KR20140008382A

KR20140008382A - 변화 탐지를 위한 전계발광의 광출력 감지

Info

Publication number: KR20140008382A
Application number: KR1020137024285A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 제이 화이트
Original assignee: 글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2014-01-21
Also published as: US8451437B2; CN103460272B; CN103460272A; EP2676259A1; US20120212730A1; JP2014505991A; TWI443325B; JP5687365B2; KR101746657B1; WO2012112174A1; EP2676259B1; TW201235654A

Abstract

전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하기 위한 장치가 기술되어 있다. EL 디바이스는 제 1 방향으로 뻗어 있는 제 1 에지를 갖는 투명 기판과, 제 1 방향으로 기판의 면 위에 배치된 복수의 EL 이미터들을 포함하며, 각 EL 이미터에 의해 방출된 광의 일부는 기판을 통해 제 1 에지 밖으로 나간다. 제 1 에지로부터 물리적으로 분리되어 있는 광센서는 제 1 에지를 나가는 광을 감지한다. 컨트롤러는 제 1 시간에서 제 1 감지광과 나중의 제 2 시간에서 제 2 감지광을 저장하고 상기 저장된 제 1 및 제 2 감지광을 이용해 EL 디바이스에 있는 하나 이상의 EL 이미터들의 광출력 변화를 계산한다.

Description

변화 탐지를 위한 전계발광의 광출력 감지{Electroluminescent Light Output Sensing For Variation Detection}

본 발명은 전계발광 디바이스 분야에 관한 것으로 보다 상세하게는 시간에 걸쳐 전계발광 디바이스의 출력 변화를 감지하는 것에 관한 것이다.

유기발광 다이오드(OLEDs)와 같은 전계발광(EL) 디바이스는 평판 디스플레이 및 램프 또는 광원에 대한 전도유망한 기술이다. EL 디바이스는 더 큰 면적에 걸쳐 높은 효율과 뛰어난 컬리 렌더링으로 균일한 광출력을 제공하는 대형 고체상태 디바이스로 형성될 수 있다. 또한, 이들 디바이스들은 얇고 상대적으로 적은 양의 재료를 소모하며 환경에 유해한 것으로 알려진 재료들을 포함하지 않는다. 이들 각각의 속성들은 디스플레이 또는 램프에 아주 바람직하다.

EL 디스플레이는 일반적으로 EL 이미터들이 2차원 어레이로 배열된 패시브 또는 액티브 매트릭스 구조들이다. OLED 램프와 같이 대형면적의 코팅가능한 EL 램프가 하나의 기판 상에 다수의 OLEDs 또는 다른 EL 발광소자를 포함하도록 형성될 수 있으며, 이들 OLEDs는 고전압 램프를 만들기 위해 직렬 연결된다. 직렬연결된 EL 이미터 그룹은 자체적으로 병렬 연결될 수 있으며, EL 이미터들은 2차원 어레이로 레이아웃된다.

이들 직렬연결을 이용한 램프에서, 전력분포 기반구조에 사용되는 전위에 근접한 전위를 지지하는 고전압 램프를 형성하기 위해 다수의 EL 소자들이 직렬연결되기 때문에, 개개의 직렬연결된 EL 소자들은 일반적으로 작다. 또한, EL소자에서 단락으로 인해, 디스에이블하지 않는다면, 전체 EL 소자들이 희미해지기 때문에, 단락으로 인한 램프내 광범위한 희미함과 검은 반점들을 피하기 위해 작은 EL 소자들을 제공하는 것이 바람직하다. 그러나, 단락은 램프의 수명 내내 발생할 수 있다. 마찬가지로, 램프 또는 EL 디스플레이내 개개의 EL 이미터들들은 단락이 발생하지 않더라도 사용에 따라 시간이 지나면서 어두워질 수 있다. 따라서, EL 디바이스의 수명에 걸쳐 희미해짐과 단락을 감지하는 방법들이 필요하다.

U.S. 7,573,210 및 US 7,573,209에서 애쉬다운 등(Ashdown et al)은 램프들에 의해 방출된 광을 검출하기 위한 광센서들과 소정 값으로 출력된 광을 유지하기 위해 하나 이상의 램프들에 전류를 조절하기 위한 컨트롤 시스템을 포함한 하나 이상의 LED 램프들을 갖는 조명기구의 피드백 및 컨트롤 구성을 기술하고 있다. 그러나, 이런 구성은 건물관리 시스템과 같은 중앙감시시스템에 보고하거나 사용자에 도달하는 광을 차단하지 않도록 광센서를 배치하는 단락 감지 문제를 인식하지 못한다.

미국특허출원 No. 2003/0230991에서 무쑤 등(Muthu et al)은 조명 가이드내 광의 광도(luminosity)를 측정하기 위한 포토다이오드와 컬러 및 LED 백라이트 유닛(BLU)의 광도를 유지하기 위한 컨트롤회로를 포함하는 LED 백라이트 유닛(BLU)을 기술하고 있다. 그러나, 이 구성은 포토다이오드를 광 가이드에 직접 부착시켜, BLU가 어떤 부분이 고장 나면 전체를 교체해야만 하는 고가의 집적회로가 되게 한다. 게다가, 이 구성은 내내 동일한 광도 및 컬러를 갖는 에지조명 광 가이드에 적용되며 에지라기보다는 기판의 면에 위치된 EL 이미터들에 의해 비추어진 EL 디바이스에서 발견된 바와 같이 개개의 이미터들의 특징의 공간 위치를 감지할 수 없다.

따라서, 사용자에게로 광경로를 가로막거나 전자측정부가 고가의 교체가 어려운 부품이 되게 하지 않으며 면조명 EL 디바이스의 광출력에서의 변화와 장애를 감지할 필요성이 계속 있다.

본 발명에 따르면,

a) EL 디바이스;

b) 광을 방출하도록 EL 이미터를 통해 전류를 제공하기 위한 전원;

c) 제 1 에지 밖으로 나가는 광을 감지하기 위한 광센서; 및

d) 제 1 시간에서 제 1 감지광과 나중의 제 2 시간에서 제 2 감지광을 저장하고 상기 저장된 제 1 및 제 2 감지광을 이용해 EL 디바이스에 있는 하나 이상의 EL 이미터들의 광출력 변화를 계산하기 위한 컨트롤러를 구비하고,

상기 EL 디바이스는

i) 제 1 방향으로 뻗어 있는 제 1 에지를 갖는 투명 기판과, 면; 및

ii) 제 1 방향으로 기판의 면 위에 배치된 복수의 EL 이미터들을 포함하며,

각 EL 이미터에 의해 방출된 광의 일부는 기판을 통해 제 1 에지 밖으로 나가고, 광센서는 제 1 에지로부터 물리적으로 분리되어 있는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기가 제공된다.

본 발명은 EL 디바이스로부터 사용자에게로 광경로를 가로막지 않으면서 EL 디바이스의 출력을 측정하는 간단한 방법을 제공한다. 이는 결함 있거나 고장난 EL 디바이스의 쉽고 저가의 교체를 가능하도록 EL 디바이스의 기판으로부터 측정 전자기기를 결합해제한다. 이는 다수의 EL 이미터들과 함께 EL 디바이스 상에 고장의 공간 위치를 또한 검출할 수 있다. 이는 전반사를 이용해 다수의 인접한 EL 이미터들간에 누화가 줄어든 센서 데이터를 제공한다. 이는 유리 및 플라스틱을 포함한 광범위한 기판들과 함께 유용하다. 기판으로부터 광센서를 물리적으로 분리시킴으로써, 본 발명은 EL 디바이스에 전혀 변화를 필요로 하지 않으므로, 기존 EL 디바이스들이 본 발명과 쉽게 이용될 수 있다.

본 발명의 내용에 포함됨.

도 1a는 실시예에 따른 전계발광(EL) 디바이스의 등각투영도이다.
도 1b는 관련된 구성부품들이 도시된 도 1a의 EL 디바이스의 횡단면이다.
도 1c는 실시예에 따른 설비의 측면도이다.
도 2a는 실시예에 따른 시스템의 블록도이다.
도 2b는 실시예에 따른 모의 광추적이다.
도 2c는 실시예에 따른 모의 광센서 데이터의 도표이다.
도 3a는 실시예에 따른 EL 디바이스 및 미러의 측면도이다.
도 3b는 실시예에 따른 EL 디바이스 및 무빙 미러의 측면도이다.
도 4는 실시예에 따른 EL 디바이스의 등각투영도이다.
도 5는 실시예에 따른 컨트롤러의 개략도이다.
도 6은 본 발명과 함께 유용한 원격감시 시스템의 블록도이다.
첨부도면은 본 발명을 나타내기 위한 것이며 비율에 따르지 않을 수 있음을 알아야 한다.

도 1a는 제 1 방향(11A)으로 뻗어 있는 제 1 에지(11)를 갖는 투명기판(10)과 면(12)을 포함한 전계발광(EL) 디바이스(1)를 도시한 것이다. 제 1 방향(11A)은 제 1 에지(11)에 실질적으로 나란하게 지향된 벡터이다. 가령, 제 1 방향(11A)은 기판(10)의 코너 중앙과 제 1 에지(11)의 일단으로부터 제 1 에지(11)의 타단에 있는 기판(10)의 코너 중앙까지의 벡터로 정의될 수 있다. 복수의 EL 이미터들(15)이 제 1 방향(11A)으로 기판(10)의 면(12) 위에 배치된다. 즉, 각 EL 소자(15)의 중심을 지나는 선은 제 1 방향(11A)으로 ±10도 이내에 있다. 각 EL 소자(15)는 유기발광 다이오드(OLED), 양자도트 이미터, 또는 해당기술분야에 공지된 기타 EL 구조일 수 있다. 전류가 EL 이미터(15)를 지나면, 광을 방출한다. 이 적용에서, 픽셀 정보에 대해 참고할 경우, "광"은 전자기 스펙트럼의 근적외선, 가시광 및 근자외선 영역의 전자기 복사(대략 300THz-900THz)를 포함한다. EL 디바이스(1)는 EL 디스플레이(가령, 액티브-매트릭스 디스플레이 또는 AMOLED) 또는 고체상태(SSL)일 수 있다.

도 1b는 "1B"로 표시된 선을 따른 도 1a의 EL 디바이스의 횡단면과 관련된 구성요소들을 도시한 것이다. 제 1 에지(11)를 갖는 기판(10)과 그 위에 배치된 EL 이미터(15)가 도 1a에 도시된 대로 있다. EL 이미터(15)는 다양한 방향으로 광을 방출한다. 방출된 광 중 일부는 기판(10)을 통해 EL 디바이스의 사용자, 가령, 기기에 의해 조명된 사무실의 디스플레이 또는 점유자의 뷰어로 전해지는 사용자 광(17A)이다. 방출된 광의 일부는 기판(10)을 통해, 가령 전반사에 의해 제 1 에지(11) 밖으로, 갭(19)을 가로질러 광센서(18)로 전해지는 방출광(17)이다.

도 1c는 기판(10)과 광센서(18)를 서로에 대해 적소에 기계적으로 보유하고 기판(10)과 광센서(18)를 물리적으로 이격시키기 위한 고정물(100)을 도시한 것이다. EL 이미터(15)와 사용자 광(17A)은 상술한 바와 같다. 고정물(100)은 고체상태 광과 같은 EL 디바이스를 보유하기 위한 조명기구일 수 있다. 도시된 일실시예에서, 광센서(18)가 고정물(100)에 반영구적으로 (가령, 볼트나 나사 조임식으로) 부착될 수 있고, 기판(10)은 고정물(100)에 탈착식으로 (가령, ZIF 소켓을 이용해 슬라이딩하게 또는 달라붙게) 부착될 수 있다. 이는 광센서(18)를 방해하거나 영향을 주지 않으면서 기판(10)이 교체되게 한다. 본 문맥에서 "반영구적으로 부착된"이라는 용어는 구성부품이 결코 분리될 수 없다는 것이 아니라 분리하는 게 흔하지 않거나 고정물의 고정된 일체로 된 부분이라는 말임에 유의하라. 일실시예에서, 탈착식으로 부착된 기판(10)은 유지보수 기술자에 의해 고정물(100)로부터 분리될 수 있으나, 반영구적으로 부착된 광센서(18)는 분리하는데 특별한 툴들 또는 기술적 훈련을 필요로 한다. 고정물(100)은 기판(10)의 적절한 영역 내에 있는 광센서(18)로 방출된 광(17)의 통과를 막지 않는다.

일실시예에서, 기판(10) 상에 하나 이상의 EL 이미터들(15)이 고장나면, 기판(10)은 고정물로부터 제거되고 기판(10)으로부터 광센서(18)를 분리해 교체 기판에 부착시킬 필요 없이 다른 교체 기판으로 교체될 수 있다. 이는 교체의 노동 비용을 줄이고 기판(10)의 구성부품의 개수를 줄임으로써 기판(10) 비용을 절감한다(가령, 어떠한 광센서들(18)도 기판(10)으로 교체될 필요가 없다). 도 1c에서, 고정물(100)은 탈착식 부착을 제공하는 2개의 에지 지지체(101a,101b)를 포함한다. 기판(10)은 에지 지지체(101a,101b)에 놓이고 이들에서 쉽게 들어올려질 수 있다. 에지 지지체(101a)는 방출된 광(17)이 광센서(18)를 지나는 하나 이상의 개구(가령, 홀, 슬릿, 또는 조리개)들을 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 광센서(18)는 바람직하게는 선형 센서이며 해당기술분야에 공지된 선형 CCD 어레이 또는 선형 CMOS 센서일 수 있다. 광센서(18)가 선형센서이면, 그 장축은 바람직하게는 제 1 방향의 롤의 ±10°이내에 지향되고, 롤 축은 광센서(18)의 광감지면에 수직으로 선택된 축이다. 이는 광센서(18)가 제 1 에지(11)의 모두 또는 상당부를 이미지하게 한다. 광센서(18)는 하나 이상의 별개의 감지면적(픽셀)을 포함할 수 있고 각 감지면은 협소한 또는 넓은 파장대역 응답을 가질 수 있고, 각 감지면에 선택적 컬러필터가 덮여질 수 있다. 광센서(18)는 바람직하게는 제 1 방향(11A)에 나란한 선으로 배열된 하나 이상의 포토다이오드들을 또한 포함할 수 있다.

도 1b를 다시 참조하면, 광센서(18)는 제 1 에지(11) 밖으로 전해지는 방출광(17)을 감지한다. 광센서(18)는 제 1 에지(11)와 직접 접촉하지 않고, 제 1 에지(11)로부터 물리적으로 분리되어 있다. 즉, 제 1 에지(11)와 광센서(18) 간에 진공이거나 제 1 에지(11)에 대해 광센서(18)를 제자리에 유지시킬 수 없는 재료가 채워진 갭(19)이 있다. 갭(19)에는 공기나 가령, 굴절률이 기판(10)의 굴절률의 0.5 이내인 굴절률-매칭 유체가 채워질 수 있다.

기판(10)은 투명하다. "투명"이라는 용어는 유효량의 방출광(17)이 기판(10)을 통해 전해져 광센서(18)의 신호-대-노이즈 요건을 충족시키는 것을 말한다. 방출광(17)이 기판을 통해 전해지면, 해당기술분야에 공지된 바와 같이 감쇠된다. 감쇠는 특정 방향으로 단위길이당 광출력 감쇠(dB) 단위로 측정된다. 가령, 통신에 사용되는 대표적인 광섬유는 850nm에서 3dB/km의 광출력 감쇠를 갖는다.

다양한 실시예에서, 기판(10)은 광센서(18)로부터 가장 먼 EL 이미터(15)로부터 방출광(17)에 나타나는 하나 이상의 선택된 파장(들)로 20dB 미만의 광센서(18)까지 광출력 감쇠를 갖는다. 즉, 선택된 파장에서 기판(10)의 일단에 주입된 방출광(17)의 광출력의 적어도 1%가 제 1 에지(11)에 도달할 것이다.

도 2a는 EL 디바이스(1)의 광출력에서의 변화를 검출하고 광출력에서의 감지된 변화를 보상하기 위한 기기의 블록도를 도시한 것이다. EL 이미터(15) 및 광센서(18)는 상술한 바와 같다. 전원(26)은 EL 이미터(15)에 전류를 제공해 광을 방출하게 한다. 컨트롤러(20)는 광센서(18)로부터 감지된 광의 측정을 수신하고 또한 광출력의 변화를 보상하기 위해 전원(26)에 의해 공급된 전류를 조절할 수 있다.

EL 디바이스(1)의 광출력에서의 변화를 검출하기 위해, 가령 EL 디바이스(1)가 사용을 위해 놓여지기 전에, 컨트롤러(20)는 먼저 광센서(18)로부터 처음 감지된 광의 판독을 수신한다. 컨트롤러(20)는 메모리(21), 가령 플래시 메모리에 처음 감지된 광을 저장한다. 처음보다 나중에 두번째로, 가령 EL 디바이스(1)가 몇 시간 동안 사용된 후에, 컨트롤러(20)는 광센서(18)로부터 다음 감지된 광의 판독을 수신하고 이를 메모리(21)에 저장한다. 컨트롤러(20)는 저장된 처음에 감지된 광과 다음에 감지된 광을 이용해 EL 디바이스에서 하나 이상의 EL 이미터들의 광출력 변화를 계산한다.

컨트롤러(20)는 어떠한 EL 이미터(15)도 광을 방출하고 있지 않을 때 감지된 광의 추가 판독을 수신할 수 있고, 이들 추가 판독을 이용해 주변광 또는 광센서(18)에 부딪히는 기타 미광(stray light)으로 인한 플레어를 보정할 수 있다. 예컨대, 처음 바로 전에, 컨트롤러(20)는 모든 EL 이미터들(15)을 오프시키고 광센서(18)로부터 감지된 플레어 광의 판독을 수신할 수 있다. 컨트롤러(20)는 감지된 플레어 광을 처음 감지된 광의 제 1 판독으로부터 차감하고 그 차를 제 1 감지광으로서 메모리(21)에 저장할 수 있다.

일실시예에서, 컨트롤러(20)는 원격감시 시스템(22)에 연결되고 계산된 변화를 원격감시 시스템에 보낸다. 예컨대, 컨트롤러(20)는 EL 디바이스(1)에 있는 EL 이미터들(15) 중 하나가 고장난 것을 감지하면, 컨트롤러(20)는 그 정보를 원격감지 시스템(20)으로 보낸다. 이는 건물 내 모든 조명기구를 수동으로 감시할 필요 없이 원격감지 시스템(22)이 고장 위치를 유지보수인에게 보고하게 한다. 원격감시 시스템(22)은 EL 디바이스 또는 EL 디바이스를 붙들고 있는 고정물로부터 분리되는 EL 디바이스의 동작을 감시하기 위한 임의의 디바이스이다. 가령, 원격감시 시스템(22)은 무선으로 또는 RJ-45 모듈식 플러그로 Cat5 이더넷 케이블과 같은 쉽게 단절되는 케이블에 의해 컨트롤러(20)에 연결될 수 있다. 하기의 도 6을 참조로 원격감시 시스템(22)을 더 설명한다.

또 다른 실시예로, 컨트롤러(20)는 전원(26)에 의해 공급된 전류를 조절함으로써 하나 이상의 EL 이미터(15)의 노화를 보상한다. 예컨대, 제 2 저장광이 제 1 저장광 휘도의 단지 80%이면, 컨트롤러(20)는 EL 디바이스(1)가 휘도효율의 20%를 상실한 것으로 추론할 수 있다. 따라서, 전원(26)에 의해 공급되는 25%까지 전류를 늘려 EL 디바이스(1)의 광출력을 원래 레벨(0.8*1.25=1)로 회복시킬 수 있다. 이에 따라, 제 2 저장광이 제 1 저장광보다 더 높은 경우, 컨트롤러(20)는 전원(26)에 의해 공급되는 전류를 줄일 수 있다.

도 2b는 제 1 에지(11)를 지나 광센서(18)에 부딪히는 EL 이미터(15)로부터의 광의 시뮬레이션을 도시한 것이다. 이 도표는 디스플레이 위 또는 아래에서 본 도면이다. 도표는 편의상 mm로 나타나 있으나, 임의의 거리 단위가 이용될 수 있다. 기판은 이미터(15)로부터 X≤5mm 떨어져 있고, 제 1 에지(11)는 X=5mm에 있으며, 갭(19)은 5mm<X<7mm에 있고, 광센서, 특히 광센서(18)의 광가지면은 X=7mm에 있다. EL 이미터(15)는 등각 방출 포인트 소스를 가지며, 기판(10)은 굴절률이 n=1.5이고, 갭(19)은 굴절률이 n=1.0이다. 따라서, 기판(10)으로부터 갭(19)으로 제 1 에지(11)에서의 전반사 임계각은 arcsin(1/1.5)=41.81°이다. 즉, 제 1 에지(11)로부터의 법선에서 41.81°보다 먼 광은 기판(10)을 나가지 못할 것이다. 이 사실은 도 2c를 참조로 하기에 더 언급되는 바와 같이 인접한 EL 이미터들(15) 간에 누화를 이점적으로 줄인다. 광선(271a, 271b, 271c, 271d, 및 271e)은 EL 이미터(15)를 통해 투사된 제 1 에지(11)의 법선에 대해 40°, 20°, 0°, -20°, 및 -40°각도이다. 광선이 에지를 통해 갭으로 (더 높은 굴절률에서 더 낮은 굴절률로) 지남에 따라, 이들은 도시된 바와 같이 스넬의 법칙에 따라 발산하며 위치 Y=0에서 약 ±11.5mm 위에서 광센서(18)를 비추며, 이는 EL 이미터(15)와 광센서(18)를 통해 제 1 에지(11)에 대한 법선의 투사이다. Y는 편의상 mm 단위로 나타내었으나, 임의의 거리 단위가 사용될 수 있다.

도 2c는 Y=5, 15, …, 95mm에 위치된 도 2b의 구성의 10개 EL 이미터들(15)에 대한 모의 광센서 데이터를 도시한 것이다. 광센서(18)는 0.5mm 폭의 픽셀들과 100% 필 팩터로 제 1 에지(11)에 나란히 지향된 선형센서이다. 가로좌표는 픽셀번호이고 픽셀(0)은 Y=-12mm에 중심이 있다. 세로좌표는 코드값이며, 픽셀에 부딪히는 광선의 개수이다. 범위 ±40°에 걸쳐 각 EL 이미터를 나온 801개의 광선들이 추적되었다.

실선(280)은 모두 10개의 EL 이미터들(15)이 동일한 양의 광을 방출하는 모의 광센서 데이터를 도시한 것이다. 곡선(280)은 처음에 광센서(18)로부터 제 1 감지광의 판독 예이다. 곡선(280)의 데이터는 10개 EL 이미터들(15)에 해당하는 10개의 피크들(로컬 최대)를 갖는다. EL 이미터들(15) 간에 픽셀들은 이들의 인접한 EL 이미터들(15) 모두로부터 광을 수신하므로, 맨 끝을 제외하고 어떠한 픽셀도 판독이 0이 아니다. 그러나, 상술한 바와 같이, 각 EL 이미터(15)로부터의 광은 전반사로 인해 EL 이미터(15)의 Y 위치로부터 24개 픽셀(±11.5mm)만을 커버한다. 따라서, EL 이미터(15)는 바람직하게는 광센서(18)의 각 픽셀이 많아야 2개 EL 이미터들(15), 더 바람직하게는 정확하게 하나의 EL 이미터(15)로부터 광을 수신할 정도로 충분히 멀리 떨어져 있다. 그러나, 이는 요건이 아니다; 이 예에서, EL 이미터(15)는 광센서(18)의 각 픽셀이 3개 EL 이미터들(15)(±11.5mm 광 콘을 갖는 10mm 피치의 EL 이미터들)로부터 광을 수신하도록 이격되어 있다

점선 곡선(281)은 제 3 EL 이미터(15)(Y=25)가 고장난 경우의 모의 광센서 데이터를 도시한 것이다. 곡선(281)은 (하기에 논의된 곡선(282)에서와 같이) 두번째에서 광센서(18)로부터 제 2 감지광의 판독의 예이다. 제 3 EL 이미터(15)의 중심 주위로 픽셀들(가령, 70-80개 픽셀)에 대한 데이터는 매우 낮으나, 제 2 및 제 4 EL 이미터들(15)(각각 Y=15,35)로부터 광으로 인해 0이 아니다. 컨트롤러(20)는 곡선(280)에서 제 1 감지광 및 곡선(281)에서 제 2 감지광을, 가령, 곡선(280)에서 곡선(281)을 뺌으로써 비교한다. 최종 발생한 차는 제 3 EL 이미터(15)로부터 광을 수신하기 위한 픽셀들에 대해 크기가 크고 다른 나머지 픽셀들에 대해 크기가 작다. 이는 EL 이미터(15)가 고장난 것을 나타낸다.

대시 곡선(282)은 제 3 이미터(15)(Y=25)가 정상보다 10% 더 많이 방출할 때 모의 광센서 데이터를 도시한 것이다. 다시, 70-80개 픽셀들이 가장 영향받고 컨트롤러(20)는 고장 위치를 판단하기 위해 곡선(280) 및 곡선(282)의 차 크기를 점검한다. 도 4를 참조로 이 고장모드를 더 설명할 것이다.

도 2b 및 도 2c가 설명을 위한 등각 포인트 소스로서 EL 이미터를 나타내고 있으나, 일반적인 EL 이미터들은 등각 면 소스들이다. 이들 계산에 대한 적절한 변형들은 광학기술분야의 당업자들에 명백할 것이다. 가령, 임계각은 단지 하나의 점에서가 아니라 이미터의 폭을 가로질러 적용될 것이다.

도 3a는 또 다른 실시예의 측면도를 도시한 것이다. 기판(10), EL 이미터(15) 및 제 1 에지(11)를 갖는 EL 디바이스(1)는 상술한 바와 같다. 방출광(17)은 제 1 에지(11) 밖으로 나와 방출광(17)을 감지되는 광센서(18)로 반사시키는 미러(31)에 부딪힌다. 이 도면 및 연이은 도면에서, 방출광(17)의 내부반사는 명확히 하기 위해 생략되었음에 유의하라. 이 실시예는 광을 방해하거나 고정물 또는 조명기구 보유기판(10)의 풋프린트를 증가시키지 않는 곳에 광센서(18)가 배치되게 된다. 상술한 바와 같이 고정물 또는 조명기구는 기판(10) 및 광센서(18)에 대해 적소에 미러(31)를 보유할 수 있다. 광센서(18)는 사용자로서 기판(10)의 동일면에 또는 대향면에 있을 수 있다.

도 3b를 참조하면, 또 다른 실시예의 측면도가 도시되어 있다. 기판(10)와 EL 이미터(15)를 갖는 EL 디바이스(1)는 상술한 바와 같다. 미러(31)(도 3a)는 서보모터, 갈바노미터(galvo), 스텝모터, 압전구동 링키지, 또는 해당기술분야에 공지된 기타 액츄에이터일 수 있는 액츄에이터(32)에 의해 이동되거나 회전된다. 미러(31)가 제 1 미러 위치(31a)에 있을 경우, EL 이미터에 의해 방출된 광은 방출광(17)으로서 광센서(18)를 향해 반사된다. 미러(31)가 제 2 미러 위치(31b)에 있을 경우, EL 이미터에 의해 방출된 광은 사용자광(17A)으로서 사용자(33)를 향해 반사된다. 이는 필요할 때에만 감지하기 위해 제 1 에지(11) 밖으로 나가는 광을 이용하고 다른 모든 시간들에서 사용자에게 광을 제공함으로써 EL 디바이스(1)의 전체 효율을 높인다.

또 다른 실시예에서, 상술한 미러는 고정물에서 하나 이상의 EL 이미터로부터 방출광이 하나의 광센서에 의해 수신되도록 위치될 수 있다. 고정물에서 하나 이상의 EL 이미터로부터 방출광이 하나의 광센서에 의해 수신되도록 하나의 이동가능한 미러 또는 다수의 미러들이 사용되는 것이 또한 가능하다.

도 4는 2개의 광센서와 EL 이미터(15)의 2차원 배열을 이용한 실시예의 등각도를 도시한 것이다. 도 4에서, 미세한 점선은 도면의 원근과 소자들의 배열을 명확히 하기 위해 사용되며, 임의의 구조를 나타내지 않는다. EL 디바이스(1)는 상술한 기판(10)을 갖는다. 기판(10)은 제 1 에지(11)의 제 1 방향(11A)에 평행하지 않는, 가령, 제 1 방향(11A)에 수직한 제 2 방향(14A)으로 뻗어 있는 제 2 에지(14)를 포함한다. 복수의 EL 이미터들(15)이 제 1 방향(11A) 및 제 2 방향(14A)으로 반복 패턴으로 기판(10)의 면(12) 위에 배치된다. 가령, EL 이미터(15)는 직사각형 격자패턴으로 배열될 수 있다. 각 EL 이미터에 의해 방출된 광의 일부는 기판(10)을 통해 제 1 에지(11) 밖으로 나가고 몇몇은 제 2 에지(14) 밖으로 나간다.

광센서(18)는 상술한 바와 같다. EL 디바이스(1)는 제 2 에지 밖으로 나간 광을 감지하기 위해 제 2 광센서(48)를 더 포함한다. 제 1 및 제 2 광센서(18,48)는 제 1 및 제 2 에지(11,14)로부터 각각 물리적으로 이격되어 있다. 광센서(48)가 선형센서이면, 장축은 바람직하게는 제 2 방향(14A)의 롤의 ±10도 이내에 지향되며, 롤 축(14B)은 제 2 광센서(48)의 광감지면에 수직으로 선택된 축이다(일예로 도시됨). 이는 제 2 광센서(48)가 제 2 에지(14) 모두 또는 상당 부분을 이미지하게 한다.

도 4 및 또한 도 2a를 참조하면, 컨트롤러(20)는 제 3 시간에서 제 2 광센서(48)로부터 제 3 감지광의 판독을 수신하고 메모리(21)에 제 3 감지광을 저장한다. 제 3 시간은 제 1 시간과 다를 수 있거나 바람직하게는 제 1 시간과 같을 수 있다. 이는 EL 디바이스(1)가 사용되기 전 시간일 수 있다. 그런 후 컨트롤러는 제 3 시간보다 나중인 제 4 시간에서 제 2 광센서(48)로부터 제 4 감지광의 판독을 수신하고 메모리(21)에 제 4 감지광을 저장한다. 제 4 시간은 제 3 시간보다 나중이며, 제 2 시간과 다를 수 있거나 바람직하게는 제 2 시간과 같을 수 있다. 그 후 컨트롤러(20)는 저장된 제 1에서 제 4 감지광을 이용해 EL 디바이스에 있는 하나 이상의 EL 이미터들의 광출력 변화를 계산한다.

도 4 및 또한 도 2c를 참조하면, 곡선(282)은 2차원 패턴으로, 가령 OLED 조명에서와 같이 하나의 OLED의 단락에 의한 고장을 나타낼 수 있다. 예컨대, 두갈 등(Duggal et al.)의 미국특허출원공보 2002/0190061의 도 2는 전기적으로 병렬 배열된 복수의 OLED 그룹을 갖는(EL 디바이스(1)와 유사한) OLED 모듈을 도시한 것으로, 각 그룹은 직렬 배열된 복수의 OLED를 갖는다. 이와 같은 모듈에서 개개의 OLED가, 가령, OLED의 양극과 음극이 직접 서로 접촉할 수 있는 OLED내 갭들을 이루는 입자들로 인해 폐쇄 단락되면, 상기 OLED 양단의 전압은 0으로 강하된다. 그룹 양단에 인가된 전압은 일정하므로, 그룹내 각각의 단락되지 않은 OLED 양단의 전압이 올라간다. 그러므로, 그룹을 통과하는 전류와 각 그룹내 각 OLED에 의해 방출된 광이 증가한다. 각 EL 이미터(15)가 비선형 전류-전압 관계를 갖기 때문에, 그룹의 총 광출력은 한 소자의 단락으로 인해 증가될 수 있다.

제 2 방향(14A)을 따라 배열된 EL 이미터(15)의 각 행이 와이어(49)로 표시된 바와 같이, 그룹으로서 직렬 연결되면, 그룹내 임의의 EL 이미터(15)에서의 단락은 그룹의 광출력을 증가시킬 수 있고 따라서, 상기 광은 상기 그룹으로부터 광센서(18)에 의해 수신될 수 있다. 이는 도 2c에 도시된 곡선(282)의 경우이다.

도 4 및 또한 도 2c를 여전히 참조하면, 컨트롤러(20)는 광센서(18 및 48)로부터 감지광을 이용해 다수의 EL 이미터들(15)을 갖는 EL 디바이스(1) 상의 고장의 공간 위치를 탐지할 수 있다. 가령, 광센서(18)로부터 제 2 감지광의 70-80개 픽셀들이 (곡선 282처럼) 값이 높으면, EL 이미터(15)의 제 3 행 내 어딘가에 단락을 나타내고, 광센서(48)로부터 제 4 감지광의 150-160개 픽셀들이 값이 낮으면, EL 이미터(15)의 제 7 열에 단락된 EL 이미터(15)를 나타내며, 컨트롤러(20)는 3행, 7열에 하나의 고장이 있다는 것을 추론한다. 컨트롤러(20)는 완전한 고장이라기보다 부분 고장으로서 원격감시 시스템(22)에 이를 보고할 수 있다. EL 디바이스(1)의 에지 주위에 EL 이미터(15)의 고장은 EL 디바이스(1)의 중심 부근에 EL 이미터(15)의 고장보다 사용자에게 덜 불쾌할 수 있으므로, 원격감시 시스템(22)은 에지 부근의 EL 이미터들(15)만 고장난 경우에 EL 디바이스(1)가 고장난 것을 보고하는 것을 삼가할 수 있다. 2개의 1-D 데이터세트(개개의 행열 데이터 세트)를 하나의 2-D 데이터세트(고장난 EL 이미터(15)에 해당하는 (행,열)쌍)로 맵핑하는 디코딩 방식은 키패드 및 터치스크린 기술의 당업자들에 의해 결정될 수 있다(가령, 호텔링 등(Hotelling et al.)의 미국특허공개공보 2008/0158178참조).

EL 이미터(15)의 광범위한 구성들이 본 발명과 함께 이용될 수 있다. 다양한 실시예에서, EL 이미터(15)는 본 발명과 함께 사용을 위해 특수 설계될 수 있다. 기판(10) 상에 EL 이미터(15)의 형태 및 레이아웃은 당업자에 의해 결정될 수 있는 바와 같이 광센서(18)에 부딪히는 인접한 EL 이미터(15)로부터 광 콘들 간의 소정의 중첩을 제공하도록 선택될 수 있다. 가령, 단 하나의 광센서(18)만 갖는 실시예에서, EL 이미터(15)는 제 1 방향(11A)에 수직이라기보다는 제 1 방향(11A)에 더 짧을 수 있다. 제 1 방향(11A)으로 거리가 짧다는 것은 EL 이미터(15)로부터의 광이 광센서(18)의 상대적으로 좁은 면적에 닿게 되어, 광센서(18)에 대한 누화가 줄어드는 것을 의미한다. 제 1 방향(11A)에 수직한 거리가 길다는 것은 EL 이미터(15)가 크고 따라서 더 낮은 전류밀도를 갖는 소정량의 광을 방출하며 이에 따라 작은 이미터들보다 시간이 지남에 따른 열화가 더 느려지는 것을 의미한다.

도 5는 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)(51)에서 실행되는 컨트롤러의 실시예를 도시한 것이다. MCU(51)는 프로세싱 코어(52)에 있는 소프트웨어와 함께 메모리(21)에 연결된 컨트롤러(20)를 실행하는 SoC(System-On-Chip)이다. 아날로그-디지털 컨버터(53)는 광센서(18)로부터 아날로그 출력을 수신하고 해당 데이터를 컨트롤러(20)에 제공한다. 디지털 아날로그 컨버터(54)는 컨트롤러(20)로부터 보상된 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환해 전원(26)의 전류를 조절한다.

프로세싱 코어(52)는 해당기술분야에 공지된 ARM 또는 다른 코어일 수 있다. 프로세싱 코어(52) 및 메모리(21)는 AMBA와 같은 버스 또는 해당기술분야에 공지된 다른 버스에 의해 연결될 수 있다. 광센서(18)의 출력 및 전원(26)의 광출력은 아날로그 또는 디지털일 수 있고, 펄스폭변조, 펄스진폭변조, (전압 또는 전류) DC 변조될 수 있거나, 해당기술분야에 공지된 다른 변조방식에 의한 부호화될 수 있다. 메모리(21)는 플래시 또는 EEPROM과 같은 비휘발성 메모리 또는 SRAM 또는 DRAM과 같은 휘발성 메모리일 수 있다. 배터리 백업(미도시)은 메모리의 내용을 보존하기 위해 휘발성 메모리와 함께 이용될 수 있다.

컨트롤러(20)의 다른 많은 실시예들은 당업자에 명백한 바와 같이 본 발명과 함께 이용될 수 있다. 가령, 컨트롤러(20)는 범용 컴퓨터 또는 마이크로프로세서에 있는 소프트웨어로서, FPGA(Field-Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)에 대한 상호연결 논리 게이트의 네트워크로서, 또는 프로그램가능한 논리 디바이스(PLD 또는 PAL)를 이용해 구현될 수 있다.

도 6은 본 발명과 함께 유용한 원격감시 시스템을 도시한 것이다. 하나 이상의 컨트롤러(들)(20a, 20b, 20c)이 DALI, LON 또는 해당기술분야에 공지된 기타와 같은 프로토콜에 의해 라우터(61)에 연결된다. 라우터(61)는 각 컨트롤러(20a,20b,20c)로부터 데이터를 DALI 또는 LON을 이용해 또는 이더넷을 통해 TCP/IP와 같은 하이레벨 프로토콜을 이용해 원격감시 시스템(22)에 보낸다. 원격감시 시스템(22)은 감시 소프트웨어를 실행하는 범용 컴퓨터(62)와 소프트웨어로부터 출력을 사용자에게 디스플레이하기 위한 디스플레이(63)를 포함한다. 가령, 컨트롤러(20a)는 광센서(18)로부터의 데이터가 EL 이미터(15)가 고장난 것을 나타낸다고 판단하면, 컨트롤러(20a)는 라우터(61)를 통해 원격감시 시스템(22)에 고장통보를 보낸다. 컴퓨터(62) 상의 소프트웨어는 고장통보를 수신하고 디스플레이(63) 상의 시각적 상태 표시자를 녹색에서 적색으로 바꿈으로써 디스플레이(63)에서 이를 사용자에게 보고한다. 이는 사용자가, 가령 건물 관리인이 고장난 조명을 찾는데 시간을 소모해야하지 않고도 EL 이미터(15)를 교체하게 한다. 이는 특히 하나의 라우터(61)가 층당 제공될 수 있는 다층 건물의 실시예에 유용하며, 따라서, 하나의 원격감시 시스템(22)은 건물내 모든 조명들을 감시할 수 있다. 원격감시 시스템의 다양한 실시예들은 LON, DALI, CAN, EIB, XIO 및 EIA485 위에 실행되는 다양한 프로토콜들을 포함한다. DALI 사용의 예가 Simpson, Robert S.; Lighting control: technology and applicαtions; Oxford: Focal Press, 2003; ISBN 0-240-51566-8 (§14.8, pp. 418-419)에 주어져 있다. 원격감시 시스템(22)의 다른 많은 실시예들이 본 발명과 함께 이용될 수 있다.

본 발명은 특히 소정의 바람직한 실시예들을 참조로 상세히 설명되어 있으나, 변경 및 변형들도 본 발명의 기술사상 및 범위 내에서 이루어질 수 있음을 알 것이다.

1 전계발광 디바이스
10 기판
11 제 1 에지
11A 제 1 방향
12 면
14 제 2 에지
14A 제 2 방향
14B 롤 축
15 EL 이미터
17 방출광
17A 사용자 광
18 광센서
19 갭
20 컨트롤러
21 메모리
22 원격감시 시스템
26 전원
31 미러
31a 제 1 미러 위치
31b 제 2 미러 위치
32 액츄에이터
33 사용자
48 제 2 광센서
49 와이어
51 마이크로-컨트롤러 유닛(MCU)
52 프로세싱 코어
53 아날로그-디지털 컨버터
54 디지털-아날로그 컨버터
61 라우터
62 컴퓨터
63 디스플레이
100 고정물
101a,101b 에지 지지체
271a, 271b, 271c, 271d, 271e 광선
280 곡선
281 곡선
282 곡선

Claims

a) EL 디바이스;
b) 광을 방출하도록 EL 이미터를 통해 전류를 제공하기 위한 전원;
c) 제 1 에지 밖으로 나가는 광을 감지하기 위한 광센서; 및
d) 제 1 시간에서 제 1 감지광과 나중의 제 2 시간에서 제 2 감지광을 저장하고 상기 저장된 제 1 및 제 2 감지광을 이용해 EL 디바이스에 있는 하나 이상의 EL 이미터들의 광출력 변화를 계산하기 위한 컨트롤러를 구비하고,
상기 EL 디바이스는
i) 제 1 방향으로 뻗어 있는 제 1 에지를 갖는 투명 기판과, 면; 및
ii) 제 1 방향으로 기판의 면 위에 배치된 복수의 EL 이미터들을 포함하며,
각 EL 이미터에 의해 방출된 광의 일부는 기판을 통해 제 1 에지 밖으로 나가고, 광센서는 제 1 에지로부터 물리적으로 분리되어 있는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 1 항에 있어서,
광센서는 선형 CCD 어레이 또는 선형 CMOS 센서인 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 1 항에 있어서,
컨트롤러는 EL 이미터들이 전혀 광을 방출하지 않을 때 감지된 플레어 광의 판독을 더 수신하고, 감지된 광의 판독을 이용해 광센서에 부딪히는 미광을 보정하는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 1 항에 있어서,
기판과 광센서를 서로에 대해 적소에 보유하기 위한 고정물을 더 포함하고, 센서는 고정물에 영구히 부착되며, 기판은 고정물에 탈착식으로 부착되는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 1 항에 있어서,
원격감시 시스템을 더 포함하고, 컨트롤러는 원격감시 시스템에 계산된 변화를 보내는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 1 항에 있어서,
제 1 에지 밖으로 나가는 광을 피감지 광센서를 향해 반사시키기 위한 미러를 더 포함하는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 1 항에 있어서,
컨트롤러는 광출력에서 계산된 변화를 보상하기 위해 전원에 의해 공급된 전류를 더 조절하는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 7 항에 있어서,
컨트롤러는 전원에 의해 공급된 전류를 조절함으로써 하나 이상의 EL 이미터들의 노화를 보상하는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 1 항에 있어서,
e) 기판은 제 1 방향에 평행하지 않은 제 2 방향으로 뻗어 있는 제 2 에지를 더 포함하고,
f) 복수의 EL 이미터들은 제 1 방향 및 제 2 방향으로 반복 패턴으로 기판 면 위에 배치며,
g) 각 EL 이미터에 의해 방출된 광 중 일부는 기판을 통해 그리고 제 2 에지 밖으로 나가고,
h) 제 2 에지 밖으로 나간 광을 감지하기 위한 제 2 광센서를 더 포함하며,
제 1 및 제 2 광센서는 제 1 및 제 2 에지로부터 각각 물리적으로 분리되어 있고,
i) 컨트롤러는 제 3 시간에서 제 2 광센서로부터의 제 3 감지광과 제 3 시간보다 나중의 제 4 시간에서 제 2 광센서로부터의 제 4 감지광을 저장하고 상기 저장된 제 1 내지 제 4 감지광을 이용해 EL 디바이스에 있는 하나 이상의 EL 이미터들의 광출력 변화를 계산하는 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.
제 1 항에 있어서,
각 EL 이미터는 OLED인 전계발광(EL) 디바이스의 광출력 변화를 감지하는 기기.