JP2009530789A

JP2009530789A - 発光素子

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Publication number: JP2009530789A
Application number: JP2009500989A
Authority: JP
Inventors: ヘンテ，ディルク; ヘンドリクアンナマリアヤコブス，ヨセフ; ヴァフェンシュミット，エバーハルト
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2009-08-27
Also published as: WO2007107933A3; RU2411700C2; EP2002696A2; CN101411244B; US8035309B2; RU2008141902A; CN101411244A; WO2007107933A2; ATE489833T1; DE602007010747D1; EP2002696B1; US20090072752A1

Abstract

本発明は発光素子（１）に関する。発光素子（１）は電子ドライバ（１０）と平面発光素子（２０）とを有し、ドライバ（１）は電源（２）と発光素子（２０）とに接続され、内部キャパシタンス（２１）を有する発光素子（２０）は、内部キャパシタンス（２１）が前記ドライバ（１０）の受動出力フィルターとして機能するように、ドライバ（１０）と接続される。

Description

本発明は、ドライバと内部キャパシタンスを有する平面発光素子とを備えた発光素子に関する。

受動フィルターは標準的に従来の回路の２／３より多い面積を必要とするので、受動フィルターの統合は高集積電子回路の主要技術であることが知られている。これは、薄型平面ディスプレイ（プラズマ・ディスプレイ、ＬＣＤディスプレイ等）のような超薄構造を必要とする用途では特に不可欠である。移動通信装置のような多くの知られている電子素子では、例えばバッテリーから供給されたＤＣ電圧と異なる電圧が要求される。電圧を効率的に変換するために、特にキャパシター及びインダクターのような受動フィルターが用いられる。例えば、薄型表面実装（ＳＭＴ）インダクターが用いられる。このようなＳＭＴインダクターは通常、装置を印刷回路基板（ＰＣＢ）に取り付けるための接点を備えたプラスチック固定具を設けられる。

特許文献１は、受動フィルターが完全に集積された複数層構造を有し密閉集積ドライバを備えた発光素子を開示している。集積された受動フィルターを備えた平面ドライバは、外乱をフィルターするためにＬＣ（Ｌはインダクター、Ｃはキャパシター）の組を有する。
欧州特許第０５１０６９２４．３号明細書

本発明の目的は、上述の発光素子を改良することである。特に本発明の目的は、厚みを減らした発光素子を提供することである。

上述の目的は、本発明の請求項１により教示される発光素子により達成される。

従って、ドライバと平面発光素子とを有する発光素子が提供される。ドライバは、発光素子の所要電流に利用可能な電圧源を用いる。ドライバは電源及び発光素子と接続される。内部キャパシタンスを有する発光素子は、内部キャパシタンスが当該ドライバの受動出力フィルターとして機能するように、当該ドライバと接続される。

本発明の基本的思想の１つは、発光素子の内部キャパシタンスが用いられ、電子ドライバ回路を有するドライバの受動出力フィルターの除去又は低減を可能にすることである。このように、平面ドライバを用い最適形状因子を有する発光素子システムが達成される。出力キャパシタンスの除去又は低減は、ドライバの構成要素の数、又はドライバの体積若しくは重量を低減する。従って、高い出力密度、低い製造コスト、及び高い信頼性が達成される。

望ましくは、内部キャパシタンスはドライバの出力フィルターの一部として機能する。発光素子の好適な実施例では、ドライバの受動出力フィルターはインダクター及び／又はキャパシターである。有利なことに、平面型のドライバは複数層構造を有し、インダクターは第１及び第２の面を備えた基板、巻線及び軟磁性コアを有し、前記巻線は基板に組み込まれ、前記コアは前記基板の第１の面に配置された第１の軟磁性シート、及び前記基板の第２の面に配置された第２の軟磁性シートを有し、前記巻線は少なくとも部分的に前記第１の軟磁性シート及び前記第２の軟磁性シートで覆われている。従って、巻線を組み入れられた非常に薄いドライバが提供される。更に、本発明の例である実施例によるドライバは、製造コストを低減しうる簡易なデザインを有する。特別な形状の円筒型コアを設ける必要がない。これにより本発明によるドライバは大量生産に適する。また、有利なことに、インダクターの磁気コアが基板上に設けられた軟磁性シートを有するので、このインダクターは非常に信頼性が高い。インダクターと基板との間に如何なるハンダ結合の必要もないので、信頼性が増大する。

本発明の好適な実施例によると、絶縁層は、第１の軟磁性シートと基板の第１の面との間、及び第２の軟磁性シートと基板の第２の面との間に設けられる。軟磁性シートは、微細金属、アモルファス金属、又は超微細結晶金属のような透明性の高い金属であってよい。更に、フェライト・ポリマー化合物（ＦＰＣ）のような金属、鉄粉コア、又は焼結フェライト・シートも可能である。金属シートの厚さは非常に薄く、例えば２０μｍ乃至５００μｍである。

本発明の好適な実施例によると、発光素子は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。ＯＬＥＤは極めて薄い有機層を備えた広面積の素子である。従って、当該ＯＬＥＤの内部キャパシタンスは比較的大きい。内部キャパシタンスは１０ｐＦ／ｍｍ^２乃至１０００ｐＦ／ｍｍ^２の範囲である。結果として、少なくともドライバの出力キャパシタンスの本質的な低減が達成される。ＯＬＥＤの主な利点は、非常に薄く平坦な形状因子である。望ましくは、ドライバは当該ＯＬＥＤの背部に接続される。本発明の機能的効果には、技術的にはＯＬＥＤが可曲性又は可撓性を有して作成されるので、ドライバを構成することによりこの特徴が示されうる。従って、完成した発光素子は、最終的に可曲性又は可撓性を有する。この特徴は多数の可能な技術的応用において非常に有利である。平坦な構造及び高い可撓性の組合せは、結果として非常に平坦且つ効率的な素子をもたらす。

キャパシタンスはＯＬＥＤの動作状態の特性と組み合わされ、結果として約５０ｎｓ乃至２５μｓの範囲である時定数ｔ_ＯＬＥＤの自己放電を生じる。それにより、ＯＬＥＤドライバは高効率を得るためにスイッチ・モード電源であってよい。ドライバはＯＬＥＤの背部に取り付けられ、優れた形状因子を達成してよい。本発明の更なる利点は、大面積を覆うランプが１つの大きいタイル又は多数の小さいセルを有することである。本発明は、単一のＯＬＥＤタイルのそれぞれが１つの平坦なドライバを備え、又は各ＯＬＥＤセルがそれぞれ平坦なドライバを備えることを可能にする。これらのセルは、並列に、直列に、又は両者を組み合わせて接続されてよい。

望ましくは、発光素子、ドライバ、及びドライバの構成要素は非常に薄く作成され、可曲又は可撓である。有利なことに、本発明は多くの異なる接続形態に適用されてよい。有利なことに、ドライバはＤＣ−ＤＣ変換器を有する。ＯＬＥＤのダイオード電圧より高い供給電圧では、電流制御を備えた高圧変換器が適用される。ダイオード電圧より低い供給電圧では、電流制御を備えた昇圧変換器が適用される。供給電圧とダイオード電圧とは大きく異なるので、変圧器を組み込まれたフライバック変圧器が用いられてよい。バック・ブースト変圧器、フォワード変圧器、ＳＥＰＩＣ変圧器、Ｃｕｋ変圧器、プッシュプル変圧器、半ブリッジ変圧器、全ブリッジ変圧器、又は共振変圧器のような他の可能な変圧器が適用されてよい。各変圧器は制御段を備えられるので、各ＯＬＥＤセルの出力は個々に制御されうる。これは、本発明に関連するＯＬＥＤを用いた調光及び色制御において重要である。当該平坦ドライバは、受動出力フィルターを有し、出力電圧及び電流リップルを低減する。キャパシタンス及びインダクタンスは、ＯＬＥＤドライバの切り替え周波数と組み合わされ、電圧リップルを決定する。これは、所与の切り替え周波数で、出力容量性フィルター又は誘導性／容量性フィルターが最大許容電圧リップルを超えないように設計されることを意味する。高い切り替え周波数は内部ＯＬＥＤキャパシタンスの利用により出力キャパシタンスを除去できることが分かっている。これらの周波数は用いられる光素子に依存する。低い切り替え周波数では、出力キャパシタンスは完全に除去できないが、一部を除去できる。このように、優れた形状因子を備えた高電力密度ドライバが実現される。

本発明による発光素子は、種々のシステム、特に家庭用電気機器システムであるシステム、店舗用照明システム、家庭用照明システム、アクセント照明システム、スポットライト照明システム、光ファイバ応用システム、投影システム、自動照明システム、分割ディスプレイ・システム、警告信号システム、医療用照明システム、携帯電話ディスプレイ・システム、表示器信号システム、装飾用照明システム、又は線維や他の装用性の可撓性環境における電子システムで用いられる。

上述の構成要素は、請求される構成要素及び記載された実施例で本発明に従い用いられる構成要素と同様に、それらの大きさ、形状、素材の選択及び技術的概念に監視如何なる特別な例外もない。従って関連分野で知られている選択基準が制限無く適用されてよい。

本発明の目的の更なる詳細、特性、及び利点は従属項及び以下の図を参照した説明に開示される。図は、例として本発明による発光素子の好適な実施例を示す。

図１は、ドライバ１０と平面発光素子２０とを有する発光素子１が提供される。当該発光素子１は下方へ光を放射する。示された実施例によると、平面発光素子２０はＯＬＥＤである。完全な発光素子１は可撓性／可曲性のある層を有してよい。

図４は、当該トライバ１０の可能な実施例を示す。ドライバ１０は平面形状であり複数層構造を有する。更に、ドライバ１０は、発光素子２０の所要電流に利用可能な供給電圧を印加するために１つの受動出力フィルター１１ａを有する。出力フィルター１１ａは、第１及び第２の面を備えた基板１２を有するインダクター１１ａである。基板１２内には、２個の巻線１５が設けられる。巻線１５は基板１２に組み込まれ、基板１２の一体部分を形成する。インダクター１１ａのコアは、基板１２の第１及び第２の面に配置された軟磁性金属シート１３、１４により形成される。従って、巻線１５は少なくとも部分的に軟磁性シート１３、１４により覆われる。

基板１２は可撓金属箔のような可撓性基板である。また、軟磁性シート１３、１４が用いられ従来知られている焼結フェライトでないので、可曲性及び可撓性を有するインダクター１１ａが設けられる。磁気コア、つまり軟磁性シート１３、１４が非常に薄いので、可撓性は更に向上される。

図４に示されるように、絶縁層１６は、第１の軟磁性シート１３と基板１２の第１の面との間、及び第２の軟磁性シート１４と基板１２の第２の面との間に設けられる。巻線１５は可撓性ポリイミド基板に組み入れられる。インダクター巻線１５は、基板１２に積層された銅層から螺旋状巻線として作成される。軟磁性シート１３、１４の曲げられる金属箔１２への密着性を向上するために、軟磁性シート１３、１４は基板１２に積層される個々の表面上でシリカで被覆されてよい。図４に示されたドライバ１０の右側には、制御部１８及びＭＯＳＦＥＴ１７のような電子部品が更に示される。

図２は、発光素子１の実施例を示す。図２では、ドライバ１０は電源２及びＯＬＥＤ２０と接続される。ドライバ１０は、制御部１８と接続されたＭＯＳＦＥＴ１７を有する。更に、ドライバ１０は、１つの受動出力フィルター１１ａをインダクター１１ａとして、及ぶ第２の受動出力フィルター１１ｂをキャパシターとして有する。ドライバ１０はＯＬＥＤと接続される。発光素子１の動作では、内部キャパシタンス２１は追加受動フィルターとして機能する。有利なことに、ＯＬＥＤ２１の内部キャパシタンス２１を用い、当該ドライバ１０の出力フィルターのキャパシタンスの低下が、各段に低減される。このように、ドライバ１０を用い、最適形状因子の、薄く平坦な及び／又は柔軟な発光素子１が達成される。

図３は、本発明の別の実施例を示す。図３では、ドライバ１０の出力フィルターのキャパシタンスは完全に除去される。

この場合、ドライバ１０はインダクター１１ａである１つの受動出力フィルター１１ａのみを有する。図２のように、ドライバ１０は電源２及びＯＬＥＤ２０と接続される。ＯＬＥＤ２０の内部キャパシタンスの値は、図３に明示的に示されないが、ドライバ１０の受動出力キャパシタンスを完全に除去するのに十分である。

ドライバ１０はＯＬＥＤ２０に給電する。ＯＬＥＤ２０は、単一のＯＬＥＤ２０、列に若しくは直列に接続されたＯＬＥＤ２０（図５（Ｂ））、並列に接続されたＯＬＥＤの段（図５（Ｃ））、又はＯＬＥＤ２０の回路網（図５（Ｄ）及び（Ｅ））であってよい。ＯＬＥＤ２０の直列及び並列接続は、全体の時定数を有意に変化しない。望ましくは、ＯＬＥＤ２０はＤＣ電圧又は電流により給電される。従って、ドライバ１０は電源電圧又は電流を調整されたＤＣ電圧又は電流に変換する。

本発明の第１の実施例による発光素子の概略図を示す。ドライバを有する発光素子の実施例を示す。ドライバを有する発光素子の別の実施例を示す。本発明の発光素子の概略図である。発光素子のＯＬＥＤを有するドライバの可能な接続を示す。

符号の説明

１発光素子
２電源
１０ドライバ
１１ａ受動出力フィルター、インダクター
１１ｂ受動出力フィルター、インダクター
１２基板
１３第１の軟磁性シート
１４第２の軟磁性シート
１５巻線
１６絶縁層
１７ＭＯＳＦＥＴ
１８制御部
２０発光素子、ＯＬＥＤ
２１発光素子の内部キャパシタンス

Claims

発光素子であって、
ドライバと平面発光素子とを有し、
前記ドライバは電源と前記発光素子とに接続され、
内部キャパシタンスを有する前記発光素子は、前記内部キャパシタンスが前記ドライバの受動出力フィルターとして機能するように、前記ドライバと接続される、発光素子。
前記ドライバは受動出力フィルターを有し、前記内部キャパシタンスは前記ドライバの前記受動出力フィルターの一部として機能する、請求項１記載の発光素子。
前記ドライバの前記出力フィルターはインダクター及び／又はキャパシターを有する、請求項１又は２記載の発光素子。
前記ドライバは平面型であり、複数層構造を有する、請求項１乃至３の何れか一項記載の発光素子。
前記インダクターは第１及び第２の面を備えた基板、巻線及び軟磁性コアを有し、前記巻線は基板に組み込まれ、前記コアは前記基板の第１の面に配置された第１の軟磁性シート、及び前記基板の第２の面に配置された第２の軟磁性シートを有し、前記巻線は少なくとも部分的に前記第１の軟磁性シート及び前記第２の軟磁性シートで覆われている、請求項３又は４記載の発光素子。
絶縁層は、前記第１の軟磁性シートと前記基板の第１の面との間、及び前記第２の軟磁性シートと前記基板の第２の面との間に設けられる、請求項５記載の発光素子。
前記キャパシターは前記ドライバの少なくとも１つの層に配置され、前記絶縁層は前記インダクターと前記キャパシターとの間に設けられる、請求項１乃至６の何れか一項記載の発光素子。
前記発光素子はＯＬＥＤである、請求項１乃至７記載の何れか一項記載の発光素子。
前記ドライバは前記発光素子の背部に接続される、請求項１乃至８の何れか一項記載の発光素子。
前記発光素子は１列の直列接続された発光素子、１段の並列接続された発光素子、又は発光素子の回路網である、請求項１乃至９の何れか一項記載の発光素子。
前記発光素子、前記ドライバ、及び前記ドライバの構成要素は、可曲性又は可撓性があるように薄く作成される、請求項１乃至１０の何れか一項記載の発光素子。
前記内部キャパシタンスは１０ｐＦ／ｍｍ^２乃至１０００ｐＦ／ｍｍ^２の範囲である、請求項１乃至１１の何れか一項記載の発光素子。