變化或波動)並調適驅動器100。以此方式，控制器140可以調整性能以緩解光閃爍狀況，以針對來自電源130的劣化的輸出(例如，增大的波紋電流電平等)進行調整，或基於負載電壓和/或電流中感測的變化調節裝置本身的劣化。現在參考圖2，示出可在驅動器設備100中採用的另一個示範可開關電感電路120，其具有兩個可單獨控制的串聯電感LI和L2。使用任何數量的電感L和對應的開關電路以允許控制組件140選擇性地將電感個別地或成組地耦合或旁路來實現光源驅動電路的串聯電感的自適應控制的其他實現也是可能的。在圖2的示例中，電感LI和L2彼此串聯耦合在電源130與輸出端112a之間，並且開關電路具有對應的開關裝置SWl和SW2，開關裝置SWl和SW2可通過來自控制器140的第一開關控制信號和第二開關控制信號142a和142b個別地操作以在第一(閉合)狀態中旁路關聯的電感和在第二(開路)狀態中允許 電流經由對應的電感從電源130傳遞到輸出端112a。一些實施例中的控制器140可以在不同的可配置應用中選擇性地使用電感LI、L2中的一個或另一個來驅動不同的裝置負載110 (例如，針對驅動第一 OLED 110定製的LI值和針對驅動第二 OLED 110定製的L2值)。在其他實施例中，可以利用控制器140可操作的適合的可開關互連將多個串聯和/或並聯連接的電感L部署在電源130與輸出端112a之間(和/或驅動器100的返迴路徑中)，以便實現任何期望的自適應電感控制，從而定製啟動和/或穩態操作中設備100的操作。還參考圖6,圖不用於對一個或多個大面積固態光源110供電的不範方法300。方法300包括在302處，將電感耦合在電源與光源110之間，並在304處，經由電感L將電流從電源130提供到光源110。在306處，可以感測一個或多個反饋值，如裝置電流Ifb，在308處，可以在最初將電流施加到光源110之後旁路電感L。在一個實施例中，在308處，至少部分地根據306處感測的反饋狀況來旁路電感L。在其他實現中，旁路可以在304施加功率之後的給定時間(例如，上文如圖5所示的非零時間「T」)處執行。在啟動之後，方法300還可以包括在310處感測電流或其他反饋值，以及在314處，至少部分地根據反饋信號152，在光源110的操作期間，選擇性地將電感L插回電路中(例如，上文如圖I和圖3所示的斷開Sffl)，以便例如解決312處確定的、檢測到的閃爍狀況等。上文的示例僅是說明本公開的多種方面的多個可能實施例，其中本領域技術人員在閱讀並理解本說明書和附圖時將會設想等效的替代和/或修改。具體針對由上述組件(組裝件、裝置、系統、電路等)執行的多種功能而言，除非另行指明，否則用於描述此類組件的術語(包括對「部件」的引用)意在對應於執行所描述的組件的特定功能(即，功能上等效)的任何組件，如硬體、軟體或它們的組合，即便在結構上與執行本公開的圖示實現中的功能的、公開的結構不相等。此外，雖然本公開的具體特徵是僅相對多種實現的其中一種來圖示和/或描述的，但是此類特徵可以按任何給定或具體應用可能期望和對其有利的來與其他實現的一個或多個其他特徵組合。另外，除非另行指明，否則對單數組件或項的引用意在涵蓋兩個或兩個以上此類組件或項。而且，就詳細描述和/或權利要求中使用術語「包括」、「具有」、「帶有」或其變體來說，此類術語意在與術語「包含」相似的方式為包含性的。本發明是參考優選實施例來描述的。顯然，閱讀和理解前文的詳細描述時，將會設想到修改和替換。本發明意在被解釋為包含所有此類修改和替代。
權利要求
1.一種電子驅動器設備，包括 電源，其可操作以提供電流對至少一個大面積固態光源供電； 可開關電感電路，其包括電感和開關電路，所述電感耦合在所述電源和所述至少一個大面積固態光源之間，以及所述開關電路帶有至少一個開關裝置，所述至少一個開關裝置可操作以在第一狀態中旁路所述電感以及在第二狀態中允許電流經由所述電感從所述電源傳遞到所述至少一個大面積固態光源；以及 控制組件，其與所述至少一個開關裝置操作上耦合，以在初始對所述至少一個大面積固態光源施加功率時的啟動周期的至少一部分期間，將所述至少一個開關裝置保持在所述第二狀態中，以允許電流經由所述電感從所述電源傳遞到所述至少一個大面積固態光源。
2.如權利要求I所述的驅動器設備，其中，所述電源是可操作以提供DC電流從而對所述至少一個大面積固態光源供電的DC電源。
3.如權利要求I所述的驅動器設備，還包括耦合在所述電源與所述可開關電感電路之間的電源開關，所述電源開關可操作以在第一狀態中允許電流從所述電源流到所述可開關電感電路，以及在第二狀態中阻止電流從所述電源流到所述可開關電感電路，其中所述控制組件與所述電源開關操作上耦合，並且可在所述啟動周期中操作以在將所述電源開關置於所述第一狀態從而初始對所述至少一個大面積固態光源施加功率之前，將所述至少一個開關裝置置於所述第二狀態。
4.如權利要求3所述的驅動器設備，其中，所述控制組件可操作以在將所述電源開關置於所述第一狀態之後非零時間，將所述至少一個開關裝置置於所述第一狀態從而旁路所述電感。
5.如權利要求3所述的驅動器設備，還包括反饋電路，其將指示所述至少一個大面積固態光源的電狀況的反饋信號提供到所述控制組件，其中所述控制組件可操作以至少部分地根據所述反饋信號，在將所述電源開關置於所述第一狀態之後，將所述至少一個開關裝置置於所述第一狀態以旁路所述電感。
6.如權利要求I所述的驅動器設備，其中，所述可開關電感電路包括在所述電源與所述至少一個大面積固態光源之間彼此串聯耦合的多個電感，其中所述開關電路包括對應的多個開關裝置，所述多個開關裝置個別地操作在第一狀態中以旁路所述電感中對應的一個以及個別地操作在第二狀態中以允許電流經由所述電感中所述對應的一個從所述電源傳遞到所述至少一個大面積固態光源，以及其中所述控制組件可操作以在初始對所述至少一個大面積固態光源施加功率時的所述啟動周期的至少一部分期間，將所述開關裝置中的至少其中之一保持在所述第二狀態中，以允許電流經由所述電感中的所述對應的一個從所述電源傳遞到所述至少一個大面積固態光源。
7.如權利要求6所述的驅動器設備，還包括耦合在所述電源與所述可開關電感電路之間的電源開關，所述電源開關可操作以在第一狀態中允許電流從所述電源流到所述可開關電感電路，以及在第二狀態中阻止電流從所述電源流到所述可開關電感電路，其中所述控制組件與所述電源開關操作上耦合，並且可在所述啟動周期中操作，以在將所述電源開關置於所述第一狀態從而初始對所述至少一個大面積固態光源施加功率之前，將所述開關裝置的至少其中之一置於所述第二狀態。
8.如權利要求7所述的驅動器設備，其中，所述控制組件可操作以在將所述電源開關置於所述第一狀態之後非零時間，將所述開關裝置的至少其中之一置於所述第一狀態，從而旁路所述電感中所述對應的一個。
9.如權利要求7所述的驅動器設備，還包括反饋電路，其將指示所述至少一個大面積固態光源的電狀況的反饋信號提供到所述控制組件，其中所述控制組件可操作以至少部分地根據所述反饋信號，在將所述電源開關置於所述第一狀態之後，將所述開關裝置的至少其中之一置於所述第一狀態，以旁路所述電感中所述對應的一個。
10.如權利要求I所述的驅動器設備，還包括反饋電路，其將指示所述至少一個大面積固態光源的電狀況的反饋信號提供到所述控制組件，其中所述控制組件可操作以至少部分地根據所述反饋信號，在所述至少一個大面積固態光源的操作期間，選擇性地將所述至少一個開關裝置置於所述第二狀態以允許電流經由所述電感從所述電源傳遞到所述至少一個大面積固態光源。
11.一種對至少一個大面積固態光源供電的方法，所述方法包括 在電源與至少一個大面積固態光源之間耦合電感； 經由所述電感將電流從所述電源提供到所述至少一個大面積固態光源；以及 在初始將電流提供到所述至少一個大面積固態光源之後旁路所述電感。
12.如權利要求11所述的方法，還包括感測所述至少一個大面積固態光源的電狀況，並至少部分地根據所感測的反饋狀況旁路所述電感。
13.如權利要求11所述的方法，其中，在將所述電源開關置於所述第一狀態之後非零時間，旁路所述電感。
14.如權利要求11所述的方法，還包括感測所述至少一個大面積固態光源的電狀況，並且至少部分地根據所述反饋信號，在所述至少一個大面積固態光源的操作期間，選擇性地將所述至少一個開關裝置置於所述第二狀態以允許電流經由所述電感從所述電源傳遞到所述至少一個大面積固態光源。
15.一種電子驅動器設備，包括 電源，其可操作以提供電流對至少一個大面積固態光源供電； 可開關電感電路，其包括電感和開關電路，所述電感耦合在所述電源和所述至少一個大面積固態光源之間，以及所述開關電路帶有至少一個開關裝置，所述至少一個開關裝置可操作以在第一狀態中旁路所述電感以及在第二狀態中允許電流經由所述電感從所述電源傳遞到所述至少一個大面積固態光源； 反饋電路，其提供指示所述至少一個大面積固態光源的電狀況的反饋信號；以及 控制組件，其與所述至少一個開關裝置操作上耦合以及與所述反饋電路操作上耦合，以至少部分地根據所述反饋信號，在所述至少一個大面積固態光源的操作期間，選擇性地將所述至少一個開關裝置置於所述第二狀態以允許電流經由所述電感從所述電源傳遞到所述至少一個大面積固態光源。
全文摘要
提供一種用於驅動對有機LED供電的電子驅動器設備，其包括可開關電感電路和控制器，以在初始將功率施加到OLED時的啟動周期期間將電感連接在電源與OLED之間。
文檔編號H05B33/08GK102668698SQ201080047963
公開日2012年9月12日 申請日期2010年9月9日 優先權日2009年10月17日
發明者B·R·羅伯茨, D·奧隆澤布 申請人:通用電氣公司