EP2342946A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben einer oled - Google Patents

Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben einer oled

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Publication number
EP2342946A1
EP2342946A1 EP08875272A EP08875272A EP2342946A1 EP 2342946 A1 EP2342946 A1 EP 2342946A1 EP 08875272 A EP08875272 A EP 08875272A EP 08875272 A EP08875272 A EP 08875272A EP 2342946 A1 EP2342946 A1 EP 2342946A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
oled
voltage
electronic switch
signal
coupled
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08875272A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Siegmund
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/60—Circuit arrangements for operating LEDs comprising organic material, e.g. for operating organic light-emitting diodes [OLED] or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement for operating an OLED, comprising a Stromquel- Ie, which is coupled to supply the OLED with the OLED. It also relates to a method for operating an OLED.
  • OLEDs consist of millimeter-thin glass substrates, on the back of which the light-emitting material layers and the electrodes for contacting are applied. External mechanical action can break the glass of the OLED. As a result, the current distribution in the carrier and in the applied OLED material layers is inhomogeneous. Depending on the design, a large crack may lead to a reduction in the area through which the current flows, as far as a complete separation of the electrodes or a complete interruption of the current flow.
  • Constant current operation results in the following estimation of the OLED voltages: For a series connection of 50 OLEDs and a total operating voltage of 200 V, a tolerance of approx. 10% overall is to be expected in normal operation. If the maximum output voltage is limited to + 15%, the maximum output voltage is 230 V. The defective OLED is then supplied with 30 V instead of a nominal 4 V. The power consumed at the defective OLED is exaggerated by a factor of 7.5 before the shutdown. The inhomogeneous current flow can lead to a further increase in the power density and to a local overheating of the current-carrying regions of the defective OLED. As a result, specified clearances and creepage distances, insulation regulations and mechanical integrity can no longer be guaranteed. For a complete break with interruption at the crack point even about 200 V on. The insulating light-emitting film can be damaged at these points and the insulation of the OLED can be impaired. In summary, therefore, there is a considerable security risk.
  • the object of the present invention is to further develop a circuit arrangement mentioned at the beginning or a method mentioned at the outset such that the existing security risk when operating OLED can thereby be reduced.
  • the present invention is based initially on the finding that OLED tolerances and parameter fluctuations add up adversely in a series connection. An improvement is therefore only possible by monitoring a single OLED.
  • the OLED voltage of a single OLED prepared via a network is therefore analyzed in terms of time by means of a voltage threshold or voltage window.
  • the setting can be made much more sensitive than monitoring the output voltage of a driver operating the entire series connection of several OLEDs. This makes it possible to detect an OLED break at an early stage, in particular already in the development phase. Local overheating at the OLED fault can be reliably prevented.
  • the circuit can be implemented by means of SMD components and integrated directly (chip on glass) or by means of a flex board on the back of the O1ED or in the mounting frame of the OLED. There is thus no security risk; the relevant safety regulations can be complied with.
  • the electronic switch and the ohmic resistor deactivate the damaged OLED upon detection of an OLED break. Since the current then flows through the series connection of the ohmic resistance and the transistor, the other OLEDs of the series connection of several OLEDs can continue to be operated without interruption.
  • the evaluation device of the series circuit comprises a threshold device, an amplifier device and a holding member.
  • the associated electronic switch is permanently driven by a signal which enables bridging of the defective OLED by the series connection of the at least one ohmic resistor and the electronic switch ,
  • the threshold device preferably comprises a Zener diode.
  • a voltage threshold can be defined very precisely in a simple manner, which is used to detect an OLED break.
  • the holding member is preferably designed to provide a voltage of a predeterminable amplitude over a predefinable period of time. This allows the control of the electronic switch and thus the bridging of a defective OLED permanently. The remaining OLEDs of the series connection can therefore continue to be operated permanently.
  • the amplifier device and the holding member are designed to provide at its output a signal, in particular for switching on the electronic switch.
  • the evaluation device comprises a voltage divider which is designed to provide at its tap a voltage which is correlated with the voltage drop across the OLED.
  • a voltage divider which is designed to provide at its tap a voltage which is correlated with the voltage drop across the OLED.
  • a filter device is coupled between the OLED voltage measuring device and the evaluation device.
  • the at least one resistor is dimensioned such that the voltage drop across the series connection of the at least one ohmic resistance and the distance between the working electrode reference electrode of the electronic switch and the supply voltage for the evaluation device, in particular re the holding member, and / or the electronic switch is usable.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a circuit arrangement according to the invention, realized with discrete components.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention, wherein, however, parts of the evaluation device are realized by a microcontroller;
  • FIG. 3 an embodiment according to FIG. 1 in a more detailed representation
  • FIG. 4 shows the time profile for various signals of a circuit arrangement according to the invention, measured on an intact OLED;
  • Fig. 6 shows the time course for various signals to a circuit arrangement according to the invention measured during load shedding.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a circuit arrangement according to the invention.
  • an OLED is connected in series between a power supply.
  • the current flowing through the OLED is denoted by I OLED
  • U OLED the voltage drop across the OLED
  • a filter Fi realized in the present case by a capacitor Ci, serves to filter in coupled-in disturbances and HF components.
  • An evaluation device 10 comprises a threshold device 12 on the one hand and a step Vi with an amplifier device and a holding member on the other.
  • the threshold device 12 includes the series connection of an ohmic resistor R 4 and a Zener diode ZDi.
  • the output of the stage Vi is coupled to the control electrode of an electronic switch T 4 , which is connected in parallel with the parallel connection of ohmic resistors R7 to RIO of the OLED is.
  • the threshold device 12 and the stage Vi are designed so that when the OLED voltage U OLED is greater than the blocking voltage of the Zener diode ZDi, this leads to the full-level control of the stage Vi.
  • the fully controlled state is permanently retained at the output by means of a holding element. This state corresponds to the status of a faulty OLED.
  • the then positive output signal of the stage Vi is fed to the base of the transistor T 4 , which then turns on and bridges the defective OLED in a low-resistance manner via the load resistors R 7 to Rio and thus takes over the current.
  • the connecting lines between the OLED and the evaluation device 10 serve in the present case as an OLED voltage measuring device.
  • the threshold device 12 comprises a voltage divider with the resistors R 7 and Rs, wherein the resistor R 7, a capacitor C 4 is connected in parallel.
  • the stage Vi is realized by a microprocessor ⁇ C whose input is coupled to the tap of the voltage divider R 8 / R 7 , C 4 and whose output is coupled to the base of the transistor T 4 .
  • Fig. 3 shows in greater detail an embodiment of the schematic diagram of FIG. 1. This is the Filter Fl realized by the capacitor Ci.
  • the evaluation device 10 comprises the ohmic resistor R 4 and the Zener diode ZDi.
  • the stage Vi comprises the components C 2 , Ri, Ti, R 2 , R 3 , C 3 , D 2 , T 2 , D 3 .
  • the electronic switch and the load comprise the components R 5 , T 3 , R 6 , T 4 , R 7 , R 8 , R 9 and Ri 0 .
  • the zener diode ZDi is dimensioned such that the OLED is switched off when the voltage U OLED exceeds twice the nominal value.
  • the shutdown threshold may be between 10% and 300% when the nominal value is exceeded.
  • the circuit arrangement consists of a few SMD components, works independently and wins its own power supply from the OLED current I 0 LED-
  • the defective OLED is typically on the order of less switched off as 2.3 ⁇ s.
  • the current flow is permanently reduced by the electronic switch T 4 , so that only the damaged OLED remains dark and no overheating or flashovers occur.
  • FIG. 5 shows the corresponding time profiles for a defective OLED: After switching on, the voltage U OLED across the OLED briefly rises sharply. This is registered by the protective device according to the invention and leads to Leitendpad the switch T 4th The current I 0 LED through the OLED therefore remains at zero, the switch T 4 takes over the current that has flowed through the OLED in the example of FIG. As can be clearly seen, the detection takes place shortly after switching on during startup of the arrangement, in particular at currents I OLED ⁇ 600 ⁇ A.
  • Fig. 6 shows the course of the corresponding variables in a load shedding. It can be seen that here too the protective circuit responds after a brief rise in the voltage U OLED and as a result the current I OLED returns to zero. As is apparent from the curve of the total current I O + IL ⁇ LED's, all of the current now flows through the switch T 4, the remaining OLED of a series connection of several OLED are therefore supplied with power. Only the defective OLED was switched off.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer OLED umfassend eine Stromquelle, die zur Versorgung der OLED mit der OLED gekoppelt ist, wobei die Schaltungsanordnung weiterhin umfasst eine OLED-Spannungsmessvorrichtung, die mit der OLED gekoppelt ist und ausgelegt ist, an ihrem Ausgang ein Signal bereitzustellen, das mit der über der OLED abfallenden Spannung korreliert ist, eine Auswertevorrichtung (10), die mit dem Ausgang der OLED-Spannungsmessvorrichtung gekoppelt ist und ausgelegt ist, an ihrem Ausgang ein erstes Signal bereitzustellen, wenn die über der OLED abfallende Spannung über einem vorgebbaren Schwellwert liegt, und ein zweites Signal bereitzustellen, wenn die über der OLED abfallende Spannung unter dem vorgebbaren Schwellwert liegt, einen elektronischen Schalter (T4 ) mit einer Bezugselektrode, einer Arbeitselektrode und einer Steuerelektrode, wobei die Steuerelektrode mit dem Ausgang der Auswertevorrichtung (10) gekoppelt ist, und mindestens einen ohmschen Widerstand (R7; R8; R9; R10), wobei die Serienschaltung aus dem mindestens einen ohmschen Widerstand (R7; R8; R9; R10) sowie der Strecke Arbeitselektrode - Bezugselektrode des elektronischen Schalters (T4) zur OLED parallel geschaltet ist. Die Erfindung betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer OLED.

Description

Be s ehre ibung
Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer OLED
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer OLED, umfassend eine Stromquel- Ie, die zur Versorgung der OLED mit der OLED gekoppelt ist. Sie betrifft überdies ein Verfahren zum Betreiben einer OLED.
Stand der Technik
Handelsübliche OLED bestehen aus millimeterdünnen Glasträgern, auf deren Rückseite die lichtemittierenden Mate- rialschichten und die Elektroden zur Kontaktierung aufgebracht sind. Durch äußere mechanische Einwirkung kann das Glas der OLED brechen. Dadurch wird die Stromverteilung im Träger und in den aufgebrachten OLED-Materialschichten inhomogen. Je nach Ausbildung kann es bei einem großen Riss zur Verkleinerung der stromdurchflossenen Fläche bis zu einer kompletten Abtrennung der Elektroden oder zur völligen Unterbrechung des Stromflusses kommen.
In einem derartigen Fehlerfall kommt es - von außen betrachtet - zu einer Impedanzerhöhung der OLED. In einer Reihenschaltung mehrerer OLED wird der Strom vom Treiber als Reaktion auf die Störung auf den Konstantwert nachgeregelt und somit mehr Leistung an die defekte OLED abgegeben. Erst wenn eine maximale Ausgangsspannung der in Reihe geschalteten OLED überschritten wird, schaltet der Treiber ab. Eine frühzeitige und schnelle Detektion eines solchen einzelnen OLED-Defekts in einer Reihenschaltung ist damit sehr schwierig möglich, da zunächst nur ein sehr geringer Teil des Stroms durch den Riss behindert wird, der mess- technisch nicht vom Gesamtstrom zu trennen ist und im Betrieb zusätzlich den Fluktuationen durch die OLED- Parameterstreuung unterschiedlicher Chargen unterliegt.
Bei Konstantstrombetrieb ergibt sich nachfolgende Abschätzung der OLED-Spannungen : Bei einer Reihenschaltung von 50 OLED und einer Gesamtbetriebsspannung von 200 V ist im Normalbetrieb mit einer Toleranz von gesamt ca. 10% zu rechnen. Bei einer Begrenzung der maximalen Ausgangsspannung auf +15% beträgt damit die maximale Ausgangsspannung 230 V. An der defekten OLED liegen dann 30 V statt nominal 4 V an. Die aufgenommene Leistung an der defekten OLED ist vor der Abschaltung um einen Faktor 7,5 überhöht. Durch den inhomogenen Stromfluss kann es zu einem weiteren Anstieg der Leistungsdichte und zu einer lokalen Überhitzung der stromdurchflossenen Bereiche der defekten OLED kommen. Infolgedessen können vorgegebene Luft- und Kriechstrecken, Vorschriften zur Isolation sowie die mechanische Intaktheit nicht mehr gewährleistet werden. Bei einem kompletten Bruch mit Unterbrechung liegen an der Rissstelle sogar ca. 200 V an. Die isolierende Lichtauskoppelfolie kann an diesen Stellen beschädigt und die Isolation der OLED beeinträchtigt werden. Zusammenfassend besteht daher ein beträchtliches Sicherheitsrisiko .
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der US 20040201985 Al oder dem Datenblatt des Bauteils LM3553 der Firma National Semiconductor, sind lediglich linear geregelte oder geschaltete Stromtreiber bekannt, die für den Betrieb von anorganischen LED angeboten werden mit eingangsseitiger bzw. ausgangsseitiger Überwachung einer maximalen Spannung. Diese sind zur Beseitigung des Si- cherheitsrisikos nicht geeignet.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine eingangs genannte Schaltungsanordnung bzw. ein eingangs genanntes Verfahren derart weiterzubilden, dass damit das bestehende Sicherheitsrisiko beim Betrei- ben von OLED reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 10.
Der vorliegenden Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass sich OLED-Toleranzen und Parameterfluktuationen in einer Reihenschaltung ungünstig addieren. Eine Verbesserung ist deshalb nur möglich durch Überwachung einer einzelnen OLED.
Da der die Reihenschaltung mehrerer OLED durchfließende OLED-Strom immer auf einen konstanten Wert geregelt wird, wird deshalb die über ein Netzwerk aufbereitete OLED- Spannung einer einzelnen OLED mittels Spannungsschwelle oder Spannungsfenster zeitlich analysiert. Hierbei kann die Einstellung sehr viel empfindlicher ausgelegt werden als bei Überwachung der Ausgangsspannung eines die gesamte Reihenschaltung mehrerer OLED betreibenden Treibers. Damit lässt sich ein OLED-Bruch frühzeitig, insbesondere bereits in der Entstehungsphase, detektieren. Eine lokale Überhitzung an der OLED-Fehlstelle kann zuverlässig verhindert werden. Die Schaltung kann mittels SMD-Bauteilen realisiert werden und direkt (Chip on Glass) oder per Flexplatine auf der Rückseite der O1ED oder im Befestigungsrahmen der OLED integriert werden. Es besteht somit kein Sicherheitsrisiko mehr; die einschlägigen Sicherheitsvorschriften können eingehalten werden.
Durch den elektronischen Schalter und den ohmschen Widerstand wird überdies bei Detektion eines OLED-Bruchs die geschädigte OLED deaktiviert. Da dann der Strom über die Serienschaltung des ohmschen Widerstands und den Transistor fließt, können die anderen OLED der Reihenschaltung mehrerer OLED ohne Unterbrechung weiter betrieben werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Auswertevorrichtung der Serienschaltung eine Schwellwertvorrichtung, eine Verstärkervorrichtung sowie ein Halteglied. Damit kann auf besonders einfache Weise sicherge- stellt werden, dass bei Detektion einer fehlerhaften OLED der zugehörige elektronische Schalter dauerhaft mit einem Signal angesteuert wird, der ein Überbrücken der defekten OLED durch die Serienschaltung aus dem mindestens einen ohmschen Widerstand und dem elektronischen Schalter er- möglicht.
Bevorzugt umfasst die Schwellwertvorrichtung eine Zener- diode. Dadurch lässt sich auf einfache Weise sehr präzise eine Spannungsschwelle definieren, die zur Detektion eines OLED-Bruchs herangezogen wird. Das Halteglied ist bevorzugt ausgelegt, eine Spannung einer vorgebbaren Amplitude über einen vorgebbaren Zeitraum bereitzustellen. Dies erlaubt die Ansteuerung des elektronischen Schalters und damit die Überbrückung einer de- fekten OLED dauerhaft. Die übrigen OLED der Reihenschaltung können daher dauerhaft weiter betrieben werden.
Bevorzugt sind daher die Verstärkervorrichtung und das Halteglied ausgelegt, an ihrem Ausgang ein Signal insbesondere zum Einschalten des elektronischen Schalters be- reit zu stellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Auswertevorrichtung einen Spannungsteiler, der ausgelegt ist, an seinem Abgriff eine Spannung bereit zu stellen, die mit der über der OLED abfallenden Spannung korreliert ist. Dadurch kann insbesondere eine Spannung erzeugt werden, die von einem MikroController weiter verarbeitet werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb die Schwellwertvorrichtung, die Verstärkervorrichtung und das Halteglied durch einen MikroController realisiert.
Zur Ausfilterung eingekoppelter Störungen und von HF- Anteilen ist es weiterhin bevorzugt, wenn zwischen die OLED-Spannungsmessvorrichtung und die Auswertevorrichtung eine Filtervorrichtung gekoppelt ist.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der mindestens eine Widerstand derart bemessen, dass die über der Serienschaltung aus dem mindestens einen ohmschen Widerstand und der Strecke Arbeitselektrode-Bezugselektrode des elektronischen Schalters abfallende Spannung als Ver- sorgungsspannung für die Auswertevorrichtung, insbesonde- re das Halteglied, und/oder den elektronischen Schalter verwendbar ist. Dadurch braucht keine zusätzliche Spannungsversorgung für die genannten Bauelemente bereitgestellt werden, so dass eine besonders kostengünstige Rea- lisierung ermöglicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und de- ren Vorteile gelten, soweit anwendbar, entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, realisiert mit diskreten Bauelementen;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungs- gemäßen Schaltungsanordnung, wobei jedoch Teile der Auswertevorrichtung durch einen Mikrocontrol- ler realisiert sind;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in detaillierterer Darstellung; Fig. 4 den zeitlichen Verlauf für verschiedene Signale einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemessen an einer intakten OLED;
Fig. 5 den zeitlichen Verlauf für verschiedene Signale einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemessen an einer defekten OLED; und
Fig. 6 den zeitlichen Verlauf für verschiedene Signale an einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemessen beim Lastabwurf.
In den unterschiedlichen Ausführungsformen werden für gleiche und ähnliche Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Sie werden deshalb nur einmal eingeführt.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanord- nung. Dabei ist seriell zwischen eine Spannungsversorgung eine OLED geschaltet. Der die OLED durchfließende Strom wird mit IOLED, die über der OLED abfallende Spannung mit UOLED bezeichnet. Ein Filter Fi, vorliegend realisiert durch einen Kondensator Ci, dient zum Ausfiltern einge- koppelter Störungen und HF-Anteile. Eine Auswertevorrichtung 10 umfasst eine Schwellwertvorrichtung 12 einerseits und eine Stufe Vi mit einer Verstärkervorrichtung und einem Halteglied andererseits. Die Schwellwertvorrichtung 12 umfasst die Serienschaltung eines ohmschen Widerstands R4 sowie eine Zenerdiode ZDi. Der Ausgang der Stufe Vi ist mit der Steuerelektrode eines elektronischen Schalters T4 gekoppelt, der zusammen mit der Parallelschaltung ohmscher Widerstände R7 bis Rio der OLED parallel geschaltet ist. Die Schwellwertvorrichtung 12 und die Stufe Vi sind so ausgelegt, dass, wenn die OLED-Spannung UOLED größer als die Sperrspannung der Zenerdiode ZDi ist, dies zur Vollaussteuerung der Stufe Vi führt. Der vollausgesteuer- te Zustand wird mittels Halteglied am Ausgang permanent festgehalten. Dieser Zustand entspricht dem Status bei einer fehlerhaften OLED.
Das dann positive Ausgangssignal der Stufe Vi wird der Basis des Transistors T4 zugeführt, der dann durchschal- tet und die defekte OLED niederohmig über die Lastwiderstände R7 bis Rio überbrückt und so den Strom übernimmt.
Besonders darauf hinzuweisen ist, dass die Dimensionierung der parallel geschalteten Widerstände R7 bis Ri0 derart erfolgt, dass der Gesamtspannungsabfall aus UR7 + U0E (T4) zur Versorgung der Schaltungsanordnung, insbesondere des Halteglieds und des elektronischen Schalters T4, ausreichend ist.
Die Anschlussleitungen zwischen OLED und Auswertevorrichtung 10 dienen vorliegend als OLED-Spannungsmessvor- richtung.
In Fig. 2 umfasst die Schwellwertvorrichtung 12 einen Spannungsteiler mit den Widerständen R7 und Rs, wobei dem Widerstand R7 ein Kondensator C4 parallel geschaltet ist. Die Stufe Vi ist durch einen Mikroprozessor μC reali- siert, dessen Eingang mit dem Abgriff des Spannungsteilers R8/R7, C4 gekoppelt ist und dessen Ausgang mit der Basis des Transistors T4 gekoppelt ist.
Fig. 3 zeigt in größerem Detail ein Ausführungsbeispiel für die Prinzipdarstellung nach Fig. 1. Dabei ist das Filter Fl durch den Kondensator Ci realisiert. Die Auswertevorrichtung 10 umfasst den ohmschen Widerstand R4 und die Zenerdiode ZDi. Die Stufe Vi umfasst die Bauelemente C2, Ri, Ti, R2, R3, C3, D2, T2, D3. Der elektronische Schalter und die Last umfassen die Bauelemente R5, T3, R6, T4, R7, R8, R9 und Ri0.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Zenerdiode ZDi derart dimensioniert, dass eine Abschaltung der OLED erfolgt, wenn die Spannung UOLED den doppelten Nennwert überschreitet. Bei anderen Ausführungsformen kann die Abschaltschwelle bei einer Überschreitung des Nennwerts zwischen 10 % und 300 % liegen.
Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, besteht die Schaltungsanordnung aus wenigen SMD-Bauteilen, arbeitet autark und gewinnt die eigene Spannungsversorgung aus dem OLED-Strom I0LED- Bei Ausfall der OLED im Betrieb wird die defekte OLED typischerweise in einer Größenordnung von weniger als 2,3 μs abgeschaltet. Der Stromfluss wird von dem e- lektronischen Schalter T4 dauerhaft niederohmig übernom- men, so dass nur die beschädigte OLED dunkel bleibt und keine Überhitzung oder Überschläge mehr stattfinden.
Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf des Stroms IOLED durch die OLED, der über der OLED abfallenden Spannung UOLED sowie der Summe aus dem Strom IOLED durch die OLED und dem Strom IL durch die der OLED parallel geschaltete Schaltungsstruktur. Wie deutlich zu erkennen ist, steigt nach dem Einschalten die Spannung UOLED sehr schnell auf einen konstanten Wert an, der Strom IOLED durch die OLED steigt hingegen erst allmählich auf einen konstanten Wert an. Dasselbe gilt für die Summe aus dem Strom IOLED und dem Strom IL. Der Strom IL ist demnach ungefähr Null. Hierbei handelt es sich also um eine intakte OLED.
Fig. 5 zeigt die entsprechenden zeitlichen Verläufe für eine defekte OLED: Nach dem Einschalten steigt die Span- nung UOLED über der OLED kurzzeitig stark an. Dies wird von der Schutzvorrichtung erfindungsgemäß registriert und führt zum Leitendschalten des Schalters T4. Der Strom I0LED durch die OLED bleibt daher bei Null, der Schalter T4 übernimmt den Strom, der bei dem Beispiel von Fig. 4 durch die OLED geflossen ist. Wie deutlich zu erkennen ist, erfolgt die Detektion bereits kurz nach dem Einschalten beim Hochlauf der Anordnung, insbesondere bei Strömen IOLED < 600 μA.
Fig. 6 zeigt den Verlauf der entsprechenden Größen bei einem Lastabwurf. Man erkennt, dass auch hier die Schutzschaltung nach einem kurzen Anstieg der Spannung UOLED anspricht und als Folge der Strom IOLED auf Null zurückgeht. Wie aus dem Verlauf des Gesamtstroms IOLED + IL hervor¬ geht, fließt nunmehr der gesamte Strom über den Schalter T4, die restlichen OLED einer Reihenschaltung mehrerer OLED werden daher mit Strom versorgt. Lediglich die defekte OLED wurde abgeschaltet.

Claims

Ansprüche
1. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer OLED umfassend: eine Stromquelle, die zur Versorgung der OLED mit der OLED gekoppelt ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltungsanordnung weiterhin umfasst:
eine OLED-Spannungsmessvorrichtung, die mit der OLED gekoppelt ist und ausgelegt ist, an ihrem Ausgang ein Signal bereitzustellen, das mit der über der OLED abfallenden Spannung korreliert ist;
eine Auswertevorrichtung (10), die mit dem Ausgang der OLED-Spannungsmessvorrichtung gekoppelt ist und ausgelegt ist, an ihrem Ausgang ein ers- tes Signal bereitzustellen, wenn die über der
OLED abfallende Spannung über einem vorgebbaren Schwellwert liegt, und ein zweites Signal bereitzustellen, wenn die über der OLED abfallende Spannung unter dem vorgebbaren Schwellwert liegt;
einen elektronischen Schalter (T4 ) mit einer Bezugselektrode, einer Arbeitselektrode und einer Steuerelektrode, wobei die Steuerelektrode mit dem Ausgang der Auswertevorrichtung (10) ge- koppelt ist; und
mindestens einen ohmschen Widerstand (R7; Rs; R9; Rio) ; wobei die Serienschaltung aus dem mindestens einen ohmschen Widerstand (R7; Rs; R9; Rio) sowie der Strecke Arbeitselektrode - Bezugselektrode des elektronischen Schalters (T4) zur OLED parallel geschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (10) die Serienschaltung einer Schwellwertvorrichtung (12), einer Verstärkervorrichtung sowie eines Halteglieds (V1) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schwellwertvorrichtung (12) eine Zenerdiode (ZD1) umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Halteglied (V1) ausgelegt ist, eine Spannung einer vorgebbaren Amplitude über einen vorgebbaren Zeitraum bereitzustellen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkervorrichtung und das Halteglied ausgelegt sind, an ihrem Ausgang ein Signal zum Einschalten des elektronischen Schalters (T4) bereitzu- stellen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (10) einen Spannungstei- ler (R7, R8, C4) umfasst, der ausgelegt ist, an seinem Abgriff eine Spannung bereitzustellen, die mit der über der OLED abfallenden Spannung korreliert ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schwellwertvorrichtung (12) , die Verstärkervorrichtung und das Halteglied durch einen Mikrocont- roller (μC) realisiert sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen die OLED-Spannungsmessvorrichtung und die Auswertevorrichtung (10) eine Filtervorrichtung (Fi) gekoppelt ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Widerstand (R7; Rs; R9; Rio) derart bemessen ist, dass die über der Serienschaltung aus dem mindestens einen ohmschen Widerstand (R7; Rs; R9; Rio) und der Strecke Arbeitselektrode - Bezugselektrode des elektronischen Schalters (T4) abfallende Spannung als Versorgungsspannung für die Auswertevorrichtung (10), insbesondere das Halteglied und/oder den elektronischen Schalter (T4) , verwendbar ist .
10. Verfahren zum Betreiben einer OLED, folgende Schritte umfassend:
a) Versorgen der OLED aus einer Stromquelle;
b) Messen der über der OLED abfallenden Spannung;
c) Auswerten der gemessenen Spannung und Bereitstellen eines ersten Signals, wenn die über der OLED abfallende Spannung über einem vorgebbaren
Schwellwert liegt, und Bereitstellen eines zweiten Signals, wenn die über der OLED abfallende Spannung unter dem vorgebbaren Schwellwert liegt; und
d) Koppeln des ersten oder des zweiten Signals an die Steuerelektrode eines elektronischen Schalters (T4) , wobei die Strecke Arbeitselektrode - Bezugselektrode des elektronischen Schalters (T4) in Serie zu mindestens einem ohmschen Widerstand (R7; Rs; R9; Rio) geschaltet ist, und wobei diese Serienschaltung der OLED parallel geschaltet ist.
EP08875272A 2008-11-04 2008-11-04 Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben einer oled Withdrawn EP2342946A1 (de)

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