KR20100072192A - 스케일 가능한 전력 분배기 - Google Patents

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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 OLED 장치(104)에 전력을 제공하도록 적응된 연장된 전력 분배기(elongated power distributor)(100)에 관한 것으로, 상기 전력 분배기(100)는 전력 셀들(102)의 세트 ― 상기 전력 셀들(102)은 상기 전력 분배기(100)를 따라 배열되고, 상기 전력 셀들(102) 각각은 실질적으로 동일한 동작 전류들 또는 전압들을 상기 OLED 장치(104)에 제공하도록 적응됨 ―, 및 상기 전력 분배기(100)를 상기 OLED 장치(104)에 기계적으로 고정시키기 위한 수단을 포함한다.

Description

스케일 가능한 전력 분배기{SCALABLE POWER DISTRIBUTOR}
본 발명은 OLED 장치에 전력을 제공하도록 적응된 연장된 전력 분배기(elongated power distributor), 조명 장치 및 본 발명에 따른 전력 분배기를 조립하는 방법에 관한 것이다.
OLED 기술에 기초한 조명 장치들은 형광 및 무기 LED들과 같은 공지된 기술들에 대하여 점점 더 경쟁할 수 있게 되고 있다. 일반 조명 시장에 대한 중요한 셀링 포인트(selling point)는 특정한 제품 범위 내의 장치 스케일 가능성(device scalability)이다: 색 온도 및 휘도와 같은 조명 장치의 주어진 기본 특징에 대하여, 상이한 크기의 영역들을 조명하려면 상이한 크기의 그러한 장치가 요구된다.
조명 장치의 다양한 크기들에 대응하여, 특정한 휘도를 위해 필요한 전류를 전달하는 드라이버도 적응될 필요가 있다. 일반적으로, 드라이버는 특히 주어진 제품 범위에 대하여 또는 특정 장치에 대하여 개별적으로 설계된다. 그러나, 그러한 종류의 전문화된 드라이버의 사용은 몇 가지 불리점을 갖는다. 예를 들면 완전한 범위의 조명 장치들에 대하여 단일 드라이버를 설계하는 것은 항상 최대 전력에 대한 설계를 수반한다, 즉, 드라이버는 통상적으로 보다 작은 장치들에 대하여 너무 크고 따라서 그다지 효율적이지 않다. 또한, 모든 특정 조명 장치마다 개별적으로 드라이버를 설계하는 것은 비용이 많이 들고, 많은 상이한 유형의 드라이버들이 관리되어야 하기 때문에, 저장 및 유지를 위한 비용을 증가시킨다.
또 다른 결점은 단일 장치 드라이버의 큰 부피(bulkiness)이다, 즉, 매우 얇은 드라이버를 실현하는 것은 어렵다. 그러나, OLED 장치의 두께는 형광 및 무기 LED들과 같은 다른 조명 기술들과 비교되는 고유의 셀링 포인트이다. 수 밀리미터에 불과한 두께 내에 수십 와트의 드라이버를 설계하는 것은 불가능하기 때문에 OLED 장치를 위한 단일 드라이버를 설계하는 것은 이러한 이점을 소멸시킬 것이다.
단일 드라이버 해결법의 또 다른 결점은 큰 영역들에 걸쳐서 높은 전류들이 분배될 필요가 있다는 사실이다. 예를 들면, 와트당 50 lm의 효율 및 1,500 lm의 필요한 휘도를 갖는 OLED 장치는 P = 1,500 lm/50 lm/W = 30W의 총 전력을 필요로 한다. 3V의 순방향 전압(forward voltage)을 갖는 OLED 특성을 가정할 때, 흐르는 총 전류 I = 1 A/㎡이다. Rsq = 1 Ω의 입방 저항(square resistance)은 약 Rsq·I/2 = 0.5V의 전압 강하를 생성할 것이다. 그러한 전압 강하의 결과는 상당한 휘도 저하일 것이고, 이는 상업 애플리케이션들에서 받아들이기 어려운 효과이다.
이 상황을 개선하기 위해서는, 불필요한 전압 강하를 피하기 위해 전류에 대한 2개 이상의 주입 포인트(injection point)를 갖는 것이 유익할 것이다.
예를 들면 US 2004/0105264 A1은 LED들을 이용한 다중 광원 조명 장치를 포함하는 방법 및 장치를 개시하고 있다.
WO 96/19093은 전류 소비 장치, 예를 들면, 적어도 하나의 모듈식 스트립 조명 유닛(modular strip lighting unit)을 포함하는 조명 시스템에 대한 모듈식 조명 유닛의 전류 소비(current draw)를 제어하기 위한 전류 소비 제어 시스템을 개시하고 있고, 여기서 상기 스트립 조명 유닛은 상기 조명 유닛에 동작 가능하게 연결된 적어도 하나의 조명 엘리먼트를 포함한다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 하나 이상의 OLED에 용이하게 접속될 연장된 전력 분배기(elongated power distributor)를 제공하여 OLED들이 균일한 휘도(homogeneous brightness)를 방사할 수 있게 하는 것이다.
상기 목적은 OLED 장치에 전력을 제공하도록 적응된 연장된 전력 분배기에 의해 해결되고, 상기 전력 분배기는 전력 셀들의 세트 ― 상기 전력 셀들은 전력 분배기를 따라 배열되고, 상기 전력 셀들 각각은 실질적으로 동일한 동작 전류들을 상기 OLED 장치에 제공하도록 적응됨 ― 및 상기 전력 분배기를 상기 OLED 장치에 기계적으로 고정시키기 위한 수단을 포함한다. 그에 의해, 상기 전력 셀들이 실질적으로 동일한 동작 전압들을 상기 OLED 장치에 제공하도록 적응되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 연장된 전력 분배기는, OLED 장치와의 모듈식 조립을 위해 이용될 수 있다는 이점을 갖는다. 상기 OLED 장치의 장치 구조로부터 독립하여 보편적인 연장된 전력 분배기가 제공될 수 있도록, 상기 전력 분배기는 상기 OLED 장치로부터 구조적으로 분리된 조립 부분이다. 상기 OLED 장치의 총 전력 요구에 따라서, 조립시에 상기 전력 분배기는 단편들(pieces)로 분리될 수 있다. 상기 전력 분배기 자체는 상기 전력 분배기 단편에 포함된 전력 셀들의 수에 대응하는 총 전력 처리 능력을 갖는 완전히 기능 분산된 컨버터(fully functional distributed converter)이다. 그와 함께, 상기 전력 분배기는 단지 개별 단편들의 길이를 변화시키는 것에 의해 다양한 크기들의 OLED들의 전력 요건들에 따라 '전력 셀' 증분들('power cell' increments)에서 자동으로 자신을 적응시키는 스케일 가능한 전력 컨버터를 나타낸다. 재설계가 필요하지 않아, OLED들을 포함하는 조명 장치들을 그러한 조명 장치에서 전력 분배에 관하여 감소된 개발 비용으로 제조하는 것이 가능하다.
상기 연장된 전력 분배기는 또한, 다소 부피가 큰 고전력 드라이버가 작은 드라이버들의 세트로 대체되기 때문에, 매우 작은 설치 높이들(mounting heights)을 갖는 드라이버들을 설계하는 것을 허용한다. 또한, OLED들에서의 불필요한 전압 강하들이 회피될 수 있도록, 다수의 전류 주입 포인트들을 갖는 옵션이 있다.
비록 상기 전력 셀들이 실질적으로 동일한 동작 전류들을 상기 OLED 장치에 제공하도록 적응될지라도, 상기 전력 셀들은 또한 개별적으로 개별 동작 전류들로 조정되는 것이 가능하다는 것이 언급되어야 한다. 이것은 예를 들면, OLED 장치가 상이한 OLED 타일들을 포함하고 각 타일이 예를 들면 상이한 조명 색상, 상이한 조명 전력에 기인할 수 있고 또는 개별 타일들의 상이한 사이즈들에 기인할 수도 있는 상이한 동작 전류 요건을 갖는 경우의 요건일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 연장된 전력 분배기는 미리 결정된 브레이킹 포인트들(breaking points)을 더 포함하고, 상기 브레이킹 포인트들은 공간적으로 이웃하는 전력 셀들 사이에 위치한다. 브레이킹 포인트들을 이용하는 것은 상기 OLED 장치의 길이 및 크기에 적응되도록 상기 전력 분배기의 용이한 단축(shortening)을 가능하게 하는 미리 정의된 절단 라인들(cutting lines)이 존재한다는 이점을 갖는다. 따라서, 상기 조명 장치의 제조를 위한 조립 동안에 소망의 길이의 단편들로 쪼개지거나 절단되는, 연장된 전력 분배기들의 긴 스트라이프들(long stripes of elongated power distributors)이 제조업자에 의해 제조될 수 있다. 그에 의해, 그러한 미리 결정된 브레이킹 포인트는 이웃하는 전력 셀들 사이의 미리 결정된 공간적 위치들에서의 상기 전력 분배기 기판의 미리 정의된 약화(weakening)에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전력 분배기는 제1 냉각 스트립(cooling strip)을 더 포함하고, 상기 제1 냉각 스트립은 상기 전력 셀들 및/또는 상기 OLED 장치로부터 생기는 열의 방산을 위해 적응된다. 이것은 고전력 전원 전압들의 상기 OLED 장치의 동작 전류들로의 변환에 기인하는 상기 전력 셀들의 과열뿐만 아니라, 상기 OLED 장치 자체의 과열이 회피된다는 이점을 갖는다. 예를 들면, 상기 냉각 스트립은 효과적인 열 방산을 가능하게 하기 위해 상기 전력 셀들과 밀접하여 상기 연장된 전력 분배기를 따라 배열될 수 있다.
냉각 스트립 설계에 관하여, 다양한 가능성들이 존재한다. 예를 들면 상기 연장된 전력 분배기의 기판은 열전도율이 높은 재료로 제조될 수 있다. 다른 가능성은 상기 전력 분배기의 위에 열전도율이 높은 재료로 만들어진 별도의 냉각 스트립을 배열하는 것이다. 바람직하게는, 상기 냉각 스트립은 매우 효과적으로 열을 주위로 방산하기 위해 이용될 수 있는 다수의 냉각 핀들(cooling fins)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전력 분배기는 서포트(support)와의 조립을 위해 적응되고, 상기 서포트는 상기 OLED 장치를 수용하기 위해 적응된다. 이것은 다시, 상기 연장된 전력 분배기는 모듈식 조립형으로 조명 장치들을 제조하기 위해 이용될 수 있다는 이점을 갖는다. OLED 장치들은 상기 전력 분배기의 전력 셀들이 상기 OLED 장치와 접촉하게 하기 위해 각각의 접속 포인트들을 갖는다는 요건만으로 상기 전력 분배기들과는 독립적으로 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전력 분배기는 제어 입력을 더 포함하고, 상기 제어 입력은 마스터 제어 유닛으로부터 제어 명령들을 수신하도록 적응된다. 상기 전력 분배기를 중앙 마스터에 의해 제어하는 것은 예를 들면 조명 전력, 온/오프 스위칭, 변화하는 색상 등에 관하여 OLED들의 타일들을 개별적으로 다루기 위하여 요구되는 개별 전력 셀들의 관리가 가능하다는 이점을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전력 분배기는 상기 전력 셀들을 상기 OLED 장치에 전기적으로 접속하기 위한 제1 수단을 더 포함하고, 상기 OLED 장치에 전기적으로 접속하기 위한 상기 제1 수단은 제1 스프링 콘택트들(spring contacts)을 포함한다. 스프링 콘택트들을 이용하는 것은 그에 의해, 상기 스프링 콘택트들을 포함하는 상기 개별 전력 셀들과 상기 OLED 장치 자체 사이에 전기 접촉을 확립하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다. 예를 들면 상기 전력 분배기 및 상기 OLED 장치는 단순히 함께 클립(clip)될 수 있고, 상기 유연하고 탄력적인 스프링 콘택트들은 상기 전력 셀들과 상기 OLED 장치 자체 사이의 명확한(well defined) 전기 접속을 보장한다.
상기 OLED 장치와 상기 전력 분배기의 조립에 관하여 기본적으로 2개의 주요 아키텍처들이 존재한다는 것이 여기에 언급되어야 한다: 제1 아키텍처는 상기 OLED 장치 상의 직접 조립된 전력 분배기이고, 이것은 상기 OLED 장치 및/또는 상기 전력 분배기 자체는 충분한 기계적 안정성을 지닐 필요가 없다는 것을 의미한다. 그 후 상기 전력 분배기가 상기 OLED 장치의 각각의 대응물들(counterparts) 상에 직접 클립되고 상기 전력 셀들과 상기 OLED 장치 사이의 전기 접촉은 예를 들면 상기 스프링 콘택트들을 통해 직접 확립되는 것이 가능하다. 제2 아키텍처는 전술한 상기 서포트의 사용이고, 상기 서포트는 상기 OLED 장치 및 상기 전력 분배기를 개별적으로 수용한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전력 분배기는 서포트 프로필(support profile)을 더 포함하고, 상기 서포트 프로필은 상기 OLED 장치를 수용하기 위해 적응된다. 이것은 상기 전력 분배기는 이미 상기 OLED 장치를 수용하기 위해 적응되는 서포트 프로필로서 설계될 수 있거나, 또는 상기 전력 분배기는 예를 들면 현존하는 서포트 프로필에 클립되거나 접착(glue)되거나 진동 용접(vibration weld)될 수 있다는 것을 의미한다. 전력 분배기를 서포트 프로필과 결합하여 사용하는 것은 상술된 제2 아키텍처에 대응한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 서포트 프로필은 상기 전력 셀들을 상기 OLED 장치에 전기적으로 접속하기 위한 제2 수단을 더 포함한다. 상기 OLED 장치에 전기적으로 접속하기 위한 상기 제2 수단은 예를 들면 제2 스프링 콘택트들을 포함할 수 있다. 상기 제2 스프링 콘택트들을 바람직하게는 위에 언급한 상기 전력 분배기의 제1 스프링 콘택트들과 공동하여 이용하는 것에 의해 상기 서포트 프로필을 통해 상기 OLED 장치와 상기 전력 분배기의 간단한 조립을 실현하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 서포트 프로필은 제1 및 제2 맞물림(engaging) 수단을 더 포함하고, 상기 제1 맞물림 수단은 상기 OLED 장치를 상기 서포트 프로필에 잠그기 위해 적응되고 상기 제2 맞물림 수단은 상기 전력 분배기를 상기 서포트 프로필에 잠그기 위해 적응된다. 이것은 바람직하게는 스프링 콘택트들의 사용과 공동하여 결과로 생기는 조명 장치를 더 기계적으로 고정시킬 필요 없이 상기 OLED 장치 및 상기 전력 분배기를 상기 서포트 부재에 간단히 플러그(plug)하는 플러그 시스템을 개발하는 것을 가능하게 한다. 이것은 OLED 장치 제조, 전력 분배기 제조 및 조립이 분산화(decentralize)되어 실현될 수 있기 때문에 값싼 방식으로 조명 장치들의 조립을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 서포트 프로필은 제2 냉각 스트립을 수용하기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 제2 냉각 스트립은 상기 전력 셀들 및/또는 상기 OLED 장치로부터 생기는 열의 방산을 위해 적응된다. 이것은 상기 제2 냉각 스트립이 공간적으로 상기 전력 셀들 및 상기 OLED 장치에 밀접하여 위치하기 때문에 상기 전력 셀들 및/또는 상기 OLED 장치로부터 생기는 열이 매우 효율적인 방식으로 방산될 수 있다는 이점을 갖는다. 상기 냉각 스트립은 별도의 구조적 컴포넌트로서 적응될 수 있고 또는 그것은 상기 서포트 프로필에 통합될 수 있다. 예를 들면, 상기 서포트 프로필 자체가 방열기(heat dissipater)로서 기능하도록 상기 서포트 프로필의 기판은 높은 열전도율 및 냉각 핀들을 가질 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 OLED 장치 및 본 발명에 따른 전력 분배기를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 그에 의해, 상기 OLED 장치는 하나의 큰 OLED 타일 또는 다수의 OLED들을 포함하는 OLED 타일들의 세트를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 본 발명에 따른 전력 분배기 및 OLED 장치의 조립 방법에 관한 것이고, 그 방법은 상기 전력 분배기를 상기 OLED 장치에 적용하는 것을 포함한다. 그에 의해, 이미 위에 언급한 바와 같이 상기 전력 분배기는 상기 OLED 장치 상에 직접 조립될 수 있고, 또는 서포트 프로필이 이용될 수 있고, 상기 OLED 장치는 상기 서포트 프로필에 적용되고 전력 분배기는 상기 서포트 분배기에 적용된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 OLED 장치와 상기 전력 분배기를 전기적으로 접촉시키는 것을 포함하고, 상기 접촉시키는 것은 용접 또는 납땜 또는 접착(gluing) 기법들에 의해 수행된다. 그러나, 용이한 조립을 위하여 스프링 콘택트들을 이용하는 것이 선호되는데, 그 이유는 스프링들의 접촉 압력으로 인해 전기 접촉들의 추가적인 고정이 필요하지 않기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 용접은 초음파 용접에 의해 수행된다. 그에 의해, 상기 초음파 용접은 상기 OLED 장치를 상기 전력 분배기 자체에 동시에 고정시키고, 동시에 동일한 초음파 용접 프로세스를 이용하여 전기 접촉을 확립하기 위해 이용될 수 있다. 이것은 또한 개재하는(interjacent) 서포트 프로필을 이용하는 것으로 확장될 수 있다. 이 경우, 하나의 초음파 프로세스를 이용하여, 상기 OLED 장치, 상기 서포트 프로필 및 상기 전력 분배기가 함께 용접되어 고정된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 연장된 전력 분배기의 단축을 더 포함한다. 이것은 상기 전력 분배기가 그것이 적용되는 상기 OLED 장치의 크기에 적응되어야 하도록 연속적인 리본으로서 제공되는 경우에 필요하다.
이하에서는 단지 예로서 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 더 상세히 설명된다.
도 1은 OLED 조명 장치의 개략도이다.
도 2는 OLED 조명 장치의 추가 개략도이다.
도 3은 OLED 조명 장치의 추가 개략도이다.
도 4는 서포트 프로필을 포함하는 OLED 조명 장치의 단면도이다.
도 5는 연장된 전력 분배기의 개략도이다.
도 6은 OLED 조명 장치에 대한 배선 아키텍처의 블록도이다.
도 7은 OLED 조명 장치에 대한 배선 아키텍처의 블록도이다.
도 8은 OLED 조명 장치에 대한 배선 아키텍처의 블록도이다.
도 9는 OLED 조명 장치의 조립 방법의 플로차트이다.
이하에서, 유사한 엘리먼트들은 동일한 참조 번호로 묘사된다.
도 1은 OLED 조명 장치의 개략도이다. OLED 조명 장치는 작은 OLED 타일들(105)의 어레이를 포함하는 OLED 장치(104)를 포함한다. 각 OLED 타일은 OLED 타일(105)을 동작시키기 위하여 전기적으로 접촉될 수 있는 U 모양의 애노드 영역(106) 및 단면(single-sided) 캐소드 영역(108)을 포함한다.
OLED 조명 장치는 그 자신이 전력 셀들(102)의 세트를 포함하는 전력 분배기(100)를 더 포함한다. 도 1에서 OLED 장치(104)의 상단 및 하단 에지들을 따라서 2개의 전력 분배기들이 배열되어 있다. 전력 셀(102)은 적어도 2개의 콘택트들(110), 애노드 영역(106)에의 하나의 전기 콘택트 및 캐소드 영역(108)에의 하나의 전기 콘택트를 갖는다. 그러나, 전기 접촉 자체를 개선하기 위하여, 도 1의 전력 셀들(102)은 애노드 영역(106)에의 2개의 전기 콘택트 및 캐소드 영역(108)에의 하나의 전기 콘택트를 포함한다. 다수의 전류 주입 포인트들은 애노드 또는 캐소드 영역 내의 전류의 균일한 분포가 달성될 수 있다는 이점을 갖는다. 이것은 특히 보다 큰 공간 치수들을 갖는 OLED 타일들(105)이 이용되는 경우에 중요하다.
도 1의 본 실시예에서 전력 셀들(102)은 공간적으로 동일한 방향(112)을 갖는 전력 분배기(100)를 따라 직렬로 배열된다. 그러나, 전력 분배기(100)의 제조업자는 OLED 장치(104) 자체의 길이보다 훨씬 더 긴 연장된 치수들로 전력 분배기들을 배달할 수 있기 때문에, 전력 분배기(100)는 OLED 장치(104)의 정확한 길이로 단축될 필요가 있다. 이를 위해, 전력 분배기(100)는 브레이킹 포인트들(114)의 세트를 포함하고 브레이킹 포인트들은 공간적으로 2개의 이웃하는 전력 셀들(102) 사이에 위치한다. 도 1의 본 예에서, 전력 분배기(100)의 말단 단부(distal end)(122)에서 전력 분배기(100)는 절단되고 그와 함께 상기 말단 단부(122)에 위치하는 각각의 브레이킹 포인트(114)를 이용하여 OLED 장치(104)의 길이로 조정되도록 단축된다.
도 2는 OLED 조명 장치의 추가 개략도이다. 그에 의해, 전력 분배기(100)의 기본 구조는 도 1의 전력 분배기(100)의 구조에 대응한다. 또한 도 2에는 전력 분배기(100)의 전력 셀들(102)이, 일반적으로 (여기에 도시되지 않은) 외부 전원에 높은 전류를 나르는, 전기 전도 라인들(120)과 전기적으로 접촉되어 있는 것이 도시되어 있다. 그에 의해, 전기 전도 라인들(116)은 전력 셀들을 병렬로 접속하고 있다. 바람직하게는 전력 셀들(102)은 실질적으로 동일한 동작 전류들을 OLED 장치(104)의 OLED 타일들(105) 각각에 제공하도록 적응된다. 그러나, 이것은 전력 셀들(102)이 특정 동작 전류를 각각의 OLED 타일들(105)에 제공하도록 개별적으로 적응되는 가능성을 배제하지 않는다.
도 1에 대한 도 2의 추가적인 차이점은 전력 분배기(100)가 냉각 스트립(118)을 더 포함한다는 것이다. 냉각 스트립(118)은 공간적으로 전력 셀들(100) 상에 위치하고 전력 분배기(100)를 따라서 연장된다. 따라서 전력 셀들(102)로부터 생기는 열은 냉각 스트립(118)에 의해 효율적으로 방산된다.
또한, 도 2에는 OLED 장치(105) 상의 낮은 옴 상호접속 스킴(low ohmic interconnection scheme)이 도시되어 있다. OLED 타일들(105)의 애노드 및 캐소드 영역들을 각각 접속하기 위해 이용되는 상호접속 전기 전도 라인들(120)은 OLED 타일들(105)의 에지들을 따라 전류 분포를 개선하기 위해 이용된다. 전력 셀들(102)은 OLED 장치의 긴 측면에 배열된다. 다수의 접속 포인트들(110)은 버스 바 구조에 전류를 주입하기 위해 이용된다. 이 경우, OLED 타일들(105)을 개별적으로 제어하는 가능성은 상실된다. 그럼에도 불구하고, 이것은 극히 낮은 옴 손실로 모든 OLED 타일들(105)에 대한 매우 효율적인 전력 분배를 가능하게 하고, 이것은 전력 셀들의 극히 얇은 설계를 가능하게 한다 ― 전력 셀들 전체는 OLED 장치를 구동하기 위해 충분한 전력을 제공하고 부피가 큰 단일 고전력 장치 드라이버는 폐기될 수 있다.
도 3은 OLED 조명 장치의 추가 개략도이다. 도 1 및 도 2와 비교하여, 도 3에는 예를 들면 모놀리식 대면적 OLED 장치일 수 있는 하나의 큰 OLED 타일만 있다. 각각의 접속 포인트들(110)을 갖는 다수의 전력 셀들(102)을 포함하는 2개의 전력 분배기들(100)이 OLED 장치의 상단 및 하단 에지를 따라서 배열되어 있다. 하나의 단일 포인트에서만 전류를 주입하지 않음으로써, 여기에는 에지를 따라서 전류 분포의 균일성을 개선하는 해결법이 도시되어 있다. 최신 기술의 OLED 장치들로부터 알려진 바와 같이, 하나의 주입 포인트에서 몇 암페어를 주입하는 대신에, OLED 장치를 구동하기 위해 필요한 총 전류의 분수량(fractional amount)만을 각각 주입하는 다수의 포인트들이 이용된다. 상호접속 스킴의 버스 바를 가로지르는 전압 강하는 전류에 비례하기 때문에, 다수의 주입 포인트들의 이용은 전압 강하를 현저히 감소시킨다. 예를 들면, N개 주입 포인트의 이용은 N의 인수만큼 전압 강하를 감소시킨다.
다음에는, OLED 장치(104)를 구동하기 위한 다수의 전력 셀들(102)의 응용을 설명하는 산술 예가 주어진다. 주어진 면적 A를 갖는 조명 기구에 대하여 셀들의 수 NC = A/FC는 전체 OLED 장치를 구동하기 위해 얼마만큼의 전력 셀들이 이용되어야 하는지를 결정한다. 전력 셀들은 단일 기판 재료 상에 끝없이 설치되고, 여기서 각 전력 셀은 특정 길이 LPT를 커버한다. 전력 셀들은 기판 재료를 따라 LPT마다 그들 자신을 반복한다. 본 예에서, 기판 재료는 전력 분배기(100)의 일부이다. 브레이킹 포인트들(114)을 이용하여 기판 재료는, 길이 LPD = NC·LPT의 전력 분배기가 P = NC·PCELL의 총 전력을 전달할 수 있도록, LPT마다 절단될 수 있다. 길이 LOLED의 긴 작은 직사각형 OLED 장치를 가정할 때, 전력 분배기들은 OLED 장치의 에지들을 따라서 유리하게 배치된다. 이 경우, LPD = 2·LOLED의 총 전력 분배기 길이가 이용된다.
만약 OLED가 크기 LOLED·LOLED의 정사각형 모양의 장치라면, 그 정사각형 모양의 OLED의 모든 4개의 에지들을 따라 전력 분배기들을 배치하는 것이 유리하다. 이 경우, 전력 분배기에 대한 총 길이는 LPD = 4·LOLED이다. 1 ㎡ OLED를 가정할 때 직사각형 OLED의 경우 길이 LPD = 0.5 미터 및 정사각형 OLED의 경우 0.25 미터의 전력 분배기가 요구된다.
도 4는 서포트 프로필(402)을 포함하는 OLED 조명 장치의 단면도이다. 그에 의해, 서포트 프로필(402)은 제1 개구(404)를 갖는 한 측면에서는 OLED 장치(104)를 수용하고 제2 개구(406)를 갖는 반대 측면에서는 전력 분배기(100)를 수용하기 위해 적응된 2개의 정반대의 U 모양의 노치들(U-shaped notches)을 갖는 프레임 바(frame bar)로서 적응된다. 도 4의 실시예에서, 전력 분배기(100)는 냉각 스트립(118)을 포함한다. 그러나, 제2 냉각 스트립이 각각의 냉각 핀들에 의하여 서포트(402)에 이미 통합되는 것도 가능하다.
또한, 서포트(402)는 전력 분배기(100)의 전력 셀들을 OLED 장치(104)의 애노드 및 캐소드 영역들과 접속하기 위해 적응되는 스프링 콘택트들(408)의 세트를 포함한다. 본 예에서는, OLED 장치(104)를 수용하기 위해 적응되는 제1 개구(404)에만 스프링 콘텍트들(408)이 존재한다. 이것은 방향(410)으로의 OLED 장치(104)의 경사 이동을 통해 개구(404) 내에 OLED 장치(104)를 삽입하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 서포트는 예를 들면 OLED 장치(104)를 스냅 인(snap in)하여 서포트(402)에 잠그게 하는 각각의 맞물림 수단을 개구(404)에 갖는다.
동일한 논의는 전력 분배기(100) 및 그의 냉각 스트립(118)을 수용하기 위해 적응되는 서포트(402)의 제2 개구(406)의 경우에도 적용된다. 예를 들면, 제1 개구(404)와 유사하게 제2 개구(406)도 개구(406) 내에 전력 분배기(100)의 간단한 삽입을 가능하게 하는 스프링 콘택트들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제2 개구(406)는 전력 분배기(100)를 잠그고 그것을 서포트(402)에 고정시키기 위해 이용되는 맞물림 수단을 더 포함한다. 냉각 스트립(118)도 서포트(402) 내에 및 그와 함께 전력 분배기(100) 상에 클램프(clamp)될 수 있다.
도 4는 개략도일 뿐이어서 OLED 장치(104)의 애노드 및 캐소드 영역들에 관하여 스프링 콘택트들(408)을 이용한 OLED 장치(104)의 상세한 전기 접촉은 상세히 도시되어 있지 않다는 것이 언급되어야 한다. 그러나, 직사각형 OLED 장치를 가정할 때 도시된 서포트는 바람직하게는 OLED 장치의 모든 4개의 에지들을 따라 프레임으로서 배열되고 그와 함께 결과로 생기는 조명 장치의 높은 기계적 안정성을 보장한다. 요건들에 따라서 서포트는 완전한 OLED 기판의 둘레에 닫힌 프레임일 수 있고, 그에 따라 드라이버를 포함하는 완전한 OLED 장치를 조립한다. 다르게는, 서포트 프로필은 OLED 장치의 상단 및 하단에서만 연장하는 조명 기구의 일부이다. 그것은 OLED 자체가 교환 가능하도록 이동 가능할 수도 있다.
도 5는 연장된 전력 분배기(100)의 개략도이다. 전력 분배기(100)는 반복된 전력 셀 아키텍처(102)를 나타낸다. 베이스 기판 상에, 예를 들면 벅(Buck), 부스트(Boost), 플라이백(Flyback) 또는 공진(resonant) 유형의 DC/DC 컨버터를 나타내는 전력 셀(102)이 배열된다. 각 전력 셀(102)은 고정된 크기 및 특성의 지정된 OLED 영역에 특정 전류를 전달하도록 설계된다. 개별 전력 셀(102)은 기판 상에 반복된다. 전력 셀들의 수는 이론적으로 무제한이다. 전력 요구에 따라서 전력 분배기(100)는 미리 정의된 절단 라인들(114)에서 단편들로 분리될 수 있다. 이렇게 하여 전력 분배기(100)를 스케일하는 것이 가능하다.
도 6은 OLED 조명 장치에 대한 배선 아키텍처의 블록도이다. 이 아키텍처는 도 1에 도시된 것과 같은 타일된 OLED들에 대하여 특히 적합하다. 전원 유닛(600)은 개별 전력 셀들(604)에 전력을 제공한다. 옵션으로, 전력 셀들(604)은 개별 전력 셀(604)에 의해 제공되는 전류 및 전압을 제어할 수 있는 마스터 제어 유닛(602)에 의해 제어된다. 도 6의 본 예에서, 각 전력 셀(604)은 OLED 타일(606)에 개별적으로 접속된다.
전원 유닛(600)에 의해 전달되는 전압 U1은 전력 셀(604)에 의해 전압 I21, I22, ..., I2n으로 변환되어 각각의 OLED 타일들(606)에 전달된다. 이것은 타일들(606)의 개별 제어를 가능하게 한다.
도 7은 다른 OLED 조명 장치에 대한 배선 아키텍처의 블록도이다. 도 6과 비교하여, 하나의 큰 OLED 타일(608)만이 존재한다. 그러므로, 도 7의 배선 아키텍처는 도 3에 도시된 OLED 장치에 대응한다. 도 3에 대하여 이미 논의된 바와 같이, OLED 장치(608)의 에지를 따라 상이한 공간 위치들에서 전류를 주입하는 다수의 접속 포인트들이 이용된다. 마스터 제어 유닛(602)은 모든 전력 셀들(604)에 공통일 수 있는 동작 전류들을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 다르게는, OLED 장치(608)에서의 비선형적인 전류 분포들을 보상하기 위해 동작 전류들 I21, I22, ..., I2n이 개별적으로 제어될 수도 있다.
도 8은 OLED 조명 장치에 대한 다른 배선 아키텍처의 블록도이다. 도 8에서, 큰 모놀리식 OLED(608)는 전류 주입을 위한 단 하나의 접속 포인트만을 포함한다. 이 실시예에서, 개별 전력 셀들(604)의 출력 전류들은 하나의 출력 전류 I2를 산출하기 위해 상호접속된다. 이 출력 전류 I2는 그 후 단일 접속 포인트에서 OLED(608)에 공급된다. 비록 이 아키텍처는 OLED 타일(608)로의 전기 전도 라인들에서의 옴 손실의 감소를 가능하게 할지라도, OLED 타일(608) 내의 균일한 전류 분포를 얻는 것이 어렵기 때문에, 도 7의 아키텍처가 도 8의 아키텍처보다 선호된다. 그럼에도 불구하고, 도 8의 아키텍처는 하나의 전류 주입 포인트를 이용하더라도 전력 셀들의 구조 설계는 OLED 장치(608)를 따라 연장되는 방식으로 다수의 전력 셀들의 분산에 의해 얇게 유지될 수 있다는 이점을 갖는다. 이것은 하나의 부피가 큰 전력 셀을 이용하는 대신에 OLED 장치들의 고유의 셀링 포인트즐 중 하나, 즉 그들의 극도로 편평한 구조 설계에 관하여 중요한 양태인 얇은 전력 셀 아키텍처가 실현될 수 있다는 것을 의미한다.
도 9는 OLED 조명 장치의 예시적인 조립 방법의 플로차트이다. 단계 900에서, OLED 장치가 제공된다. OLED 장치는 단계 902에서 예를 들면 OLED를 서포트에 클램프하거나 접착하는 것에 의해 서포트에 조립된다. 단계 904에서, 전력 분배기도 이미 OLED를 포함하는 서포트에 조립된다. 단계 902와 유사하게, 단계 904에서 전력 분배기의 서포트에의 조립은 클램핑 또는 접착 또는 다른 고정 기법들에 의해 수행된다. 단계 906에서, 전력 분배기 및/또는 서포트에 냉각 스트립이 추가로 조립된다. 마지막으로 단계 908에서, OLED 장치에 대한 프레임으로서 기능하는 서포트 자체보다 일반적으로 훨씬 더 긴 길이를 갖는 전력 분배기가 정확한 길이로 단축된다.
조명 장치 아키텍처에 따라서, 도 9의 플로차트 내의 몇몇 단계는 생략될 수 있다. 예를 들면, OLED 및 전력 분배기는 직접 함께 조립되도록 적응될 수 있다. 이 경우, 서포트가 필요하지 않지만 전력 분배기 및/또는 서포트의 각각의 높은 기계적 안정성을 필요로 한다. 예를 들면, 서포트는 얇은 기판을 이용하여 보강될 수 있다.
또한 단계 906에서 추가 냉각 스트립을 조립하는 것은 옵션인데, 그 이유는 그러한 냉각 스트립을 포함하는 전력 분배기를 이미 제공하는 것이 가능하기 때문이다.
OLED를 서포트에 고정시키고, 냉각 스트립을 전력 분배기에 고정시키고 전력 분배기 자체를 서포트에 고정시키기 위하여, 뿐만 아니라 전력 분배기의 전력 셀들과 OLED의 각각의 콘택트 영역들 사이의 양호한 전기 접속을 확립하기 위하여, 콘택트들의 각 포인트의 고정은 용접 또는 납땜 또는 접착 기법들에 의해 수행될 수 있다. 그에 의해, 바람직하게는 용접은 초음파 용접에 의해 수행된다.
전력 분배기를 단축하는 단계 908은 단계 904에서 서포트에 전력 분배기를 조립하기 전에 수행될 수 있다.
100: 전력 분배기
102: 전력 셀
104: OLED 장치
105: OLED 타일
106: 애노드 영역
108: 캐소드 영역
110: 콘택트
112: 거리
114: 브레이킹 포인트
116: 전기 전도 라인
118: 냉각 스트립
120: 전기 전도 라인
122: 단부
402: 서포트
404: 제1 개구
406: 제2 개구
408: 스프링 콘택트
410: 방향
600: 전원 유닛
602: 마스터 제어 유닛
604: 전력 셀
606: OLED 타일
608: OLED 타일

Claims (18)

  1. OLED 장치(104)에 전력을 제공하도록 적응된 연장된 전력 분배기(elongated power distributor)(100)로서,
    전력 셀들(102)의 세트 ― 상기 전력 셀들(102)은 상기 전력 분배기(100)를 따라 배열되고, 상기 전력 셀들(102) 각각은 실질적으로 동일한 동작 전류들 또는 전압들을 상기 OLED 장치(104)에 제공하도록 적응됨 ―, 및
    상기 전력 분배기(100)를 상기 OLED 장치(104)에 기계적으로 고정시키기 위한 수단
    을 포함하는 전력 분배기(100).
  2. 제1항에 있어서, 미리 결정된 브레이킹 포인트들(breaking points)(114)의 세트를 더 포함하고, 상기 브레이킹 포인트들(114)은 공간적으로 이웃하는 전력 셀들(102) 사이에 위치하는 전력 분배기(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 냉각 스트립(cooling strip)(118)을 더 포함하고, 상기 제1 냉각 스트립(118)은 상기 전력 셀들(102) 및/또는 상기 OLED 장치(104)로부터 생기는 열의 방산을 위해 적응되는 전력 분배기(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 분배기(100)는 서포트 프로필(support profile)(402)과의 조립을 위해 적응되고, 상기 서포트 프로필(402)은 상기 OLED 장치(104)를 수용(receive)하기 위해 적응되는 전력 분배기(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 입력을 더 포함하고, 상기 제어 입력은 마스터 제어 유닛(602)으로부터 제어 명령들을 수신하도록 적응되는 전력 분배기(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 셀들(102)을 상기 OLED 장치(104)에 전기적으로 접속하기 위한 제1 수단을 더 포함하고, 상기 OLED 장치(104)에 전기적으로 접속하기 위한 상기 제1 수단은 제1 스프링 콘택트들(spring contacts)을 포함하는 전력 분배기(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 서포트 프로필(402)을 더 포함하고, 상기 서포트 프로필(402)은 상기 OLED 장치(104)를 수용하기 위해 적응되는 전력 분배기(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트 프로필(402)은 상기 전력 셀들(102)을 상기 OLED 장치(104)에 전기적으로 접속하기 위한 제2 수단(408)을 더 포함하는 전력 분배기(100).
  9. 제8항에 있어서, 상기 OLED 장치(104)에 전기적으로 접속하기 위한 상기 제2 수단(408)은 제2 스프링 콘택트들(408)을 포함하는 전력 분배기(100).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트 프로필(402)은 제1 및 제2 맞물림(engaging) 수단을 더 포함하고, 상기 제1 맞물림 수단은 상기 OLED 장치(104)를 상기 서포트 프로필(402)에 잠그기 위해 적응되고 상기 제2 맞물림 수단은 상기 전력 분배기(100)를 상기 서포트 프로필(402)에 잠그기 위해 적응되는 전력 분배기(100).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트 프로필(402)은 제2 냉각 스트립을 수용하기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 제2 냉각 스트립은 상기 전력 셀들(102) 및/또는 상기 OLED 장치(104)로부터 생기는 열의 방산을 위해 적응되는 전력 분배기(100).
  12. OLED 장치(104) 및 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전력 분배기(100)를 포함하는 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 OLED 장치(104)는 OLED 타일들(105)의 세트를 포함하는 조명 장치.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전력 분배기(100) 및 OLED 장치(104)를 조립하는 방법으로서, 상기 전력 분배기(100)를 상기 OLED 장치(104)에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 OLED 장치(104)는 상기 서포트 프로필(402)에 적용되고 상기 전력 분배기(100)는 상기 서포트 프로필(402)에 적용되는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 OLED 장치(104)와 상기 전력 분배기(100)를 전기적으로 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 접촉시키는 단계는 용접 또는 납땜 또는 접착(gluing)에 의해 수행되는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 용접은 초음파 용접에 의해 수행되는 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연장된 전력 분배기(100)를 상기 미리 결정된 브레이킹 포인트들(114) 중 선택된 브레이킹 포인트들에서 분할하는 단계를 더 포함하는 방법.
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