JP5687365B2 - エレクトロルミネッセントデバイスの光出力の変動を検出するための装置 - Google Patents

Description

本発明はエレクトロルミネッセントデバイスの分野に関し、より詳細には、エレクトロルミネッセントデバイスの出力の経時的な変動を検出することに関する。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のようなエレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスが、フラットパネルディスプレイ及びランプ又は照明源のための有望な技術である。ＥＬデバイスは大型の固体デバイスとして形成することができ、より大きな面積にわたって均一な光出力を与え、効率が高く、演色性にも優れている。さらに、これらのデバイスは薄く、材料の消費量も相対的に少なく、環境に有害であることがわかっている材料を含まない。これらの各属性は、ディスプレイ及びランプにとって極めて望ましい。

ＥＬディスプレイは通常パッシブマトリックス構造又はアクティブマトリックス構造であり、ＥＬエミッターが２次元アレイに配列されている。ＯＬＥＤランプのような、大面積の塗布型（coatable）ＥＬランプは、単一の基板上に複数のＯＬＥＤ又は他のＥＬ発光素子を含むように形成することができ、これらのＯＬＥＤは高電圧ランプを作製するために直列に接続される。直列接続ＥＬエミッターのグループ同士は並列に接続することができ、ＥＬエミッターは２次元アレイに配置される。

これらの直列接続を用いるランプでは、個々の直列接続ＥＬ素子は通常小さく、配電インフラストラクチャ内で用いられる電位に近い電位に対応する高電圧ランプを形成するために、幾つかのＥＬ素子が直列に接続される。さらに、ＥＬ素子が短絡すると、ＥＬ素子全体が作動停止しないにしても薄暗くなるので、小さなＥＬ素子を設けて、短絡に起因するランプ内の薄暗い部分又は暗いスポットが大きくなるのを避けることが望ましい。しかしながら、ランプの寿命にわたって短絡が生じる可能性がある。同様に、ランプ又はＥＬディスプレイ内の個々のＥＬエミッターは、短絡が生じない場合であっても、使用されるにつれて経時的に薄暗くなる可能性がある。それゆえ、ＥＬディスプレイの寿命にわたって減光及び短絡を検出する方法が必要とされている。

特許文献１及び特許文献２において、Ashdown他は、ランプによって放射される光を検出するための光センサー、及びランプのうちの１つ又は複数への電流を調整して光出力を所望の値に維持するための制御システムを含む、１つ又は複数のランプを備える照明器具のフィードバック及び制御のための方式を記述している。しかしながら、これらの方式は、短絡検出、建物管理システムのような中央監視システムへの報告、又は光センサーがユーザーに達する光を遮らないような光センサーの配置に関する問題を認識していない。

特許文献３において、Muthu他は、導光器内の光の光度を測定するためのフォトダイオード、及びＬＥＤバックライトユニットの色及び光度を維持するための制御回路を含む、ＬＥＤバックライトユニット（ＢＬＵ）を記述している。しかしながら、この方式は、フォトダイオードを導光器に直接固定するので、ＢＬＵが、どの部品が故障しても、全体が交換されなければならない高価な集積ユニットとなる。さらに、この方式は、あらゆる場所で同じ光度及び色を有するエッジ照明導光器に適合し、エッジではなく、基板の面上に位置するＥＬエミッターによって照明されるＥＬデバイスにおいて見られるような、個々のエミッターの故障の空間位置を検出することはできない。

米国特許第７，５７３，２１０号明細書 米国特許第７，５７３，２０９号明細書 米国特許出願公開第２００３／０２３０９９１号明細書

それゆえ、ユーザーへの光路を遮ることなく、又は高額で、交換するのが困難な構成要素からなる測定電子回路部品を形成することなく、面照明ＥＬデバイスの光出力の変動及び面照明ＥＬデバイスの故障を検出することが引き続き必要とされている。

本発明によれば、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスの光出力の変動を検出するための装置であって、
ａ）ＥＬデバイスであって、
ｉ）第１の方向に延在する第１のエッジ、及び面を有する透明基板と、
ｉｉ）前記第１の方向において前記基板の前記面上に配置される複数のＥＬエミッターとを含む、ＥＬデバイスと、
ｂ）前記ＥＬエミッターが光を放射するように、該ＥＬエミッターを通る電流を与えるための電源であって、各ＥＬエミッターによって放射された前記光の或る量は前記基板を通って、前記第１のエッジから外へ進む、電源と、
ｃ）前記第１のエッジから外へ進む前記光を検知するための光センサーであって、該光センサーは前記第１のエッジから物理的に分離される、光センサーと、
ｄ）第１の時点における第１の検知光及びそれより後の第２の時点における第２の検知光を記憶し、該記憶された第１の検知光及び記憶された第２の検知光の差を用いて、前記ＥＬデバイス内の前記ＥＬエミッターのうちの１つ又は複数のＥＬエミッターの光出力の変動を計算するためのコントローラーと、
ｅ）前記基板及び前記光センサーを互いに対して適所に保持するための固定具であって、前記センサーは前記固定具に永久に取り付けられ、前記基板は前記固定具に取外し可能に取り付けられる、固定具と、
ｆ）遠隔監視システムであって、前記コントローラーは前記計算された変動を前記遠隔監視システムに通信する、遠隔監視システムと
を備える、エレクトロルミネッセントデバイスの光出力の変動を検出するための装置が提供される。

本発明は、ＥＬデバイスからユーザーへの光路を遮ることなく、ＥＬデバイスの出力を測定する簡単な方法を提供する。本方法は、測定電子回路をＥＬデバイスの基板から切り離し、それにより、欠陥があるか又は故障したＥＬデバイスを容易に低コストで交換できるようにする。本方法は更に、複数のＥＬエミッターを備えるＥＬデバイス上の故障の空間位置を検出することができる。本方法は、内部全反射を用いて、複数の隣接するＥＬエミッター間のクロストークを低減したセンサーデータを与える。本発明は、ガラス及びプラスチックを含む、広範な基板において有用である。光センサーを基板から物理的に分離することによって、本発明は、ＥＬデバイスに対する変更を不要にするので、本発明とともに、既存のＥＬデバイスを容易に利用することができる。

一実施形態によるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスの等角図である。 関連する構成要素とともに示される、図１ＡのＥＬデバイスの断面図である。 一実施形態による固定具の側面図である。 一実施形態によるシステムのブロック図である。 一実施形態によるシミュレートされた光線トレースを示す図である。 一実施形態によるシミュレートされた光センサーデータのプロット図である。 一実施形態によるＥＬデバイス及びミラーの側面図である。 一実施形態によるＥＬデバイス及び移動ミラーの側面図である。 一実施形態によるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスの等角図である。 一実施形態によるコントローラーの概略図である。 本発明において有用な遠隔監視システムのブロック図である。

添付の図面は本発明を例示することを目的としており、縮尺通りでない場合があることは理解されたい。

図１Ａは、第１の方向１１Ａに延在する第１のエッジ１１及び面１２を有する透明基板１０を含むエレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイス１を示す。第１の方向１１Ａは第１のエッジ１１に対して概ね平行に向けられたベクトルである。例えば、第１の方向１１Ａは、第１のエッジ１１の一端における基板１０の角の中点から第１のエッジ１１の他端における基板１０の角の中点までのベクトルとして規定することができる。第１の方向１１Ａにおいて、基板１０の面１２上に複数のＥＬエミッター１５が配置される。すなわち、各ＥＬデバイス１５の中心を通る線は第１の方向１１Ａの±１０度内にある。各ＥＬエミッター１５は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、量子ドットエミッター、又は当該技術分野において既知の他のＥＬ構造とすることができる。ＥＬエミッター１５を通って電流が流れるとき、ＥＬエミッターは光を放射する。本出願において、ピクセル情報を参照する際の「光」は、電磁スペクトルの近赤外領域、可視領域及び近紫外領域（約３００ＴＨｚ〜９００ＴＨｚ）内の電磁放射を含む。ＥＬデバイス１はＥＬディスプレイ（例えば、アクティブマトリックスディスプレイ又はＡＭＯＬＥＤ）又は固体照明（ＳＳＬ）とすることができる。

図１Ｂは、「１Ｂ」を付された線に沿った図１ＡのＥＬデバイス及び関連する構成要素の断面図を示す。図１Ａに示されるように、第１のエッジ１１を有し、その上にＥＬエミッター１５が配置された基板１０がある。ＥＬエミッター１５は種々の方向に光を放射する。放射された光の或る量はユーザー光１７Ａであり、その光は基板１０を通って、ＥＬデバイスのユーザー、例えば、その装置によって照明されるディスプレイの視認者又は事務所の占有者まで進む。放射された光の或る量は放射光１７であり、その光は基板１０を通って進み、例えば、内部全反射によって、第１のエッジ１１から外へ進み、間隙１９を横切って、光センサー１８まで進む。

図１Ｃは、基板１０及び光センサー１８を互いに対して機械的に適所に保持し、かつ基板１０及び光センサー１８を物理的に分離しておくための固定具１００を示す。ＥＬエミッター１５及びユーザー光１７Ａは上記の通りである。固定具１００は、固体照明のような、ＥＬデバイスを保持するための照明器具とすることができる。（図示される）一実施形態では、光センサー１８は固定具１００に半永久的に取り付けることができ（例えば、ボルト止め又はネジ止めされ）、基板１０は固定具１００に取外し可能に取り付けることができる（例えば、スライドさせて嵌め込まれるか、又はＺＩＦソケットを用いて取り付けられる）。これにより、基板１０は光センサー１８を妨害することも、光センサー１８に影響を及ぼすこともなく交換できるようになる。この文脈における「半永久的に取り付けられる」は、構成要素を取り外すのが簡単ではないことを意味し、構成要素を決して取り外すことができないか、又は構成要素が固定具の固定された一体部分であることを意味するものではないことに留意されたい。一実施形態では、取外し可能に取り付けられる基板１０は、保守技術者によって固定具１００から取外し可能であるが、半永久的に取り付けられた光センサー１８は、取り外すのに特殊な工具又は技術訓練を必要とする。固定具１００は、基板１０の適切なエリアにおいて放射光１７が光センサー１８まで進むのを阻止しない。

一実施形態では、基板１０上の１つ又は複数のＥＬエミッター１５が故障するとき、基板１０を固定具から取り外して、異なる交換用基板と交換することができるが、光センサー１８を基板１０から取り外して、交換用基板に取り付ける必要はない。これは、交換の労働コストを削減し、基板１０の構成要素数を削減することによって基板１０のコストを削減する（例えば、基板１０とともに光センサー１８を交換する必要はない）。図１Ｃでは、固定具１００は、取外し可能な取り付けを提供するための２つのエッジ支持体１０１ａ、１０１ｂを含む。基板１０はエッジ支持体１０１ａ、１０１ｂに載置され、エッジ支持体から容易に持ち上げることができる。エッジ支持体１０１ａは１つ又は複数の開口部(例えば、穴、スリット又は絞り）を含むことができ、そこを通って放射光１７が光センサー１８まで進む。

図４を参照すると、光センサー１８はリニアセンサーであることが好ましく、例えば、当該技術分野において既知のようなリニアＣＣＤ又はリニアＣＭＯＳセンサーとすることができる。光センサー１８がリニアセンサーであるとき、その長軸は第１の方向のロールの±１０度内に向けられることが好ましく、ロール軸は光センサー１８の感光面に対して垂直な選択軸である。これにより、光センサー１８は第１のエッジ１１の全て又は大部分を撮像できるようになる。光センサー１８は１つ又は複数の独立した検知エリア（ピクセル）を含むことができ、各検知エリアは狭波長帯応答又は広波長帯応答を有することができ、それぞれオプションのカラーフィルタで覆うことができる。また、光センサー１８は、好ましくは第１の方向１１Ａに対して平行な線上に配列される１つ又は複数の個別のフォトダイオードも備えることができる。

再び図１Ｂを参照すると、光センサー１８は、第１のエッジ１１から外に進む放射光１７を検知する。光センサー１８は第１のエッジ１１と直接接触せず、第１のエッジ１１から物理的に分離される。すなわち、第１のエッジ１１と光センサー１８との間に間隙１９があり、間隙は真空であるか、又は光センサー１８を第１のエッジ１１に対して決まった位置に保持できない材料で満たされる。間隙１９は、空気又は屈折率整合流体、例えば、基板１０の屈折率の０．５以内の屈折率を有する流体で満たすことができる。

基板１０は透明である。「透明」は、実効的な量の放射光１７が基板１０を通って進み、光センサー１８の信号対雑音比要件を満たすことを意味する。放射光１７は、基板を通って進むにつれて、当該技術分野において既知であるように減衰する。減衰は、特定の方向において、単位長当たりの光電力減衰に関してｄＢ単位で測定される。例えば、通信のために用いられる通常の光ファイバは８５０ｎｍにおいて３ｄＢ／ｋｍの光電力減衰を有する。

種々の実施形態において、放射光１７内に存在する１つ又は複数の選択された波長において、光センサー１８から最も離れたＥＬエミッター１５から、光センサー１８までの基板１０の光電力減衰は２０ｄＢ未満である。すなわち、選択された波長において基板１０の一端に入射した放射光１７の光電力のうちの少なくとも１％が第１のエッジ１１に達することになる。

図２Ａは、ＥＬデバイス１の光出力の変動を検出し、光出力において検出された変動を補償するための装置のブロック図を示す。ＥＬエミッター１５及び光センサー１８は上記で論じられた通りである。電源２６がＥＬエミッター１５に電流を与え、それにより、ＥＬエミッターが光を放射する。コントローラー２０が光センサー１８から検知光の測定値を受信し、電源２６によって与えられる電流を調整して、光出力の変動を補償することもできる。

ＥＬデバイス１の光出力の変動を検出するために、コントローラー２０は、最初の時点、例えば、ＥＬデバイス１が実用される前に、光センサー１８からの第１の検知光の読み値を受信する。コントローラー２０は第１の検知光をメモリ２１、例えば、フラッシュメモリに記憶する。第１の時点より後の第２の時点、例えば、ＥＬデバイス１が数時間にわたって使用された後に、コントローラー２０は光センサー１８から第２の検知光の読み値を受信し、その読み値をメモリ２１に記憶する。コントローラー２０は、記憶された第１の検知光及び第２の検知光を用いてＥＬデバイス内のＥＬエミッターのうちの１つ又は複数のＥＬエミッターの光出力の変動を計算する。

コントローラー２０は、ＥＬエミッター１５が光を放射していない時点において検知光の更なる読み値を受信し、それらの更なる読み値を用いて、光センサー１８に衝当する周囲光又は迷光に起因するフレアを補正することができる。例えば、第１の時点の直前の時点において、コントローラー２０は全てのＥＬエミッター１５をオフにし、光センサー１８から検知フレア光の読み値を受信することができる。コントローラー２０は、第１の検知光の第１の読み値から検知フレア光を減算し、その差を第１の検知光としてメモリ２１に記憶することができる。

一実施形態では、コントローラー２０は遠隔監視システム２２に接続され、計算された変動を遠隔監視システムに通信する。例えば、コントローラー２０がＥＬデバイス１内のＥＬエミッター１５のうちの１つが故障したことを検出するとき、コントローラー２０はその情報を遠隔監視システム２２に通信する。これにより、遠隔監視システム２２は、故障箇所を保守要員に報告できるようになり、建物内の全ての照明器具を、人を使って点検する必要はない。遠隔監視システム２２は、ＥＬデバイス又はＥＬデバイスを保持する固定とは別にある、ＥＬデバイスの動作を監視するための任意のデバイスである。例えば、遠隔監視システム２２は、無線で、又はＲＪ−４５モジュラープラグを備えるＣａｔ５イーサネット（登録商標）ケーブルのような、容易に切り離すことができるケーブルによって、コントローラー２０に接続することができる。遠隔監視システム２２は、図６に関して後に更に論じられる。

別の実施形態では、コントローラー２０は、電源２６によって与えられる電流を調整することによって、ＥＬエミッター１５のうちの１つ又は複数の経時変化を補償する。例えば、第２の記憶光が第１の記憶光の輝度の８０％しかないとき、コントローラー２０は、ＥＬデバイス１がその発光効率の２０％を失ったと推測することができる。それゆえ、コントローラーは電源２６によって与えられる電流を２５％だけ増加させて、ＥＬデバイス１の光出力を元のレベルに戻すことができる（０．８＊１．２５＝１）。それに関連して、第２の記憶光が第１の記憶光よりも高い場合には、コントローラー２０は電源２６によって与えられる電流を減少させることができる。

図２Ｂは、第１のエッジ１１を通り抜けて、光センサー１８に衝当するＥＬエミッター１５からの光のシミュレーションを示す。このプロットは、ディスプレイの上方又は下方から見たものである。そのプロットは、便宜上、ｍｍ単位で示されるが、任意の距離単位を用いることができる。基板はエミッター１５から距離Ｘ≦５ｍｍにあり、第１のエッジ１１はＸ＝５ｍｍにあり、間隙１９は５ｍｍ＜Ｘ＜７ｍｍにあり、光センサー１８、具体的には光センサー１８の感光面はＸ＝７ｍｍにある。ＥＬエミッター１５は等方的に放射する点光源であり、基板１０は屈折率ｎ＝１．５を有し、間隙１９は屈折率ｎ＝１．０を有する。それゆえ、基板１０から間隙１９への第１のエッジ１１における内部全反射のための臨界角は、ａｃｒｓｉｎ（１／１．５）＝４１．８１度である。すなわち、第１のエッジ１１に対する垂線から４１．８１度よりも離れた光は基板１０から脱出しない。この事実は、図２Ｃを参照しながら後に更に論じられるように、隣接するＥＬエミッター１５間のクロストークを有利に低減する。光線２７１ａ、２７１ｂ、２７１ｃ、２７１ｄ及び２７１ｅはＥＬエミッター１５を通して投影される第１のエッジ１１に対する垂線に対して４０度、２０度、０度、−２０度及び−４０度の角度を成す。光線がエッジを通って間隙に（高い屈折率から低い屈折率に）進むにつれて、それらの光線は、図示されるように、スネルの法則に従って発散し、位置Ｙ＝０から約±１１．５ｍｍにわたって光センサー１８を照明する。その位置は、ＥＬエミッター１５及び光センサー１８を通して、第１のエッジ１１に対する垂線を投影したものである。Ｙは、便宜上、ｍｍ単位で示されるが、任意の距離単位を用いることができる。

図２Ｃは、Ｙ＝５ｍｍ，１５ｍｍ，．．．，９５ｍｍに位置する、図２Ｂの構成の１０個のＥＬエミッター１５の場合にシミュレートされた光センサーデータを示す。光センサー１８は、第１のエッジ１１に対して平行に向けられるリニアセンサーであり、０．５ｍｍ幅のピクセル及び１００％のフィルファクターを有する。横座標はピクセル数であり、ピクセル０がＹ＝−１２ｍｍにおいてその中心を有する。縦座標はコード値であり、その値はピクセルに衝当する光線の数である。範囲±４０度にわたって、各エミッターから外に進む８０１個の光線がトレースされた。

実線の曲線２８０は、全１０個のＥＬエミッター１５が等量の光を放射しているときのシミュレートされた光センサーデータを示す。曲線２８０は、第１の時点における光センサー１８からの第１の検知光の読み値の一例である。曲線２８０のデータは１０個のＥＬエミッター１５に対応する１０個のピーク（極大値）を有する。ＥＬエミッター１５間のピクセルは、それらの隣接するＥＬエミッター１５の両方からの光を受光するので、最も端の部分を除いて、０の読み値を有するピクセルは存在しない。しかしながら、上記で論じられたように、各ＥＬエミッター１５からの光は、内部全反射に起因して、ＥＬエミッター１５のＹ位置から±２４ピクセル（±１１．５ｍｍ）しか覆わない。それゆえ、ＥＬエミッター１５は、光センサー１８の各ピクセルが最大でも２つのＥＬエミッター１５からの光しか受光しないほど十分に離間されることが好ましく、厳密に１つのＥＬエミッター１５からの光しか受光しないほど十分に離間されることが更に好ましい。しかしながら、これは必要条件ではない。この例では、ＥＬエミッター１５は、光センサー１８の各ピクセルが３つのＥＬエミッター１５（±１１．５ｍｍの光円錐を有する１０ｍｍピッチのＥＬエミッター）からの光を受光するように離間される。

二点鎖線２８１は、第３のＥＬエミッター１５（Ｙ＝２５）が故障したときのシミュレートされた光センサーデータを示す。曲線２８１は、第２の時点における光センサー１８からの第２の検知光の読み値の一例である（後に論じられる、曲線２８２も同様）。第３のＥＬエミッター１５の中心の周囲のピクセル（例えば、ピクセル７０〜８０）のためのデータは非常に低いが、第２のＥＬエミッター及び第４のＥＬエミッター１５（それぞれＹ＝１５、３５）からの光に起因して０ではない。コントローラー２０は、例えば、曲線２８０から曲線２８１を減算することによって、曲線２８０内の第１の検知光と曲線２８１内の第２の検知光とを比較する。結果として生成された差は、第３のエミッター１５から光を受光するピクセルの場合に大きな値（large magnitude）を有し、全ての他のピクセルの場合に小さな値を有する。これは、ＥＬエミッター１５が故障したことを示す。

破線２８２は、第３のＥＬエミッター１５（Ｙ＝２５）が通常よりも１０％高く放射しているときのシミュレートされた光センサーデータを示す。再び、ピクセル７０〜８０が最も影響を受けており、コントローラー２０は、曲線２８０と曲線２８２との差の大きさを調べ、障害箇所を特定する。この故障モードは、図４を参照しながら後に更に論じられることになる。

図２Ｂ及び図２Ｃは説明のためにＥＬエミッターを等方性の点光源として表すが、通常のＥＬエミッターは等方性の面光源である。これらの計算に対する適切な変更は、光学技術の熟練者には明らかであろう。例えば、臨界角は、単一の点だけではなく、エミッターの幅にわたって適用される。

図３Ａは別の実施形態の側面図を示す。基板１０、ＥＬエミッター１５及び第１のエッジ１１を備えるＥＬデバイス１は上記で論じられた通りである。放射光１７が第１のエッジ１１から外へ進み、ミラー３１に衝当し、ミラーは放射光１７を光センサー１８に向かって反射し、光センサーにおいて放射光が検知される。この図及び後続の図において、明確にするために、放射光１７の内部反射は省略されることに留意されたい。この実施形態によれば、光センサー１８は、光を遮らないか、又は基板１０を保持する固定具若しくは照明器具のフットプリントを増やさない場所に配置できるようになる。上記で論じられたような固定具又は照明器具が、ミラー３１を基板１０及び光センサー１８に対して適所に保持することができる。光センサー１８は、基板１０から見てユーザーと同じ側に、又は反対側に存在することができる。

図３Ｂを参照すると、別の実施形態の側面図が示される。基板１０及びＥＬエミッター１５を備えるＥＬデバイス１は上記で論じられた通りである。ミラー３１（図３Ａ）がアクチュエーター３２によって移動又は回転し、アクチュエーターはサーボモーター、検流計（ｇａｌｖｏ）、ステッパーモーター、圧電駆動リンク機構、又は当該技術分野において既知の他のアクチュエーターとすることができる。ミラー３１が第１のミラー位置３１ａにあるとき、ＥＬエミッターによって放射された光は放射光１７として光センサー１８に向かって反射される。ミラー３１が第２のミラー位置３１ｂにあるとき、ＥＬエミッターによって放射された光はユーザー光１７Ａとしてユーザー３３に向かって反射される。これは、必要なときにのみ、第１のエッジ１１から外へ進む光を検知のために使用し、かつ他の全ての時点ではその光をユーザーに与えることによって、ＥＬデバイス１の全体効率を高める。

更に別の実施形態では、上記のようなミラーは、固定具内の２つ以上のＥＬエミッターから放射される光が単一の光センサーによって受光されるように位置決めすることができる。固定具内の２つ以上のＥＬエミッターから放射される光が単一の光センサーによって受光されるように、単一の可動ミラー又は複数のミラーを使用することもできる。

図４は、２つの光センサー及びＥＬエミッター１５の２次元配列を用いる一実施形態の等角図を示す。図４では、細い点線は、図面の視点及び要素の配置を明確にするために使用されており、いかなる構造も示さない。ＥＬデバイス１は上記のような基板１０を有する。基板１０は、第１のエッジ１１の第１の方向１１Ａに対して平行でない、例えば、第１の方向１１Ａに対して垂直な第２の方向１４Ａに延在する第２のエッジ１４を更に含む。第１の方向１１Ａ及び第２の方向１４Ａにおいて、或る繰り返しパターンで基板１０の面１２にわたって複数のＥＬエミッター１５が配置される。例えば、ＥＬエミッター１５は、規則的な長方形の格子パターンに配列することができる。各ＥＬエミッターによって放射された光の或る量は基板１０を通って、第１のエッジ１１から外へ進み、或る量は第２のエッジ１４から外へ進む。

光センサー１８は上記の通りである。ＥＬデバイス１は、第２のエッジから外へ進む光を検知するための第２の光センサー４８を更に含む。第１の光センサー及び第２の光センサー（１８、４８）は第１のエッジ及び第２のエッジ（１１、１４）からそれぞれ物理的に分離される。光センサー４８がリニアセンサーであるとき、その長軸は第２の方向１４Ａのロールの±１０度内に向けられることが好ましく、ロール軸１４Ｂは第２の光センサー４８の感光面に対して垂直な選択軸である（一例が示される）。これにより、光センサー４８は第２のエッジ１４の全て又は大部分を撮像できるようになる。

図４を参照し、かつ図２Ａも参照すると、コントローラー２０は第３の時点において第２の光センサー４８からの第３の検知光の読み値を受信し、第３の検知光をメモリ２１に記憶する。第３の時点は第１の時点と異なることができるか、又は好ましくは第１の時点と同じにすることができる。第３の時点は、ＥＬデバイス１が実用される前の時点であることが好ましい。その後、コントローラーは、第３の時点より後の第４の時点において第２の光センサー４８から第４の検知光の読み値を受信し、第４の検知光をメモリ２１に記憶する。第４の時点は第３の時点よりも遅く、第２の時点と異なることができるか、又は好ましくは第２の時点と同じにすることができる。その後、コントローラー２０は、記憶された第１の検知光〜第４の検知光を用いて、ＥＬデバイス内のＥＬエミッターのうちの１つ又は複数のＥＬエミッターの光出力の変動を計算する。

図４を参照し、かつ図２も参照すると、曲線２８２は、例えば、ＯＬＥＤ照明の場合のような、２次元パターン内の単一のＯＬＥＤの短絡による故障を示すことができる。例えば、Duggal他による米国特許出願公開第２００２／０１９００６１号の図２は、電気的に並列に配列された複数のＯＬＥＤグループを有するＯＬＥＤモジュール（ＥＬデバイス１に類似）を示しており、各グループは直列に配列された複数のＯＬＥＤを有する。例えば、微粒子がＯＬＥＤ内に、ＯＬＥＤのアノード及びカソードが互いに直接接触することができる間隙を形成することに起因して、そのようなモジュール内の個々のＯＬＥＤが短絡するとき、そのＯＬＥＤにかかる電圧が０まで降下する。そのグループに印加される電圧は一定であるので、そのグループ内の短絡していない各ＯＬＥＤにかかる電圧は上昇する。それゆえ、そのグループを通って流れる電流、及びそのグループ内の各ＯＬＥＤによって放射される光が増加する。各ＯＬＥＤエミッター１５は非線形の電流−電圧関係を有するので、１つの素子の短絡に起因して、１つのグループの全光出力が増加する可能性がある。

第２の方向１４Ａに沿って配列されるＥＬエミッター１５の各行が、ワイヤ４９によって示されるように、１つのグループとして直列に接続される場合には、そのグループ内の任意のＥＬエミッター１５の短絡はそのグループの光出力を、それゆえ、そのグループから光センサー１８によって受光される光を増加させる可能性がある。これが、図２Ｃに示される曲線２８２の事例である。

図４を更に参照し、かつ図２Ｃも参照すると、コントローラー２０は光センサー１８及び４８からの検知光を用いて、複数のＥＬエミッター１５を有するＥＬデバイス１上の故障の空間位置を検出することができる。例えば、光センサー１８からの第２の検知光のピクセル７０〜８０が高い値を有し（曲線２８２と同様）、ＥＬエミッター１５の第３の行内のいずれかの場所における短絡を示しており、かつ光センサー４８からの第４の検知光のピクセル１５０〜１６０が低い値を有し、ＥＬエミッター１５の第７の列におけるＥＬエミッター１５の短絡を示す場合には、コントローラー２０は、行３、列７において単一の故障が特定されると推測する。コントローラー２０は、これを、完全故障ではなく、部分故障として遠隔監視システム２２に報告することができる。ＥＬデバイス１のエッジ周囲のＥＬエミッター１５の故障は、ＥＬデバイス１の中心付近のＥＬエミッター１５の故障よりもユーザーが不快に感じる程度が小さい可能性があるので、エッジ付近のＥＬエミッター１５のみが故障した場合には、遠隔監視システム２２は、そのＥＬデバイス１が故障したことを報告するのを控えることができる。２つの１−Ｄデータセット（個々の行及び列データ）を２−Ｄデータセット（故障したＥＬエミッター１５に対応する（行、列）の対）にマッピングする復号化方式は、キーパッド及びタッチスクリーンの技術分野における熟練者によって決定することができる（例えば、Hotelling他による米国特許出願公開第２００８／０１５８１７８号を参照）。

本発明とともに、多種多様の構成のＥＬエミッター１５を利用することができる。種々の実施形態において、ＥＬエミッター１５は、本発明とともに用いるために特に設計することができる。基板１０上のＥＬエミッター１５の形状及び配置は、光センサー１８に衝当する隣接するＥＬエミッター１５からの光円錐間の所望の重なりを与えるために、当業者によって決定できるように選択することができる。例えば、１つの光センサー１８のみを用いる実施形態では、ＥＬエミッター１５は、第１の方向１１Ａに対して垂直な方向よりも、第１の方向１１Ａにおいて短くすることができる。第１の方向１１Ａにおいて距離が短いことは、ＥＬエミッター１５からの光が光センサー１８の相対的に狭い面積上に入射することになるので、光センサー１８上のクロストークが低減されることを意味する。第１の方向１１Ａに対して垂直方向の距離が長いことは、ＥＬエミッター１５が大きいこと、それゆえ、低い電流密度で所与の量の光を放射するので、小さなエミッターよりも、経時的な劣化が遅くなることを意味する。

図５は、マイクロコントローラーユニット（ＭＣＵ）５１内に実装されるコントローラーの一実施形態を示す。ＭＣＵ５１は、メモリ２１に接続される処理コア５２内のソフトウェアとともにコントローラー２０を実現するシステムオンチップ（ＳｏＣ）である。アナログ／デジタルコンバーター５３が光センサー１８からアナログ入力を受信し、対応するデジタルデータをコントローラー２０に与える。デジタル／アナログコンバーター５４が、コントローラー２０からの補償済みデジタルデータをアナログデータに変換し、電源２６の電流を調整する。

処理コア５２は当該技術分野において既知のようなＡＲＭ又は他のコアとすることができる。処理コア５２及びメモリ２１は、ＡＭＢＡ又は当該技術分野において既知のような他のバス等のバスによって接続することができる。光センサー１８の出力、及び電源２６の制御入力はアナログ又はデジタルとすることができ、パルス幅変調、パルス振幅変調、ＤＣ変調（電圧又は電流のいずれか）とすることができるか、又は当該技術分野において既知の他の変調方式によって符号化することができ、シングルエンド方式又は差動方式で送信することができる。メモリ２１は、フラッシュ若しくはＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリとすることができるか、又はＳＲＡＭ若しくはＤＲＡＭのような揮発性メモリとすることができる。揮発性メモリとともにバッテリバックアップ（図示せず）を利用して、メモリの内容を保持することができる。

当業者には明らかであるような、コントローラー２０の数多くの他の実施形態を本発明とともに利用することができる。例えば、コントローラー２０は、汎用コンピューター若しくはマイクロプロセッサ内のソフトウェアとして、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）上の相互接続される論理ゲートの回路網として、又はプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ又はＰＡＬ）を用いて実現することができる。

図６は、本発明で有用な遠隔監視システムを示す。１つ又は複数のコントローラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがＤＡＬＩ、ＬＯＮのようなプロトコル、又は当該技術分野において既知の他のプロトコルによってルーター６１に接続される。ルーター６１は、ＤＡＬＩ若しくはＬＯＮ、又はＴＣＰ／ＩＰ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のようなハイレベルのプロトコルを用いて、各コントローラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃから遠隔監視システム２２にデータをルーティングする。遠隔監視システム２２は、監視用ソフトウェアを実行する汎用コンピューター６２と、ソフトウェアからの出力をユーザーに表示するためのディスプレイ６３とを含む。例えば、コントローラー２０ａが、光センサー１８からのデータが、ＥＬエミッター１５が故障したことを示すと判断するとき、コントローラー２０ａはルーター６１を通して遠隔監視システム２２に故障通知を通信する。コンピューター６２上のソフトウェアは故障通知を受信し、ディスプレイ６３上の目に見える状態インジケーターを緑色から赤色に変更することによって、ディスプレイ６３上で故障通知をユーザーに報告する。これにより、ユーザー、例えば建物管理者はＥＬエミッター１５を交換できるようになり、故障したライトを探すのに時間を費やす必要はない。これは高層ビルの実施形態において特に有用であり、各階に１つのルーター６１を設けることができ、それゆえ、１つの遠隔監視システム２２が建物内の全てのライトを監視することができる。遠隔監視システムの種々の実施形態は、ＬＯＮ、ＤＡＬＩ、ＣＡＮ、ＥＩＢ、Ｘ１０、及びＥＩＡ４８５上で動作する種々のプロトコルを含む。ＤＡＬＩの使用の一例が、Simpson, Robert S「Lighting control: technology and applications」（Oxford: Focal Press, 2003; ISBN 0-240-51566-8(§14.8, pp. 418-419）において与えられている。遠隔監視システム２２の数多くの他の実施形態を本発明とともに用いることができる。

本発明は、本発明の或る特定の好ましい実施形態を特に参照しながら詳細に説明されてきたが、本発明の趣旨及び範囲内で変形及び変変更を実施することができることが理解されよう。

１ エレクトロルミネッセントデバイス
１０ 基板
１１ 第１のエッジ
１１Ａ 第１の方向
１２ 面
１４ 第２のエッジ
１４Ａ 第２の方向
１４Ｂ ロール軸
１５ ＥＬエミッター
１７ 放射光
１７Ａ ユーザー光
１８ 光センサー
１９ 間隙
２０ コントローラー
２１ メモリ
２２ 遠隔監視システム
２６ 電源
３１ ミラー
３１ａ 第１のミラー位置
３１ｂ 第２のミラー位置
３２ アクチュエーター
３３ ユーザー
４８ 第２の光センサー
４９ ワイヤ
５１ マイクロコントローラーユニット（ＭＣＵ）
５２ 処理コア
５３ アナログ／デジタルコンバーター
５４ デジタル／アナログコンバーター
６１ ルーター
６２ コンピューター
６３ ディスプレイ
１００ 固定具
１０１ａ、１０１ｂ エッジ支持体
２７１ａ、２７１ｂ、２７１ｃ、２７１ｄ、２７１ｅ 光線
２８０ 曲線
２８１ 曲線
２８２ 曲線

Claims (9)

1. エレクトロルミネッセント（ＥＬ）デバイスの光出力の変動を検出するための装置であって、
   ａ）ＥＬデバイスであって、
   ｉ）第１の方向に延在する第１のエッジ、及び面を有する透明基板と、
   ｉｉ）前記第１の方向において前記基板の前記面上に配置された複数のＥＬエミッターとを含む、ＥＬデバイスと、
   ｂ）前記ＥＬエミッターが光を放射するように、該ＥＬエミッターを通る電流を与えるための電源であって、各ＥＬエミッターによって放射された前記光の或る量は前記基板を通って、前記第１のエッジから外へ進む、電源と、
   ｃ）前記第１のエッジから外へ進む前記光を検知するための光センサーであって、該光センサーは前記第１のエッジから物理的に分離される、光センサーと、
   ｄ）第１の時点における第１の検知光及びそれより後の第２の時点における第２の検知光を記憶し、該記憶された第１の検知光及び記憶された第２の検知光の差を用いて、前記ＥＬデバイス内の前記ＥＬエミッターのうちの１つ又は複数のＥＬエミッターの光出力の変動を計算するためのコントローラーと、
   ｅ）前記基板及び前記光センサーを互いに対して適所に保持するための固定具であって、前記センサーは前記固定具に永久に取り付けられ、前記基板は前記固定具に取外し可能に取り付けられる、固定具と、
   ｆ）遠隔監視システムであって、前記コントローラーは前記計算された変動を前記遠隔監視システムに通信する、遠隔監視システムと
   を備える、エレクトロルミネッセントデバイスの光出力の変動を検出するための装置。
2. 前記光センサーはリニアＣＣＤアレイ又はリニアＣＭＯＳセンサーである、請求項１に記載の装置。
3. 前記コントローラーは更に、いずれのＥＬエミッターも光を放射していない時点における検知フレア光の読み値を受信し、該検知フレア光の該読み値を用いて、前記光センサーに衝当する迷光を補正する、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１のエッジから外へ進む前記光を、検知されることになる前記光センサーに向かって反射するためのミラーを更に備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記ミラーを移動又は回転させて、前記第１のエッジから外へ進む前記光を、光の検知時のみ、前記光センサーに向かって反射させ、その他の時点ではユーザーに向かって反射させるアクチュエーターを更に備える、請求項４に記載の装置。
6. 前記コントローラーは更に、前記電源によって与えられる電流を調整して、前記光出力の計算された変動を補償する、請求項１に記載の装置。
7. 前記コントローラーは、前記電源によって与えられる電流を調整することによって、前記ＥＬエミッターのうちの１つ又は複数のＥＬエミッターの経時変化を補償する、請求項６に記載の装置。
8. ｅ）前記基板は、前記第１の方向に対して平行でない第２の方向に延在する第２のエッジを更に含み、
   ｆ）前記複数のＥＬエミッターは、前記第１の方向及び前記第２の方向において、或る繰り返しパターンで前記基板の前記面上に配置され、
   ｇ）各ＥＬエミッターによって放射された前記光の或る量は前記基板を通って、前記第２のエッジから外へ進み、
   ｈ）前記第２のエッジから外へ進む前記光を検知するための第２の光センサーを更に含み、前記第１の光センサー及び前記第２の光センサーは前記第１のエッジ及び前記第２のエッジからそれぞれ物理的に分離され、
   ｉ）前記コントローラーは、第３の時点における前記第２の光センサーからの第３の検知光と、前記第３の時点より後の第４の時点における前記第２の光センサーからの第４の検知光とを記憶し、前記記憶された第１の検知光から第４の検知光までを用いて、前記ＥＬデバイス内の故障したＥＬエミッターの空間位置を計算する、請求項１に記載の装置。
9. 各ＥＬエミッターはＯＬＥＤである、請求項１に記載の装置。

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