CN101785361B - 规模可调的配电器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种狭长的配电器(100),其适宜为一种OLED设备(104)提供电源,该配电器(100)包含:一组功率单元(102),其中功率单元(102)沿着配电器(100)排列,每个功率单元(102)适宜为OLED设备(104)提供基本上相同的工作电流或电压;以及用于将配电器(100)机械地固定到OLED设备(104)的装置。

Description

规模可调的配电器
技术领域
本发明涉及一种适于为OLED设备提供电源的狭长的配电器、一种照明设备以及一种组装按照本发明的配电器的方法。
背景技术
基于OLED技术的照明设备,相比公知的技术比如荧光和无机LED,正变得越来越有竞争力。对于通用照明设备市场,一个重要的卖点是在特定产品范围内设备的规模可调性:对于照明设备的给定的基本特性,例如色温和亮度,需要不同尺寸的这种设备来照明不同尺寸的区域。
与各种不同尺寸的照明设备相对应,提供特定亮度所必需的电流的驱动器也需要调整。典型地,该驱动器专为一种给定产品范围而设计或单独地为特定设备而设计。但是,使用这种专用驱动器有几个缺点。例如,为照明设备的一个完整范围设计一个单独的驱动器,总是意味着其为针对最大功率的设计,即该驱动器对于较小设备来说通常过大,因此不是很有效率。同时,单独地为每一个特定照明设备设计一个驱动器是昂贵的并增加储存和维护成本,因为必须管理很多不同种类的驱动器。
另一个缺点是单个设备驱动器的体积庞大,即很难实现一个非常薄的驱动器。但是,与其他照明技术比如荧光和无机LED相比,OLED设备的厚度是一个独特卖点。为OLED设备设计一个单独的驱动器将破坏这一优势,因为在只有几毫米的厚度内设计功率为几十瓦的驱动器是不可能的。
单个驱动器解决方案的又一个缺点是高强度电流需要分布在较大面积上。例如,效率为50lm每瓦且所需亮度为1,500lm的OLED设备,需要的总功率为P=1,500lm/50lm/W=30W。假设OLED具有3V的正向电压,则流过的总电流是I=1A/M2。Rsq=1Ω的方块电阻将导致的电压降约为Rsq·I/2=0.5V。这样的电压降的结果是亮度明显降低,在商业应用中这是不可接受的效果。
为了改进这种情况,拥有一个以上的电流注入点有益于避免不想要的电压降。
例如US 2004/0105264 A1公开了一种方法和设备,包含使用多个LED的多光源照明设备。
WO 96/19093公开了一种电流消耗控制系统,该系统用于控制耗电设备的最大电流(current draw),例如,用于照明系统的一种模块化条形照明单元,该照明系统包含至少一个所述单元,其中条形照明单元包含至少一个与该照明单元在工作时耦合的发光元件。
发明概要
本发明的目的是提供一种薄型狭长配电器,该配电器易于连接到一个或多个OLED,使OLED能够发出均匀亮度的光。
该目的通过一种狭长的适宜为一种OLED设备提供电源的配电器解决,该配电器包含:一组功率单元,其中功率单元沿着配电器排列,每个功率单元适宜为OLED设备提供基本上相同的工作电流;以及用于将配电器机械地固定到OLED设备的装置。由此,功率单元适宜为OLED设备提供基本上相同的工作电压也是可能的。
按照本发明的狭长配电器具有这样的优点:它可以用来与OLED设备进行模块化组装。该配电器是与OLED设备在结构上分离的组件,使得能够独立于OLED设备的设备结构提供通用狭长配电器。根据OLED设备的总功率需求,装配时配电器可以被分割成几段。配电器段本身代表全功能分布式转换器,其总的功率处理能力与该段配电器中所包含的功率单元的个数相对应。于是,该配电器代表规模可调功率转换器,它仅需通过改变各个单独段的长度就可以以增加“功率单元”数量的方式自动自我调整,以适应各种不同尺寸OLED的功率需求。由于不需要重新设计,使得包含OLED的照明设备的生产减少了关于此种照明设备中功率分配方面的开发成本。
狭长的配电器结构也允许设计装配高度非常小的驱动器,因为一个体积相当大的高功率驱动器被一组小驱动器代替。此外,存在设置多个电流注入点的选项,使得OLED中的不想要的电压降可以被避免。
必须指出,即使这些功率单元适宜为OLED设备提供基本上相同的工作电流,功率单元也能够被单独地调整到各自的工作电流。这可以例如是一种需求,如果一个OLED设备包含不同的OLED单元,每个单元有不同的工作电流的需求,这可能例如是因为每个单元的照明颜色不同、照明功率不同或者甚至是因为尺寸不同。
按照本发明的一个实施例,狭长配电器还包含一组预先确定的断点,其中,这些断点在空间上位于相邻的功率单元之间。使用断点具有的优点是,存在预先确定的裁剪线以允许配电器易于截短以便使之适合OLED设备的长度和尺寸。因此,狭长配电器的各长条可以由制造商生产,在生产照明设备而装配该配电器时各长条被折断或裁剪成所需长度的段。因而,这种预先确定的断点可以通过配电器基板在相邻的功率单元之间的预先确定的空间位置处的预定义弱化来实现。
按照本发明的一个实施例,配电器还包含第一散热条,该散热条适用于将功率单元和/或OLED设备产生的热量散发掉。其优点在于,避免了由于高电源电压转换成OLED设备的工作电流所导致的功率单元过热和OLED设备本身的过热。例如,为了有效地散热,散热条可以沿着狭长配电器排列并与功率单元紧密接触。
关于散热条的设计,存在各种可能性。例如,狭长配电器的基板可以由高导热材料制成。另一种可能性是,将高导热材料制成的独立的散热条布置在配电器的顶部。优选地,散热条包含可以用来高效地将热量散发到环境中的大量散热鳍片。
按照本发明的一个实施例,配电器适宜装配在一个支撑件上,其中该支撑件适宜收纳OLED设备。这也具有以下优点:狭长配电器可以被用来以模块化装配的方式制造照明设备。OLED设备可以不依赖于配电器而独立设计,唯一要求是OLED设备有相应的连接点以便允许配电器的功率单元与OLED设备接触。
按照本发明的一个实施例,配电器还包含一个控制输入设备,该控制输入设备适宜接收来自主控制单元的控制命令。通过一个中央主控制器控制配电器具有的优点是:监控单个功率单元是可能的,这是需要的,例如以便单独地寻址OLED单元的照明功率、开/关、变色等。
按照本发明的另一个实施例,配电器还包含用于将功率单元电连接到OLED设备的第一装置,其中用于电连接OLED设备的第一装置包含第一弹簧触头。因而,使用弹簧触头具有这样的优点:在包含弹簧触头的单个功率单元和OLED设备本身之间建立电接触是可能的。例如,配电器和OLED设备可以简单地夹在一起,其中柔韧有弹性的弹簧触头确保了功率单元和OLED设备本身之间的良好的电连接。
这里必须指出,关于OLED设备和配电器的组装,基本上存在两个主要结构:第一结构是直接装配在OLED设备上的配电器,这意味着OLED设备和/或配电器本身需要具备足够的机械稳定性。于是可能的是,配电器直接夹在OLED设备的相应部位上,并且功率单元和OLED设备间的电接触直接通过例如所说的弹簧触头建立。第二结构是上述支撑件的使用,其中支撑件分别收纳OLED设备和配电器。
按照本发明的一个实施例,配电器还包含支撑成型件,该支撑成型件适宜收纳OLED设备。这意味着,或者配电器可能已经被设计成适宜收纳OLED设备的支撑成型件,或者配电器可能被例如夹到或胶粘到或振动焊接到现有的支撑成型件。配电器与支撑成型件的组合的使用与上述第二结构相对应。
按照本发明的一个实施例,配电器还包含用于将功率单元电连接到OLED设备的第二装置。用于电连接OLED设备的该第二装置可能例如包含第二弹簧触头。通过将第二弹簧触头优选地与上述配电器第一弹簧触头组合使用,可以经由支撑成型件实现配电器和OLED设备的简单组装。
按照本发明的一个实施例,支撑成型件还包含第一和第二啮合装置,第一啮合装置适宜将OLED设备锁定在支撑成型件上,并且第二啮合装置适宜将配电器锁定在支撑成型件上。这种与弹簧触头的优选组合使用允许开发插塞系统以简单地将OLED设备和功率单元插入支撑成型件而不需要进一步机械地固定完成的照明设备。这允许以一种便宜的方式来组装照明设备,因为能够分散地实现OLED设备的制造、配电器的制造和组装。
按照本发明的一个实施例,支撑成型件还包含用于收纳第二散热条的装置,第二散热条适用于将功率单元和/或OLED设备发出的热量散发。这种安排具有的优点是:从功率单元和/或OLED设备发出的热量可以以一种高效的方式散发,这是由于第二散热条在空间上位于离功率单元和OLED设备很近的位置。散热条或者可以适于作为一个独立的结构组件,或者可以被集成到支撑成型件中。例如,支撑成型件的基板可以具有高导热性和散热鳍片以便使得支撑成型件本身充当耗散器。
另一方面,本发明涉及一种照明设备,该照明设备包含按照本发明的OLED设备和配电器。其中,OLED设备可以包含一个大型OLED单元或一组包含很多OLED的OLED单元。
另一方面,本发明涉及一种装配按照本发明的配电器和OLED设备的方法,该方法包括将配电器应用到OLED设备上。其中,如上所述,配电器可以直接被装配到OLED设备上,或者可以使用一个支撑成型件,其中OLED设备被施加到支撑成型件上并且配电器也被施加到支撑成型件上。
按照本发明的一个实施例,该方法还包含使得OLED设备和配电器的电接触,该电接触是利用焊接或软焊或粘合技术执行的。但是,为了使得装配工艺容易,优选的是使用弹簧触头,因为弹簧的接触压力使电接触点的附加固定变得不必要。
按照本发明的一个实施例,焊接是通过超声波焊接法执行的。因而,该超声波焊接法可以同时被用来将OLED设备固定到配电器本身,并且与此同时使用相同的超声波焊接工艺建立电接触。此方案也可以被扩展至使用居于中间的支撑成型件。在这种情况下,通过使用一种超声波工艺,OLED设备、支撑成型件和配电器被焊接和固定在一起。
按照本发明的一个实施例,该方法还包含将狭长配电器截短。这是必要的,如果配电器被提供为连续的条带状,那么它必须适合于其将要被装配到的OLED设备的尺寸。
附图说明
本发明的以下优选实施例将通过仅仅参照附图的实例来更详细地描述,在附图中:
图1是OLED照明设备的示意图;
图2是OLED照明设备的另一个示意图;
图3是OLED照明设备的另一个示意图;
图4是包含支撑成型件的OLED照明设备的截面图;
图5是狭长的配电器的示意图;
图6是OLED照明设备的布线结构框图;
图7是OLED照明设备的布线结构框图;
图8是OLED照明设备的布线结构框图;
图9是OLED照明设备的组装方法流程图。
下面,相似的部件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1是OLED照明设备的示意图。此OLED照明设备包含OLED设备104,其包含OLED小单元105的阵列。每个OLED单元包含U形阳极区106和单面阴极区108,这些电极可以被电接触以便操控OLED单元105。
此OLED照明设备还包含配电器100,该配电器本身包含一组功率单元102。在图1中,两个配电器沿着OLED设备104的顶部和底部边缘排列。功率单元102具有至少两个触头110,一个连接阳极区106的电触头和一个连接阴极区108的电触头。但是,为了改进电触头本身,图1中的功率单元102包含两个连接到阳极区106的电触头和一个连接到阴极区108的电触头。多个电流注入点具有这样的优点:在阳极或阴极区域内电流的均匀分布是可实现的。如果使用具有较大空间尺寸的OLED单元105,这一优点尤其重要。
在图1示出的本实施例中,功率单元102被安排沿着配电器100以相同间距112在空间上顺序排列。但是,由于配电器100的生产商交付的配电器的狭长尺寸可能比OLED设备104本身的长度长很多,所以配电器100需要被截短以达到OLED设备104的正确长度。为此,配电器100包含一组断点114,这些断点在空间上位于两个相邻的功率单元102之间。在图1示出的本实施例中,配电器100被从配电器100的远端122处剪断,于是其长度缩短以被调节到OLED设备104的长度,这是利用位于所述远端122的相应断点114来实现的。
图2是一种OLED照明设备的另一个示意图。其中,配电器100的基本结构与图1所示配电器100的结构相对应。另外,在图2中示出配电器100的功率单元102与电导线120电接触,该导线典型地承载高强度电流到外部电源(此处未示出)。此处,电导线116并联连接功率单元。优选地,功率单元102适宜为OLED设备104的每个OLED单元105提供基本上相同的工作电流。但是,这并不排除功率单元102单独地适于为相应的OLED单元105提供特定的工作电流的可能性。
图2与图1进一步的区别在于,配电器100还包含散热条118。该散热条118在空间上位于功率单元100上并且沿着配电器100呈狭长状。因此,从功率单元102产生的热量由散热条118高效率地散发掉。
此外,图2示出了OLED设备105上的低电阻互连设计方案。用于分别连接OLED单元105的阳极和阴极区域的互联电导线120被用于改进沿OLED单元105边缘的电流分布。功率单元102沿着OLED设备的长边排列。多个连接点110用于向母线结构中注入电流。在这种情况下,就失去了单独控制OLED单元105的可能性。然而,此方案允许所有OLED单元105以极低的电阻损耗获得了高效的功率分配,这允许功率单元的超薄设计-功率单元的整体提供足够的功率来驱动OLED设备并且可以放弃庞大的单个高功率设备驱动器。
图3是一种OLED照明设备的另一个示意图。对比图1和图2,图3只示出一个大型OLED单元,它可以例如是大面积的单体OLED设备。两个配电器100包含多个带有相应的连接点110的功率单元102,并沿着OLED设备的顶部和底部边缘排列。通过不仅仅在单个点注入电流,这里展示了一种改善沿OLED设备边缘电流分布均匀性的解决方案。采用多点注入,每个注入点只注入驱动OLED设备所需总电流的一部分,来替代如从现有OLED设备公知的在一个注入点注入几个安培的电流。由于横跨互连方案的母线的电压降与电流成比例,所以使用多个注入点显著减地少了电压降。例如,使用N个注入点可使电压降减少到原来的N分之一。
以下,给出一个计算示例来说明使用多个功率单元102驱动OLED设备104。对于具有给定面积A的光源,单元的数量NC=A/FC确定了驱动整个OLED设备必须使用的功率单元的数量。功率单元被无限地安装在单个基板材料上,其中每个功率单元覆盖特定长度LPT。沿着基板材料每隔LPT长度重复安装一个功率单元。在本实施例中,基板材料是配电器100的一部分。使用断点114,基板材料每隔LPT长度可以被切断一次,使得长度为LPD=NC·LPT的配电器能够输出的总功率为P=NC·PCELL。假设一个较长的小矩形OLED设备的长度为LOLED,配电器优选地沿OLED设备的边缘放置。在这种情况下,使用配电器的总长度LPD=2·LOLED
如果该OLED是一个大小为LOLED·LOLED的正方形设备,将配电器沿正方形OLED的所有四个边放置是有利的。在这种情况下,配电器的总长度为LPD=4·LOLED。假设一个OLED的面积为1m2,这需要用于矩形OLED的长度为LPD=0.5米的配电器和用于正方形OLED的长度为0.25米的配电器。
图4是包含支撑成型件402的OLED照明设备的截面图。此处,该支撑成型件402适于作为肋材,其带有两个相对的U形凹槽,其适于在带有第一开口404的一侧上收纳OLED设备104,且在带有第二开口406的相对侧上收纳配电器100。在图4所示实施例中,配电器100包含散热条118。但是,第二散热条已经借助相应的散热鳍片并入支撑件402中也是可能的。
此外,支撑件402包含一组弹簧触头408,该弹簧触头适宜连接配电器100的功率单元和OLED设备104的阳极和阴极区。在本实施例中,只有弹簧触头408存在于适于收纳OLED设备104的第一开口404中。这允许通过OLED设备104在410方向上的倾斜移动将OLED设备104插入开口404中。优选地,该支撑件在开口404处带有相应的啮合装置,这允许例如将OLED设备104咬合并锁定到支撑件402。
同样道理适用于支撑件402的第二开口406,此开口适宜收纳配电器100及其散热条118。例如,类似于第一开口404,第二开口406可能也包含弹簧触头,其允许将配电器100简单地插入到开口406中。优选地,第二开口406进一步包含啮合装置,该啮合装置用于锁定配电器100并将其固定在支撑件402上。散热条118也可以紧紧夹在支撑成型件402中并由此固定在配电器100上。
必须指出,图4只是示意图,所以没有详细描述利用弹簧触头408实现的OLED设备相对于OLED设备104的阳极和阴极区的详细电接触。但是,假设有一个矩形OLED设备,前述支撑件被优选地布置为沿OLED设备所有四个边缘的框架结构,由此确保了所得到的照明设备具有较高的机械稳定性。取决于需求,支撑件可以是环绕整个OLED设备的闭合框架,这样就制成了包含驱动器的完整OLED设备。可替代地,支撑成型件是照明设备的一部分,其仅仅在OLED设备的顶部和底部延伸。它可能甚至是可移动的,使得OLED本身是可更换的。
图5是狭长的配电器的示意图。该配电器100展示了一个重复的功率单元结构102。在基板上,布置了功率单元102,其代表功率转换器,例如降压、升压、回转或谐振型的DC/DC转换器。每个功率单元102被设计成为固定尺寸和特征的特定OLED区域输出特定的电流。独立的功率单元102在基板上重复设置。功率单元的数量理论上是无限的。依据功率的需求,配电器100可以从预先确定的裁剪线114处被分割成片。以这种方式调整配电器100的大小规模是可能的。
图6是一种OLED照明设备的布线结构框图。此结构特别适合如图1所示的拼接式OLED设备。电源单元600为每个单独的功率单元604提供电力。可选地,功率单元604由主控制单元602控制,主控制单元可以控制由单个功率单元604提供的电流和电压。在图6示出的本实施例中,每个功率单元604单独与OLED单元606连接。
由电源单元600输出的电压U1被功率单元604转换为电压值I21,I22,…,I2n并被输出到相应的OLED单元606。这允许单独控制单元606。
图7是另一种OLED照明设备的布线结构框图。对比图6,这里只有一个大OLED单元608。因此,图7的布线结构与图3所示的OLED设备相对应。正如已经针对图3讨论过的,多个连接点被用于在沿着OLED设备608的边缘的不同空间位置上注入电流。主控制单元602能够被用来控制为所有功率单元604所共有的工作电流。可替代地,工作电流I21,I22,…,I2n也可以被单独地控制,以便补偿OLED设备608中的非线性电流分布。
图8是OLED照明设备的另一种布线结构框图。在图8中,大型单体OLED608只包含单个用于注入电流的连接点。在本实施例中,各个功率单元604的输出电流被互连,以便产生一个输出电流I2。接下来,这个输出电流I2在单个连接点处被提供给OLED608。即使此结构允许减少到OLED单元608的电导线上的电阻损耗,但是由于难以获得OLED单元608内部的均匀的电流分布,所以图7的结构与图8的结构相比是优选的。但是,图8的结构具有这样的优点:即使只用一个电流注入点,通过在沿着OLED设备608的狭长路线中分布多个功率单元可以使得功率单元的结构设计还能保持很薄。这意味着,薄的功率单元结构能够被实现,从而替代了使用一个庞大的功率单元,相对于OLED设备的独特卖点之一(即它们的极其平坦的结构设计)这是一个重要的方面,。
图9是OLED照明设备的示范性组装方法的流程图。在步骤900中,提供了OLED设备。该OLED设备在步骤902中被装配到支撑件,例如通过将OLED夹到或胶合到支撑件上。在步骤904中,配电器也被装配到已经包含OLED设备的支撑件上。类似于步骤902,在步骤904中,配电器装配到支撑件是通过夹住或胶合或其他固定技术执行的。在步骤906中,散热条附加地被装配到配电器和/或支撑件。最后在步骤908中,典型地比用作OLED设备框架的支撑件本身长得多的配电器被截短到正确的长度。
取决于照明设备的结构,图9所示流程图中的几个步骤可以被省略。例如,OLED和配电器可以适于直接被装配到一起。在这种情况下,支撑件不是必需的,但是要求配电器和/或支撑件各自具备较高的机械稳定性。例如,支撑件可以用薄基板加固。
步骤906中的附加散热条的装配也是可选的,这是由于也许已经提供了包含这样的散热条的配电器。
为了将OLED固定到支撑件上,将散热条固定到配电器上并且将配电器本身固定到支撑件上,并且为了在配电器的功率单元和OLED的相应的接触面之间建立良好的电接触,相应接触点的固定可以通过焊接或软焊或粘合技术来执行。其中,优选地通过超声波焊接法执行焊接。
截短配电器的步骤908可以在将配电器装配到支撑件上的步骤904之前执行。
参考标记列表
100 配电器
102 功率单元
104 OLED设备
105 OLED单元
106 阳极区
108 阴极区
110 触头
112 距离
114 断点
116 电导线
118 散热条
120 电导线
122 末端
402 支撑件
404 第一开口
406 第二开口
408 弹簧触头
410 方向
600 电源单元
602 主控制单元
604 功率单元
606 OLED单元
608 OLED单元

Claims (14)

1.一种狭长的规模可调配电器(100),适于为至少一个OLED设备(104)提供电源,该配电器(100)包含:
-一组功率单元(102),每个功率单元代表功率转换器,其中单个功率单元(102)沿着配电器(100)重复排列,以及
-用于通过将配电器(100)机械地固定到至少一个OLED设备(104)模块地组装配电器(100)和至少一个OLED设备(104)的装置,
一组预先确定的断点(114),其中,这些断点(114)在空间上位于相邻的功率单元(102)之间,用于允许将配电器(100)分隔和规模调整成配电器段,其中每个段代表全功能分布式转换器,其总的功率处理能力与该段配电器中所包含的功率单元的个数相对应。
2.按照权利要求1所述的配电器(100),还包含第一散热条(118),该第一散热条(118)适于将功率单元(102)和/或OLED设备(104)产生的热量散发掉。
3.按照前述权利要求中1或2所述的配电器(100),其中,配电器(100)适于装配在一个支撑成型件(402)上,其中该支撑成型件(402)适于收纳OLED设备(104)。
4.按照前述权利要求中1或2所述配电器(100),还包含控制输入设备,该控制输入设备适于接收来自主控制单元(602)的控制命令。
5.按照前述权利要求中1或2所述的配电器(100),还包含用于将功率单元(102)电连接到OLED设备(104)的第一装置,其中,用于电连接OLED设备(104)的该第一装置包含第一弹簧触头。
6.按照前述权利要求中1或2所述的配电器(100),还包含支撑成型件(402),该支撑成型件(402)适于收纳OLED设备(104)。
7.按照前述权利要求中6所述的配电器(100),其中,支撑成型件(402)还包含用于将功率单元(102)电连接到OLED设备(104)的第二装置(408)。
8.按照权利要求7中所述的配电器(100),其中,用于电连接OLED设备(104)的第二装置(408)包含第二弹簧触头(408)。
9.按照前述权利要求6所述的配电器(100),其中,支撑成型件(402)还包含第一和第二啮合装置,第一啮合装置适于将OLED设备(104)锁定到支撑成型件(402),并且第二啮合装置适于将配电器(100)锁定到支撑成型件(402)。
10.按照前述权利要求6所述的配电器(100),其中,支撑成型件(402)还包含用于收纳第二散热条的装置,第二散热条适于将功率单元(102)和/或OLED设备(104)发出的热量散发掉。
11.一种照明设备,包含OLED设备(104)和按照前述权利要求1至10中任一项所述的配电器(100)。
12.按照权利要求11中所述的照明设备,其中,OLED设备(104)包含一组OLED单元(105)。
13.一种用于装配按照前述权利要求1至10中任一项所述的配电器(100)和OLED设备(104)的方法,该方法包括将配电器(100)施加到OLED设备(104),该方法还包含将狭长配电器(100)在选定的预先确定的断点(114)处进行分割。
14.权利要求13中所述的方法,其中,OLED设备(104)被施加到支撑成型件(402)并且配电器(100)也被施加到支撑成型件(402)。
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