CN102668698A - 用于大面积固态led的电子驱动器设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于驱动对有机LED供电的电子驱动器设备，其包括可开关电感电路和控制器，以在初始将功率施加到OLED时的启动周期期间将电感连接在电源与OLED之间。

Description

用于大面积固态LED的电子驱动器设备
背景技术
照明装置用于对建筑物、道路照明，并且用于其他面积照明应用中以及多种标牌和光显示应用。对于此类照明系统应用，大面积固态装置，如有机发光二极管(OLED)正在变得越加流行。这些照明装置的商业可行性取决于服务寿命的长度，并且因此，期望改善OLED和其他大面积固态照明装置的操作状况，以便延长可使用的装置的使用寿命。而且，串联连接的OLED常常在启动过程中遭受发光不一致的个别元件的影响。因此，还需要改进的OLED驱动器设备和技术来控制一致性发光、闪烁和缓解过早装置劣化。
发明内容
本发明公开提供用于对OLED和其他大面积固态光源供电的驱动器和方法，其中可以选择性地引入电感与光源负载电路串联以实现自适应电感控制，从而衰减初始装置加电期间的过大电流和/或减轻光闪烁问题。
提供一种电子驱动器设备，其包括如DC源的电源，连同具有在电源与大面积固态光源之间耦合的电感的可开关电感电路。为一种开关电路提供一个或多个开关装置以在第一状态中选择性地旁路电感以及在第二状态中允许电流经由该电感从电源传递到光源。该驱动器还包括控制组件或控制器，在初始对光源施加功率时的整个或部分的启动周期期间将开关装置保持在第二状态。一些实施例包括在电源与可开关电感电路之间耦合的电源开关，其中该控制器在操作电源开关以对光源施加功率之前连接电源电路中的电感。在一个实施例中，该控制器在将电源开关置于第一状态之后以非零时间旁路电感，以及在其他实施例中，该控制器根据来自反馈电路的信号旁路电感。某些实施例中的可开关电感电路包括两个或两个以上电感，这两个或两个以上电感在启动周期期间可被控制器个别地耦合。而且，该控制器还可操作以根据反馈信号选择性地在后续操作期间在电路中包括电感，例如以便解决感测到的闪烁状况。
提供一种用于对大面积固态光源供电的方法，其包括在电源与至少一个大面积固态光源之间耦合电感，经由电感将来自电源的电流提供到光源，以及在初始将电流提供到光源之后旁路电感。一些实施例还包括感测光源的电状况，并在电流已达到稳态之后至少部分地根据感测的反馈状况旁路电感。某些实施例中的电感在将电源开关置于第一状态之后以非零时间被旁路，以及在其他实施例中，至少部分地根据反馈信号，在光源操作期间，允许电流经由电感从电源传递到至少一个大面积固态光源。
附图说明
在下文详细描述和附图中提出一个或多个示范实施例，在附图中：
图1是图示包括可开关电感电路的大面积固态光源的驱动器设备的示意图；
图2是图示具有两个可单独控制的串联电感的可开关电感电路的示意图；
图3是图示具有可开关电感电路的示范OLED驱动器设备的示意图；
图4是示出没有自适应电感控制的OLED驱动器的启动电流和电压曲线的曲线图；
图5是示出具有自适应电感控制以减少过大的启动电流电平的OLED驱动器的启动电流和电压曲线的曲线图；以及
图6是图示对大面积固态光源供电的示范方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图，其中所有附图中相似的引用数字用于指代相似的元件，以及其中多种特征不一定是按比例绘制的，本发明公开涉及用于对大面积固态光源供电的电子驱动器和方法。所公开的概念可以结合有机LED(OLED)光源或具有大截面积的其他固态发光装置来采用。
图1描绘了电子驱动器设备100，其具有电源130以提供用于对一个或多个大固态光源110(如OLED)赋能的电流。可以在驱动器100中采用任何适合的电源130，如DC源，电源130可以是内部供电的(例如，通过电池、太阳能电池等)或可以通过从输入供给(supply)转换来生成DC输出功率(例如，整流器从外部供给转换输入AC功率，未示出)。源130在输出端130a(+)和130b(-)处提供DC输出电压，并且可操作以将DC电流供给到跨过端130a、130b耦合的负载。驱动器设备100还包括可开关电感电路120和控制组件140(例如，微控制器、微处理器、逻辑电路等)，可开关电感电路120和控制组件140提供用于有利地缓解被驱动的光源100的劣化和/或减少被驱动的光源100的闪烁的自适应电感控制。当驱动器100提供电流时，输出端112a和112b提供用于大面积固态光源110(如用于照明应用的一个或多个OLED)的连接。
可开关电感电路120包括电源130的正输出端130a与输出端112a之间耦合的电感L，连同具有耦合在电感L两端的开关装置SW1的开关电路。开关装置SW1可操作以在第一(例如，闭合或“ON”)状态中旁路电感L，以及在第二(例如，开路或“OFF”)状态中允许电流经由电感L从电源130流到光源110。控制组件140提供操作开关SW1的控制信号142。在图示的实施例的操作中，在初始对光源110施加功率时的启动周期的至少一部分期间，控制器140将开关装置SW1保持在第二(开路)状态以允许电流经由电感L从电源130传递到光源110。
而且，图示的驱动器设备100包括在电源130与可开关电感电路120之间耦合的电源开关SWP，电源开关SWP通过来自控制器140的控制信号144来操作。电源开关SWP可操作以在第一(“ON”)状态中允许电流从电源130流到可开关电感电路120，以及在第二(“OFF”)状态中阻止电流从电源130流到可开关电感电路120。控制器140还可以提供一个或多个控制信号/值146以控制电源130的操作(如电流或电压设置点、复位信号等)。
在某些实施例中，可以由反馈电路150生成一个或多个反馈信号152并将其提供到控制器140。第一反馈电路150a(例如，分流器装置)允许感测流经光源负载110的负载电流，并向控制器140提供电流反馈信号152a(IFB)。第二反馈电路150b感测跨过端112a、112b施加到光源110的输出电压，并向控制器140提供电压反馈信号152b(VFB)。控制器140可以使用一个或两个这些反馈信号来推断或计算光源110和/或电源130的性能的一个或多个方面。具体来说，控制器140可以使用反馈信号152的其中一个或多个来检测OLED型光源110中的电容变化、闪烁状况和/或过大电流电平。在一个实施例中，控制器140使用反馈来感测或测量负载110的电容，并使用控制信号142按需选择性地允许电流流经可开关串联电感L。
图3图示驱动器设备100的实施例，将驱动器设备100操作上耦合以在约50mA的标称操作电流电平ISS下驱动OLED负载110，并且包括约3.75mH的可开关/可旁路电感L。可以基于OLED 110的电容(包括对给定OLED 110的电容/施加电压特性的补偿)、期望的操作电流电平ISS、已知或假设的劣化/应力电流电平ID和/或用于给定实现的其他设计因素针对期望的启动电流分布曲线(profile)而定制其他电感值L。在一个示例中，可以将电感L设为15V下操作的容性OLED装置110的约0.15uH/cm2或更大。在另一个示例中，可以将电感L设为15V下操作的OLED电容的约0.5mH/uF。
在启动周期期间的操作中，控制器140生成控制信号142和144以便将开关装置SW1置于第二(开路)状态，然后将电源开关SWP置于第一(闭合)状态，以便限制过大启动电流。发明人已意识到OLED型固态照明装置一般基本是电容，并且还意识到此类装置110可能容易在启动期间遇到过大电流电涌的影响。图4图示曲线图200，其分别示出对应于通过电源开关SWP最初施加功率期间将电路120的电感L保持被旁路(例如，开关SW1开路)的状况的启动电流曲线202和电压曲线204。如图4所示，在没有图示的电路120和控制器140的自适应电感控制功能特征的情况下，当最初导通电源130时，由于容性负载110的原因可能经受高电流电涌，此电流可能因离解有机界面而使OLED 110劣化，从而导致使用寿命缩短或早期装置故障。例如，电流202可能从0上升到远高于期望的稳态操作电流电平ISS的高值，并且远超过装置劣化可能开始所处的应力电平ID。
还参考图5，为了缓解此类过早劣化，控制器140选择性地开关与容性负载110串联的电感L以减小电流电涌。图5中的曲线图210分别示出使用自适应电感组件120和140在启动期间驱动器设备100中的电流曲线212和电压曲线214。具体来说，在启动时，一个实施例中的控制组件140生成控制信号142，以便将电感L插入到串联负载电路(SW1开路)中，然后再激活电源开关SWP(通过控制信号144)。一旦通过闭合电源开关SWP施加功率，则本实施例中的控制器140在将电源开关SWP置于第一状态之后非零时间T，将开关装置SW1置于第一状态以旁路电感L，如图210所示。以此方式，加入的电感L阻滞电流上升，以使曲线212保持低于劣化/应变电平ID以及最终稳定在稳态值处(例如，一个示例中为约50mA)。可以考虑电流过冲与给定应用的稳定时间需求或规范之间的折衷而使用其他电感值L来提供任何量的阻滞。
在另一个实现中，驱动器设备100可以使用反馈电路150以将指示电状况的反馈信号152(例如，电压、电流或由此导出/推断的值)提供到控制器140，控制器14至少部分地基于反馈信号152选择性地闭合开关SW1(以旁路电感L)。例如，该控制器可以断言OLED电流已稳定于稳态电平ISS附近的某个范围内，并且然后可以促发控制信号142以闭合开关SW1，以便旁路电感L。
控制器140和可开关电感电路120还可以在启动后操作以控制闪烁或发光装置110的操作中的其他变化。例如，使用反馈信号152，控制器140可以配置成通过至少部分地根据反馈信号152选择性地经由控制信号142将附加的电感引入电路中来感测操作电流(例如，以及感测其中的变化或波动)并调适驱动器100。以此方式，控制器140可以调整性能以缓解光闪烁状况，以针对来自电源130的劣化的输出(例如，增大的波纹电流电平等)进行调整，或基于负载电压和/或电流中感测的变化调节装置本身的劣化。
现在参考图2，示出可在驱动器设备100中采用的另一个示范可开关电感电路120，其具有两个可单独控制的串联电感L1和L2。使用任何数量的电感L和对应的开关电路以允许控制组件140选择性地将电感个别地或成组地耦合或旁路来实现光源驱动电路的串联电感的自适应控制的其他实现也是可能的。在图2的示例中，电感L1和L2彼此串联耦合在电源130与输出端112a之间，并且开关电路具有对应的开关装置SW1和SW2，开关装置SW1和SW2可通过来自控制器140的第一开关控制信号和第二开关控制信号142a和142b个别地操作以在第一(闭合)状态中旁路关联的电感和在第二(开路)状态中允许电流经由对应的电感从电源130传递到输出端112a。一些实施例中的控制器140可以在不同的可配置应用中选择性地使用电感L1、L2中的一个或另一个来驱动不同的装置负载110(例如，针对驱动第一OLED 110定制的L1值和针对驱动第二OLED 110定制的L2值)。在其他实施例中，可以利用控制器140可操作的适合的可开关互连将多个串联和/或并联连接的电感L部署在电源130与输出端112a之间(和/或驱动器100的返回路径中)，以便实现任何期望的自适应电感控制，从而定制启动和/或稳态操作中设备100的操作。
还参考图6，图示用于对一个或多个大面积固态光源110供电的示范方法300。方法300包括在302处，将电感耦合在电源与光源110之间，并在304处，经由电感L将电流从电源130提供到光源110。在306处，可以感测一个或多个反馈值，如装置电流IFB，在308处，可以在最初将电流施加到光源110之后旁路电感L。在一个实施例中，在308处，至少部分地根据306处感测的反馈状况来旁路电感L。在其他实现中，旁路可以在304施加功率之后的给定时间(例如，上文如图5所示的非零时间“T”)处执行。在启动之后，方法300还可以包括在310处感测电流或其他反馈值，以及在314处，至少部分地根据反馈信号152，在光源110的操作期间，选择性地将电感L插回电路中(例如，上文如图1和图3所示的断开SW1)，以便例如解决312处确定的、检测到的闪烁状况等。
上文的示例仅是说明本公开的多种方面的多个可能实施例，其中本领域技术人员在阅读并理解本说明书和附图时将会设想等效的替代和/或修改。具体针对由上述组件(组装件、装置、系统、电路等)执行的多种功能而言，除非另行指明，否则用于描述此类组件的术语(包括对“部件”的引用)意在对应于执行所描述的组件的特定功能(即，功能上等效)的任何组件，如硬件、软件或它们的组合，即便在结构上与执行本公开的图示实现中的功能的、公开的结构不相等。此外，虽然本公开的具体特征是仅相对多种实现的其中一种来图示和/或描述的，但是此类特征可以按任何给定或具体应用可能期望和对其有利的来与其他实现的一个或多个其他特征组合。另外，除非另行指明，否则对单数组件或项的引用意在涵盖两个或两个以上此类组件或项。而且，就详细描述和/或权利要求中使用术语“包括”、“具有”、“带有”或其变体来说，此类术语意在与术语“包含”相似的方式为包含性的。本发明是参考优选实施例来描述的。显然，阅读和理解前文的详细描述时，将会设想到修改和替换。本发明意在被解释为包含所有此类修改和替代。

Claims (15)

1.一种电子驱动器设备，包括：
电源，其可操作以提供电流对至少一个大面积固态光源供电；
可开关电感电路，其包括电感和开关电路，所述电感耦合在所述电源和所述至少一个大面积固态光源之间，以及所述开关电路带有至少一个开关装置，所述至少一个开关装置可操作以在第一状态中旁路所述电感以及在第二状态中允许电流经由所述电感从所述电源传递到所述至少一个大面积固态光源；以及
控制组件，其与所述至少一个开关装置操作上耦合，以在初始对所述至少一个大面积固态光源施加功率时的启动周期的至少一部分期间，将所述至少一个开关装置保持在所述第二状态中，以允许电流经由所述电感从所述电源传递到所述至少一个大面积固态光源。
2.如权利要求1所述的驱动器设备，其中，所述电源是可操作以提供DC电流从而对所述至少一个大面积固态光源供电的DC电源。
3.如权利要求1所述的驱动器设备，还包括耦合在所述电源与所述可开关电感电路之间的电源开关，所述电源开关可操作以在第一状态中允许电流从所述电源流到所述可开关电感电路，以及在第二状态中阻止电流从所述电源流到所述可开关电感电路，其中所述控制组件与所述电源开关操作上耦合，并且可在所述启动周期中操作以在将所述电源开关置于所述第一状态从而初始对所述至少一个大面积固态光源施加功率之前，将所述至少一个开关装置置于所述第二状态。
4.如权利要求3所述的驱动器设备，其中，所述控制组件可操作以在将所述电源开关置于所述第一状态之后非零时间，将所述至少一个开关装置置于所述第一状态从而旁路所述电感。
5.如权利要求3所述的驱动器设备，还包括反馈电路，其将指示所述至少一个大面积固态光源的电状况的反馈信号提供到所述控制组件，其中所述控制组件可操作以至少部分地根据所述反馈信号，在将所述电源开关置于所述第一状态之后，将所述至少一个开关装置置于所述第一状态以旁路所述电感。
6.如权利要求1所述的驱动器设备，其中，所述可开关电感电路包括：在所述电源与所述至少一个大面积固态光源之间彼此串联耦合的多个电感，其中所述开关电路包括对应的多个开关装置，所述多个开关装置个别地操作在第一状态中以旁路所述电感中对应的一个以及个别地操作在第二状态中以允许电流经由所述电感中所述对应的一个从所述电源传递到所述至少一个大面积固态光源，以及其中所述控制组件可操作以在初始对所述至少一个大面积固态光源施加功率时的所述启动周期的至少一部分期间，将所述开关装置中的至少其中之一保持在所述第二状态中，以允许电流经由所述电感中的所述对应的一个从所述电源传递到所述至少一个大面积固态光源。
7.如权利要求6所述的驱动器设备，还包括耦合在所述电源与所述可开关电感电路之间的电源开关，所述电源开关可操作以在第一状态中允许电流从所述电源流到所述可开关电感电路，以及在第二状态中阻止电流从所述电源流到所述可开关电感电路，其中所述控制组件与所述电源开关操作上耦合，并且可在所述启动周期中操作，以在将所述电源开关置于所述第一状态从而初始对所述至少一个大面积固态光源施加功率之前，将所述开关装置的至少其中之一置于所述第二状态。
8.如权利要求7所述的驱动器设备，其中，所述控制组件可操作以在将所述电源开关置于所述第一状态之后非零时间，将所述开关装置的至少其中之一置于所述第一状态，从而旁路所述电感中所述对应的一个。
9.如权利要求7所述的驱动器设备，还包括反馈电路，其将指示所述至少一个大面积固态光源的电状况的反馈信号提供到所述控制组件，其中所述控制组件可操作以至少部分地根据所述反馈信号，在将所述电源开关置于所述第一状态之后，将所述开关装置的至少其中之一置于所述第一状态，以旁路所述电感中所述对应的一个。
10.如权利要求1所述的驱动器设备，还包括反馈电路，其将指示所述至少一个大面积固态光源的电状况的反馈信号提供到所述控制组件，其中所述控制组件可操作以至少部分地根据所述反馈信号，在所述至少一个大面积固态光源的操作期间，选择性地将所述至少一个开关装置置于所述第二状态以允许电流经由所述电感从所述电源传递到所述至少一个大面积固态光源。
11.一种对至少一个大面积固态光源供电的方法，所述方法包括：
在电源与至少一个大面积固态光源之间耦合电感；
经由所述电感将电流从所述电源提供到所述至少一个大面积固态光源；以及
在初始将电流提供到所述至少一个大面积固态光源之后旁路所述电感。
12.如权利要求11所述的方法，还包括感测所述至少一个大面积固态光源的电状况，并至少部分地根据所感测的反馈状况旁路所述电感。
13.如权利要求11所述的方法，其中，在将所述电源开关置于所述第一状态之后非零时间，旁路所述电感。
14.如权利要求11所述的方法，还包括感测所述至少一个大面积固态光源的电状况，并且至少部分地根据所述反馈信号，在所述至少一个大面积固态光源的操作期间，选择性地将所述至少一个开关装置置于所述第二状态以允许电流经由所述电感从所述电源传递到所述至少一个大面积固态光源。
15.一种电子驱动器设备，包括：
电源，其可操作以提供电流对至少一个大面积固态光源供电；
可开关电感电路，其包括电感和开关电路，所述电感耦合在所述电源和所述至少一个大面积固态光源之间，以及所述开关电路带有至少一个开关装置，所述至少一个开关装置可操作以在第一状态中旁路所述电感以及在第二状态中允许电流经由所述电感从所述电源传递到所述至少一个大面积固态光源；
反馈电路，其提供指示所述至少一个大面积固态光源的电状况的反馈信号；以及
控制组件，其与所述至少一个开关装置操作上耦合以及与所述反馈电路操作上耦合，以至少部分地根据所述反馈信号，在所述至少一个大面积固态光源的操作期间，选择性地将所述至少一个开关装置置于所述第二状态以允许电流经由所述电感从所述电源传递到所述至少一个大面积固态光源。
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