CN102165844A - 发光装置的操作装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光装置尤其是OLED的操作。本发明涉及确定OLED电气特性的方法和测量装置，该OLED的等效电路图由等效二极管D_E和等效电容C_E所构成的并联电路和与该并联电路串联的等效电阻R_E构成。等效电阻R_E和等效电容C_E的值的确定应该在时间上是与等效二极管D_E的值的确定分开地进行的。

Description

发光装置的操作装置和方法

技术领域

本发明涉及发光装置尤其是OLED的操作装置和方法。

背景技术

有机发光二极管(简称OLED，英语为Organic Light Emitting Diode)是由有机半导体材料构成的薄膜发光元件，它与无机发光二极管(LED)的区别在于，电流密度和亮度较低且不需要单晶材料。因为OLED能印制到几乎任何材料上，所以OLED相对LCD技术带来显著的成本节约。对于OLED，也可采用易弯曲的载体材料(柔软基材，薄膜)，由此开创了全新的可能性。为了操作OLED，必须采用驱动电路。为了确定驱动电路尺寸，必须知道独立的OLED的电气特性以及也必须知晓OLED组合的电气特性。生产商为此一般提供包含相关的OLED电流/电压特性曲线的参数表。

已经知道了，等效电容和等效二极管的并联电路以及与该并联电路串联的等效电阻被视为OLED的等效电路图。

发明内容

本发明的任务在于提供可行方案，以便确定等效电路图的元件。

为了完成该任务，权利要求1提出，等效二极管D_E的值的确定应该在时间上与等效电阻R_E的值和等效电容C_E的值的确定分开地进行。

相对高的等效电阻处于15Ω的数量级，其原因在于平面线路导线很薄。等效电容因OLED平面延伸也比较高，达到200至400pF/mm²的值。等效二极管的特性曲线是普通二极管的特性曲线，即它只在超过2.5至3V时导通。

本发明方法的一个实施方式在于，为了确定等效电阻R_E，向OLED施加已知的测量电流I_M，优选是测量电流脉冲；在测量电流I_M开始之后立即测量OLED上的电压降U₁，具体来说是在等效电容C_E上能够形成明显的充电电压之前；随后按照以下公式计算等效电阻R_E：

R_E＝U₁/I_M    (1)。

本发明方法的第二改进方案在于，为了确定等效电容C_E，在已知的充电期Δt向OLED施加外加充电电流I_M；测量在充电期开始时的OLED上的电压降U₁和在充电期结束时的电压降U₂，并且等效电容C_E按照以下公式来计算：

C_E＝I_M·Δt/(U₂-U₁)     (2)

其中，当该充电电流在该等效二极管D_E的导通方向上流动时，该充电期Δt的长短必须被设定为如此之短，以使在该充电期结束时的电压降U₂仍然低于该等效二极管D_E的导通电压。

作为上述方法步骤的替代，等效电容C_E的确定也可以如此执行，即，将该OLED与预先被充电至已知的标准电压U_R的已知的标准电容C_R连接，然后测量在该标准电容C_R上的通过电荷平衡而降低的平衡电压U_A或者在该OLED上的与之相同的电压，并且随后根据以下公式计算该等效电容C_E：

C_E＝C_R·U_R/U_A-1    (3)

其中，当该标准电压U_R处于该等效二极管D_E导通方向的正向时，必须如此设定该标准电压U_R的大小，即，在电荷平衡之后得到的降低后的平衡电压U_A低于该等效二极管D_E的导通电压。

根据本发明方法的第三实施方式，等效二极管D_E的确定可以按照常规方式通过测定OLED的电流/电压特性曲线来确定。

为了使得每次测量都在规定的条件下，还提出在开始测量前，向OLED施加优选为0的启动电压U_S。

如果多个OLED通过并联和/或串联合并成OLED组合，则可以如此查明OLED组合的配置，即OLED组合的电流/电压特性曲线的拐点被使用作为区分标准并加以分析。此处，“拐点”应该是指二极管导通的点。

本发明最后还涉及一种用于确定OLED电气特性的测量装置，借助该测量装置可以执行本发明方法。该测量装置的特点是用于产生测量电流和/或充电电流的机构和用于测量OLED上的电压降和/或标准电容C_R上的电压的机构。

该测量装置的一个改进方案可能在于，该测量装置配备有启动电压源。

本发明还涉及一种用于操作OLED的操作装置，它具有用于确定OLED电气特性的测量装置，可借助该测量装置执行本发明方法。该操作装置优选包括驱动电路，在该驱动电路中集成有测量装置，该测量装置用于确定OLED电气特性且可用于执行本发明方法。该操作装置优选为驱动电路可以具有启动电压源和/或用于产生测量电流和/或充电电流的机构和/或用于测量OLED上的电压降和/或标准电容C_R上的电压的机构。

该操作装置可以是一个照明单元的一部分，该部分适用于操作OLED，其中该照明单元具有用于确定OLED电气特性的测量装置，可借助该测量装置执行本发明方法。

本发明还涉及用于确定要由操作装置操作的OLED的类型的方法，其包括以下步骤：

-进行OLED上的特征值的测量，

-根据所执行的测量，确定OLED类型或OLED尺寸。

对于此方法，所述OLED类型或OLED尺寸的确定是依据所执行的测量通过将所执行的测量与存储在表中的相应的预定值相比较来实现的。

可被用于确定OLED类型或OLED尺寸的OLED特征值尤其可以是等效电阻R_E、等效电容C_E和/或等效二极管D_E的值。等效电阻R_E和等效电容C_E的值的确定可以在时间上与等效二极管D_E的值的确定分开地进行。结合所确定的OLED特征值，可以设定操作装置所需要的操作参数，以便根据所确定的OLED类型或OLED尺寸来正确操作相连的OLED。

附图说明

以下将结合附图来描述本发明的实施例，其中：

图1表示OLED的等效电路图；

图2表示用于确定等效电路的等效元件的第一测量方式；

图3表示要用测量装置确定的图2中的OLED上的电压降的随时间变化的曲线；

图4表示相对于图2的替代测量方式，该测量方式尤其适用于确定等效电容；

图5表示由四个OLED构成的组合，其中各两个OLED串联，而这两个串联电路彼此并联。

具体实施方式

图1所示的OLED的等效电路图由等效电容C_E和等效二极管D_E所构成的并联电路构成，其中该并联电路与一个等效电阻R_E串联。图2又通过根据图1的等效电路图示出了待测量的OLED。该OLED以一端接地并以其另一端子P与测量装置M连接。端子P据此为测量点。用于外加测量电流的电流源I_M通过开关S2也与测量点P连接。而且，一个启动电压源U_S通过开关S1与测量点P相连。启动电压源U_S具有0伏电压，用于将OLED置于规定电位。

图3示出了由测量装置M测量的电压的时间曲线。

在时刻0，开关S1被接通，从而OLED被置于0伏的规定电压，并且等效电容C_E没有充电。

在时刻t₁，开关S1被断开并且开关S2被接通。这样一来，外加测量电流I_M流入OLED。对于测量点P的电压，首先只是在等效电阻R_E上的电压降是重要的，因为等效电容C_E最初还是无电压的，并且只随着时间充电。测量点P的电压降U₁在所示例子中在时刻t₁(见图3)为1伏。在此电压时，等效二极管D_E还是在不导通区域，因而等效电阻R_E在时刻t1可以简单地通过以下公式算出：

R_E＝U₁/I_M    (4)

U₁和I_M是已知的。

现在，测量点P的电压从时刻t₁到时刻t₂线性上升至电压U₂，该电压U₂在本例子中为1.9伏。在此电压下，等效二极管D_E还是在不导通区域。电压的线性上升是由等效电容C_E的充电和I_M是外加电流这一事实决定的。

在时刻t₂，开关S2又被断开，结果，等效电容C_E的充电被中断，不再有充电电流流过等效电阻R_E。测量点P的电压又相应降低。

在测量过程中，测量装置M记录下测量点P的电压降U₁和U₂并且记录下作为时刻t₂和t₁的时间差的充电期Δt。而且，外加测量电流I_M是已知的。

通过外加测量电流I_M，充电电荷Q被输送至等效电容C_E。在时刻t₁，下式适用于等效电容C_E上的电压：

U_C1＝Q₁/C_E    (5)

在时刻t₂，下式适用于等效电容C_E上的电压：

U_C2＝Q₂/C_E    (6)

而且下式是适用的：

I_M＝ΔQ/Δt    (7)和

ΔQ＝Q₂-Q₁＝C_E·(U_C2-U_C1)    (8)

此外，对于等效电容C_E上的电压，在时刻t₁和t₂适用下式：

U_C2＝U₂-I_M·R_E    (9)和

U_C1＝U₁-I_M·R_E    (10)

式(9)减去式(10)，得到：

U_C2-U_C1＝U₂-U₁    (11)

合并式(9)和式(11)，得到：

ΔQ＝C_E·(U₂-U₁)   (12)

将式(7)和式(12)组合，得到：

I_M·Δt＝C_E·(U₂-U₁) (13)

从而得到能用来计算等效电容的公式，即，

C_E＝I_M-Δt/(U₂-U₁)(14)＝(2)

在上述例子中，外加测量电流I_M具有在等效二极管D_E的导通方向上的流向。因此必须注意，等效电容C_E的在等效二极管D_E上的最高充电电压低于二极管D_E的导通电压。当如图3所示，测量点P的电压U₂在时刻t₂等于1.9伏时，肯定就是这种情况。然后，等效二极管D_E上的电压被降低了等效电阻D_E上的电压降，因而位于安全区。以上制定的想法当然也适用于启动电压U_S。

图4表示一种测量方式，等效电容C_E可以借此以不同于图2所示的测量方式被测量。

代替电流源，在图4中设置标准电容C_R，其可以借助电压源通过开关S3被充电至标准电压U_R。

在标准电容C_R充电后，开关S3被断开，开关S2被接通。由此出现在标准电容C_R和OLED的等效电容C_E之间的电荷平衡。利用测量装置M，首先测量标准电容C_R上的充电电压U_R。在电荷平衡之后，开关S2又被断开，并且利用测量装置M测量测量点P的电压降或者标准电容C_R上的现在减小的平衡电压U_A(开关S3此时断开)。通过电荷平衡，在开关S2断开之后，标准电容C_R上的电压和测量点P的电压必然相等，即等于平衡电压U_A。

下式适用于被充电至标准电压U_R的标准电容C_R：

U_R＝Q_R/C_R    (15)

在电荷平衡之后出现平衡电压U_A，该平衡电压由下式得出：

U_A＝Q_R/(C_R+C_E)          (16)

通过组合式(15)和(16)，得到可同样借其计算等效电容C_E的公式，即

C_E＝C_R·U_R/U_A-1        (17)＝(3)

等效二极管DE通常通过测量OLED的电流/电压特性曲线来确定。该特性曲线是非直线的。该特点允许采用和分析电流/电压特性曲线，以便能区分开各个OLED组合。图5示出了可能有的OLED组合。它由四个OLED组成，其中每两个OLED彼此串联，并且两个串联电路组成一个并联电路。其它的OLED组合也是可行的。这些OLED组合通过在电流/电压特性曲线中不同位置的拐点来相互区分，其因而可以被用于进行区分。

用于确定OLED电气特性的测量装置M可被用于执行本发明方法，该测量装置可以包含在用于操作OLED的操作装置中。最好该操作装置包括驱动电路，该驱动电路可以在执行了OLED电气特性的确定之后根据一定特性来操作相连的OLED。

操作装置的驱动电路可以具有集成控制电路，其能够控制或者也能够调节驱动电路。集成控制电路例如可以是微型控制器或ASIC。

操作装置可以具有至少一个接口。该接口可以与集成控制电路连接。通过该接口，可以给操作装置传输用于OLED相应操作的控制指令，例如接通指令和断开指令、亮度变化、关于待调节颜色的预定值或者能启动特定操作模式的状态信息。该操作装置可以通过接口传输关于OLED电气特性的测定结果的信息。基于所传输的信息，控制装置可以根据该信息调整其控制指令。因此例如基于OLED类型或OLED参数的确定，可以调整所需的亮度指令和/或颜色指令，用于使相连的OLED的可供使用的亮度和/或颜色适应使用者要求。

该操作装置可以包含开关控制器例如AC-DC转换器或者DC-DC转换器，作为驱动电路。该操作装置可以包含PFC(有源或无源的功率因数校正电路)。该PFC可以例如由升压转换器、降压-升压转换器、反激式转换器或“填谷电路”(回授电路)构成。

操作装置可具有电势隔离。电势隔离可以例如通过变压器来实现。

该操作装置例如可以是反激式转换器、正激式转换器或者具有变压器的半桥转换器。

当该操作装置具有PFC时，它能以所谓的单级拓扑结构(einstufige Topologie)或者双级拓扑结构来实现，其中，单级拓扑结构例如通过反激式转换器来实现，该反激式转换器按照所谓的边界线操作方式工作(在连续电流和不连续电流之间的临界区域内工作)，因而承担PFC功能和OLED操作；所谓的双级拓扑结构例如通过升压转换器来实现，该升压转换器作为用于OLED操作的、下游设有半桥转换器或全桥转换器的PFC。

该操作装置可以具有机构，其用于控制流过OLED的电流、控制在OLED上的电压或者控制供给OLED的功率。待操作的OLED也可以是例如图5所示的OLED组合。

该操作装置可以具有存储器，在该存储器中存储有可用本发明方法确定的OLED的电气特性。作为补充或作为替代，可以对操作装置设定OLED工作所需要的操作参数，用于结合所确定的OLED类型或OLED尺寸来正确操作相连的OLED。根据测量来定的OLED类型或OLED尺寸可以存储在该存储器中。例如OLED类型或OLED尺寸的确定可以通过将所执行的测量结果与存储在(例如存储器中的)表中的相应预定值相比较来完成。该存储器可以包括在集成控制电路中，或者作为与集成控制电路相连的独立集成电路。该存储器例如可以是闪存存储器。

测量装置M用于确定OLED电气特性，并且可借助该测量装置M来执行本发明方法，该测量装置M优选可以被集成到作为操作装置组成部分的驱动电路中。该操作装置优选该驱动电路可以具有启动电压源U₃和/或用于产生测量电流和/或充电电流的机构和/或用于测量OLED上的电压降和/或标准电容C_R上的电压的机构。该驱动电路也可以包括开关S1、开关S2和/或用于产生标准电压U_R的电压源以及开关S3。通过采用本发明的方法，该操作装置例如可以针对图5所示的OLED组合，确定电气特性，进而也确定出该OLED组合的OLED类型或者OLED尺寸，并据此正确工作。

该操作装置可以是照明单元的一部分，该照明单元部分适用于OLED的工作，其中该照明单元具有用于确定OLED的电气特性的测量装置，可借助该测量装置执行本发明的方法。

因此，可以实现一种包括以下步骤的方法，该方法用于确定要通过操作装置操作的OLED的类型：

-执行OLED的特征值的测量，

-根据所执行的测量，确定OLED类型或者OLED尺寸。

对于该方法，可以通过将所执行的测量与存储在表中的相应预定值进行比较，来实现OLED类型或OLED尺寸的确定。

可被用于确定OLED类型或OLED尺寸的OLED特征值尤其可以是等效电阻R_E、等效电容C_E和/或等效二极管D_E的值。等效电阻R_E和等效电容C_E的值的确定可以在时间上与等效二极管D_E的值的确定分开地进行。结合所确定的OLED特征值，可以设定该操作装置所需要的操作参数，以便根据所确定的OLED类型或者OLED尺寸来正确操作相连的OLED。等效电阻R_E和等效电容C_E的值的确定可以在时间上与等效二极管D_E的值的确定分开地、借助关于图2和/或图4所述的测量方式来进行。

Claims (15)

1.一种确定OLED的电气特性的方法，该OLED的等效电路图由等效二极管D_E和等效电容C_E所构成的并联电路和与该并联电路串联的等效电阻R_E构成，其特征在于，所述等效电阻R_E和所述等效电容C_E的值的确定在时间上是与所述等效二极管D_E的值的确定分开地进行的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定所述等效二极管D_E，向该OLED施加已知的测量电流I_M，优选为测量电流脉冲；

在该测量电流I_M开始之后立即测量该OLED上的电压降U₁，具体来说是在所述等效电容C_E上能够形成明显的充电电压之前；并且

随后按照以下公式计算该等效电阻R_E：

R_E＝U₁/I_M    (1)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了确定该等效电容C_E，在已知的充电期Δt向该OLED施加外加充电电流I_M，

测量在该充电期开始时的该OLED上的电压降U₁和在该充电期结束时的电压降U₂，并且

该等效电容C_E按照以下公式计算：

C_E＝I_M·Δt/(U₂-U₁)(2)，

其中，当该充电电流在该等效二极管D_E的导通方向上流动时，该充电期Δt的长短必须被设定为如此之短，以使所述在该充电期结束时的电压降U₂仍然低于该等效二极管D_E的导通电压。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了确定该等效电容C_E，将该OLED与预先被充电至已知的标准电压U_R的已知的标准电容C_R连接，

然后测量在该标准电容C_R上的通过电荷平衡而降低的平衡电压U_A或者在该OLED上的与之相同的电压，并且

随后根据以下公式计算该等效电容C_E：

C_E＝C_R·U_R/U_A-1     (3)

其中，当该标准电压U_R处于该等效二极管D_E导通方向的正向时，必须如此设定该标准电压U_R的大小，即，在电荷平衡之后得到的降低后的平衡电压U_A低于该等效二极管D_E的导通电压。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，为了确定该等效二极管D_E，测定该OLED的电流/电压特性曲线。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在开始测量之前，向该OLED施加优选为0的启动电压U_S。

7.一种确定由多个OLED组成的OLED组合的配置的方法，其特征在于，该OLED组合的电流/电压特性曲线的拐点被引用作为区分标准并被分析。

8.一种确定OLED的电气特性的测量装置，其用于执行根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，设有用于产生测量电流和/或充电电流的机构，并且设有用于测量该OLED上的电压降和/或标准电容C_R上的电压的机构M。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，设有启动电压源U_S。

10.一种用于OLED的操作装置，其具有用于确定OLED的电气特性的测量装置，用以执行根据权利要求1至7之一所述的方法。

11.根据权利要求10所述的操作装置，其特征是，设有启动电压源U_S。

12.一种用于确定要通过操作装置操作的OLED的类型的方法，该方法包括以下步骤：

-执行该OLED的特征值的测量，

-依据所执行的测量，确定OLED类型或OLED尺寸。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述OLED类型或OLED尺寸的确定是依据所执行的测量通过将所执行的测量与存储在表中的相应的预定值相比较来实现的。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述OLED类型或OLED尺寸的确定是结合OLED的电气特性的确定来进行的，该OLED的等效电路图是由等效二极管D_E和等效电容C_E所构成的并联电路和与该并联电路串联的等效电阻R_E组成的。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述等效电阻R_E和所述等效电容C_E的值的确定在时间上是与所述等效二极管D_E的值的确定分开地进行的。

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