专利名称：Oled驱动器及装备有该驱动器的照明装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种OLED驱动器，更具体地涉及一种用于驱动至少一 个有机电致发光元件的OLED驱动器及装备有该驱动器的照明装置。
背景技术：
在这种照明装置中，至少一个有机电致发光元件(此后还称为有机EL 元件或OLED (有机发光二极管))被用作薄且重量轻的发光元件，与放电 灯相比，所述至少一个有机电致发光元件以低驱动电压(例如，几伏特至数 十伏特)驱动。因此，由于与常规镇流器相比，可以以低成本生产OLED驱 动器，所以提出了各种薄且重量轻的OLED驱动器。
顺便提及，由于实际EL元件不具有将用于照明应用的足够的发光寿命， 因此延长装备有OLED驱动器的照明装置的寿命是不可缺少的。例如，在曰 本专利No. 2663648中描述的现有技术的器件将反极性功率提供给至少一个 有机EL元件。在这种器件中，可以延长元件的照明寿命。
除了以这种方法延长至少一个有机EL元件的照明寿命之外，理想的是， 在元件处于非正常状态时(例如，在元件寿命终结时或在元件性能下降时)， OLED驱动器应当以对处于非正常状态的元件的预定控制来运作。例如，如 果照明装置被配置为可替换地设置有由至少一个有机EL元件组成的光源， 则理想的是提示用户上述光源应当以新光源替换了。同样，理想的是，限 制光源的光输出使其不会下降(falling)、改变光源的光照明、或停止输出。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种OLED驱动器，如果至少一个有机电致 发光元件处在非正常状态，则该OLED驱动器依据与处在非正常状态的元件 相对应的控制运作。
本发明的OLED驱动器包括方波电压源和控制器。根据第一控制，电压源产生方波电压且将该电压施加在至少一个有机电致发光元件上以驱动该 元件。控制器根据第一控制来控制电压源。在本发明的一个方案中，驱动器 进一步包括检测所述元件中固有的等效电容的检测器。此外，控制器基于检 测器所检测到的等效电容来判断所述元件是否处在正常状态。如果所述元件 处于正常状态，则控制器根据第一控制工作。如果所述元件处在非正常状态， 则控制器根据用于处在非正常状态的元件的预定第二控制运作。在本发明 中，如果元件处在非正常状态，控制器可以根据甩于处在非正常状态的元件 的预定第二控制而运作。
在本发明的另一方案中，检测器响应于施加在所述元件上的电压的上升 来测量暂态(浪涌)电流波形，以检测所述等效电容。在本发明中，可以检 测等效电容。
在本发明的一个方案中，检测器响应于施加在所述元件上的电压的下降 来测量放电电流波形，以检测所述等效电容。在本发明中，可以检测等效电 容。
在本发明的一个方案中，检测器在方波电压的每个周期检测等效电容。 可以一直监控等效电容。
在本发明的一个方案中，所述检测器在所述元件启动了预定时间之后检 测所述等效电容。在本发明中，能够在驱动元件的温度稳定时检测等效电容。
在本发明的一个方案中，所述检测器仅仅在从所述元件启动开始后的预 定时间段内检测所述等效电容。在本发明中，可以在不受元件的温度变化影 响下检测等效电容。
在本发明的一个方案中，在第二控制的情况下，控制器控制电压源，以 使电压源的输出电压降低。在本发明中，可以进一步延长元件的寿命。
在本发明的一个方案中，在第二控制的情况下，控制器控制电压源，以 使电压源的输出电压升高。在本发明中，可以限制元件的光输出的下降。
在本发明的一个方案中，在第二控制的情况下，控制器控制电压源，以 响应于检测器所检测到的等效电容来改变电压源的输出电压。在本发明中， 可以响应于性能下降的状况来自适应地驱动该元件。
在本发明的一个方案中，在第二控制的情况下，控制器控制电压源，使 其停止输出。在本发明中，在元件处在非正常状态时可以阻止驱动该元件。本发明的照明装置包括所述OLED驱动器和所述至少一个有机电致发光
元件。
现在将详细地描述本发明的优选实施例。结合下面的详细说明和附图，
将更好理解本发明其它特征和优点。在附图中 图1是依据本发明实施例的示意图； 图2是有机EL元件的等效电路；
图3是使用图1中检测器检测到的等效电容的示例图； 图4是使用图1中检测器检测到的等效电容的示例图； 图5是改进实施例中的工作示例图； 图6是另一改进实施例中的工作示例图；和 图7是改进实施例中的工作示例图。
具体实施例方式
图1示出依据本发明的实施例，也就是照明装置1。设备1具有至少一 个有机EL元件(OLED) 10和用于驱动该元件10的OLED驱动器11 。
有机EL元件10由发光层(有机薄膜)和一对电极组成，所述发光层从 其两表面开始夹在所述电极对之间。当在层中，从作为阴极的一个电极发射 出的电子与从作为阳极的另一电极发射的空穴重新结合时，元件10发射光 线。
OLED驱动器ll具有由直流电源12、极性反转电路(反相器)13和限 流元件14组成的方波电压源，并且该OLED驱动器11还具有检测器15和 控制器16。驱动器产生方波电压，以将电压施加在该元件10上。
将直流电源12配置为依据来自控制器16的第一控制(例如，PWM控 制信号)而运作，以将市售电源AC的交流功率转换为直流功率。例如，如 图1中所示，电源12设置有二极管桥121，作为全波整流器；平滑电容器 122，连接在桥121两输出端之间;和逐级压降转换器(voltage step down converter)，连接至电容器122的两端。转换器由以下部件构成切换元件 (例如，MOSFET) 123，其一端连接至电容器122的正极端；二极管124，其阴极和阳极分别连接至元件123的另一端和电容器122的负极端；电感器
125，其-一端被连接到元件123的该另一端；和电容器126，其连接在电感器 125的另一端和二极管124的阳极。在该电源12中，通过桥121将来自电源 AC的交流功率整流为脉动直流功率，以及通过电容器122使脉动直流功率 的电压平滑。然后，通过转换器将平滑电压转换为近似等于元件10的驱动 电压，从而获得上述直流功率。
将极性反转电路13为配置依据来自控制器16的第一控制(例如，切 换控制信号)运作；然后，周期性反转来自电源12的直流电率的电压的极 性，以产生方波电压；以及在极性反转时，将该方波电压经由元件14施加 在元件10上，元件14用于限制浪涌电流(inrush current)的峰值。例如， 电路13设置有构成全桥电路的四个切换元件(例如，MOSFET) 131-134。 元件14例如为具有限流作用和小电感的电感器。
如图3中所述，将检测器15配置为响应于施加在元件10上的方波电压 的升高来测量暂态(浪涌)电流波形，以检测元件10中固有的等效电容。 首先，参考图2-图4来解释等效电容。元件IO具有平行板电容器的结构， 因此可以由图2中所示的等效电路所表示，其中二极管D与电容器C并行连 接，同时二极管D和电容器C的并联组合与电阻器R串联。因此，如果将 方波电压施加在元件10上，则在电压极性如图3中所示反转时，浪涌电流 流过元件IO。 一般地，通过元件的浪涌电流受到元件中等效电容C的影响， 如图4中所示。通过实验已知的是，在电容C超过阈值之后，浪涌电流的峰 值Ip随电容C的增加而增加。同样己知的是，有机EL元件的等效电容超过 该阈值，以及由连续提供过电流而被破坏的有机EL元件的等效电容变得比 处于正常状态有机EL元件的等效电容小很多。因此，通过测量经由元件IO 的浪涌电流的峰值，可以检测元件10的等效电容，并且可以根据等效电容 来估计元件10的剩余寿命(照明寿命)。
接下来，参考图1来解释检测器15的具体电路。为了测量经由元件IO 的浪涌电流的峰值，检测器15由例如峰值检测电路(peak detection circuit) 150和比较电路155构成。电路150由电阻器151、电压跟随器152和电容 器153组成，该电路150向电路155提供与经由元件10的浪涌电流峰值相 对应的电压。电路155由OP放大器156和电阻器157、 158组成，并且将检测电压与通过电阻器157、 158获得的参考电压相比较。如果检测电压高于 参考电压，则电路155将表示元件10处于正常状态的HIGH信号提供给控 制器16。否则，电路155将表示元件10处于非正常状态的LOW信号提供 给控制器16。将参考电压设置为与等效电容对应的电压，该等效电容基于有 机EL元件的照明寿命或功能下降状况来确定。例如，相对于处在正常状态 有机EL元件的浪涌电流，将参考电压设定为对应于小于特定最小值的电压 值。在变型的例子中，检测器15可以具有替代电压跟随器152的积分电路， 以及从如图3中所示的方波电压的上升时间点至稳定时间点，检测电流积分 值。在另一变型的例子中，检测器15可以通过测量浪涌电流的上升时间来 检测元件10的等效电容。
控制器16由例如振荡器、用亍电源12和电路13的驱动电路、控制电 路(例如，各种IC和/或微计算机(Micon)等)等等组成，并且进行第一控 制、第二控制等等。例如，在第一控制中，控制器16通过输出电压检测器 (未示出)检测电源12的输出电压(电容器126两端的电压)。以及基于 检测到的电压，控制器16产生PWM控制信号，以使电源12的输出电压变 得近似等于元件10的驱动电压，然后将信号提供给元件123的控制端(栅 极)。控制器16还将具有多个频率的切换控制信号提供给元件131-134，所 述多个元件中的每一个具有例如特定切换频率，以使电路13电源12周期性 反转来自电源12的直流功率的电压极性，以产生方波电压。具体地，交替 地和周期性地进行前向控制和反向控制被。在前向控制中，控制器16将打 开信号提供给元件131、 134，以及将关闭信号提供给元件132、 133。在这 种情况下，元件10发光。在反向控制中，控制器16将关闭信号提供给元件 131、 134，以及将打开信号提供给元件132、 133。在这种情况下，元件10 停止发光。
此外，控制器16根据来自检测器15的信号判断是保持第一控制或变为 第二控制。也就是，在HIGH信号处，控制器16根据第一控制连续运作。 在LOW信号处，，控制器16根据用于处在非正常状态的元件10的预定第 二控制工作。在实施例中，控制器将PWM控制信号提供给元件23，用于降 低电源12的输出电压。然而，不限于此，控制器16还可以将用于降低前向 控制时间相比于反向控制时间的比值的信号提供给元件131-134信号。解释实施例中的操作。在驱动器ll被激励时，控制器16将PWM控制 信号提供给电源12的元件123并且还将切换控制信号提供给元件131-134。 因此，元件10以特定光输出运作。然后，从检测器15接收HIGH信号，控 制器16根据第一控制连续运作，而当从检测器15接收LOW信号时，控制 器16根据第二控制运作。在第一控制中，元件10以特定光输出运作。在第 二控制中，元件10以低于特定光输出的光输出运作。
在实施例中，如果元件10处在非正常状态，驱动器ll可以根据与处在 非正常状态常的元件10相对应的第二控制信号运作。在实施例中，可进一 步延长元件10的寿命。
在改进实施例中，如图5中所示，响应于施加在元件10上的方波电压 的下降，检测器15测量放电电流波形，以检测元件10的等效电容。
在另一改型实施例中，如图5中所示，检测器15检测元件10在方波电 压每个周期内的等效电容。然而，不限于此，在例如每个方波电压的每一次 极性反转时或每经过一个恒定的周期时间后，检测器15可以检测元件10的 等效电容。在这些实施例中，可以一直监测等效电容。例如，即使元件10 突然由于噪声或极快的浪涌而性能下降，也可以快速地检测到该性能下降。
在改型实施例中，在从元件10启动经过预定时间之后，例如仅仅用于 恒定的周期时间，检测器15检测元件10的等效电容。在这个实施例中，可 以在驱动元件10的温度稳定时检测元件10的等效电容。
在改型实施例中，检测器15仅仅在元件10启动开始后的恒定周期时间 检测元件10的等效电容，在这个实施例中，在没有元件10的温度变化的影 响下，就可以检测元件10的等效电容。
在改型实施例中，在第二控制处，控制器16控制方波电压源的直流电 源12，以升高电源12的输出电压。在这种实施例中，可以限制元件10的光 输出的下降。
在改型实施例中，在第二控制处，控制16控制方波电压源的直流电源 12，以响应与检测器15所检测到的等效电容来改变电源12的输出电压。然 而，不限于此，控制器16可以控制电路13，以相对于元件19降低前向控制 时间与反向控制时间之间的比值。在这些实施例中，元件10可以响应于元 件性能下降状况而被自适应驱动。例如，可以延长元件10的发光寿命，以及可以限制元件10的照明效率的下降。还可以通过元件10的光输出变化来 通知示用户元件10的剩余寿命(照明寿命)的程度。
在改型实施例中，在第二控制处，控制器16控制方波电压源，以停止
电源的输出，也就是停止直流电源12的输出和极性反转电路13的输出。在 这个实施例中，可以阻止元件IO使其在处于非正常状态时不被驱动。
在改型实施例中，在第一控制处，控制器16将每次极性反转为柔和的 方波电压提供给元件10，以使小于预定电流的浪涌电流流过元件10。控制 器还将每次极性反转为急剧的方波电压提供给元件10，以使大于预定电流的 浪涌电流仅仅在检测器15的检测时间流过元件10。在这个实施例中，可以 延迟元件10的性能下降。
在改型实施例中，如图7中所示，驱动器11还具有例如光电传感器， 其将元件10的光转换为电压Vp。根据在方波电压V供给给元件10的时间 点和使用光传感器检测到的光输出(电压Vp)达到预定水平的时间点之间 的检测持续时间T，控制器16检测元件10的等效电容。 一般地，当将方波 电压施加在有机EL元件上时，包含浪涌电流(参见图7中的I)的电流流过 元件。但是元件要求对应于元件的等效电容的电容器(参见图2中的C)需 要被充电，直至元件以一定水平发光。即，上面检测持续时间与元件10的 等效电容相关。在这种实施例中，驱动器11利用该校正量来根据检测持续 时间T检测元件10的等效电容。
尽管己经参考一些优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以 对其进行多种改变和变化，而不脱离本发明的真实精神和范围。例如，本发 明的照明装置可以具有互相串联或并联连接的两个或多个有机EL元件。
权利要求
1、 一种OLED驱动器，包括；方波电压源，根据第一控制产生方波电压且将所述电压施加在至少一个 有机电致发光元件上，以驱动所述元件；和控制器，根据所述第一控制控制所述电压源；其中所述驱动器进一步包括检测器，用于检测所述元件中固有的等效电 容；并且所述控制器基于所述检测器所检测到的等效电容，判断所述元件是否处 在正常状态，如果所述元件处在正常状态，则根据所述第一控制运作，而如 果所述元件处在非正常状态，则根据预定第二控制运作，所述预定第二控制 用于处在非正常状态的元件。
2、 如权利要求1所述的OLED驱动器，其中检测器响应于施加在所述 元件上的电压的上升来测量暂态电流波形，以检测所述等效电容。
3、 如权利要求1所述的OLED驱动器，其中检测器响应于施加在所述 元件上的电压的下降来测量放电电流波形，以检测所述等效电容。
4、 如权利要求2所述的OLED驱动器，其中所述检测器在所述方波电 压的每一周期检测所述等效电容。
5、 如权利要求3所述的OLED驱动器，其中所述检测器在所述方波电 压的每一周期检测所述等效电容。
6、 如权利要求2所述的OLED驱动器，其中所述检测器在所述元件启 动了预定时间之后检测所述等效电容。
7、 如权利要求3所述的OLED驱动器，其中所述检测器在所述元件启 动了预定时间之后检测所述等效电容。
8、 如权利要求2所述的OLED驱动器，其中所述检测器仅仅在从所述 元件启动开始后的预定时间段内检测所述等效电容。
9、 如权利要求3所述的OLED驱动器，其中所述检测器仅仅在从所述 元件启动开始后的预定时间段内检测所述等效电容。
10、 如权利要求2所述的OLED驱动器，其中在所述第二控制的情况下， 所述控制器控制所述电压源，以使所述电压源的输出电压降低。
11、 如权利要求3所述的OLED驱动器，其中在所述第二控制的情况下，所述控制器控制所述电压源，以使所述电压源的输出电压降低。
12、 如权利要求2所述的OLED驱动器，其中在所述第二控制的情况下， 所述控制器控制所述电压源，以使所述电压源的输出电压升高。
13、 如权利要求3所述的OLED驱动器，其中在所述第二控制的情况下， 所述控制器控制所述电压源，以使所述电压源的输出电压升高。
14、 如权利要求2所述的OLED驱动器，其中在所述第二控制的情况下， 所述控制器控制所述电压源，以响应于检测器所检测到的等效电容来改变电 压源的输出电压。
15、 如权利要求3所述的OLED驱动器，其中在所述第二控制的情况下， 所述控制器控制所述电压源，以响应于检测器所检测到的等效电容来改变电 压源的输出电压。
16、 如权利要求2所述的OLED驱动器，其中在所述第二控制的情况下， 所述控制器控制所述电压源，以使所述电压源停止输出。
17、 如权利要求3所述的OLED驱动器，其中在所述第二控制的情况下， 所述控制器控制所述电压源，以使所述电压源停止输出。
18、 一种照明装置，包括权利要求1-17中任一项所述的OLED驱动器 和所述至少一个有机电致发光元件。
全文摘要
一种OLED驱动器包括矩形波电压源、控制单元和检测器。根据第一控制，电压源产生矩形波电压且将该电压施加在至少一个有机电致发光元件上以驱动该元件。控制单元根据第一控制控制电压源。检测器检测元件中存在的等效电容。控制器还基于该等效电容判断元件是否处在正常状态。如果元件处在正常状态，则控制器根据第一控制运作。如果所述元件处在非正常状态，则控制器根据预定第二控制而运作，该预定第二控制用于处在非正常状态的元件。
文档编号H01L51/50GK101313631SQ20068004391
公开日2008年11月26日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年11月25日
发明者中野智之, 冈本太志, 前原稔, 川南博生, 平松明则 申请人:松下电工株式会社