KR20160022494A - 교류 구동 oled 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반 교류 전원에 OLED를 별도의 구동 드라이버 없이 바로 연결하기 위한 OLED 패널 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 OLED 소자를 직렬로 연결하여서 전압을 분압하여 파괴 전압 보다 낮게 구동하기 위한 패널 구조이다. OLED의 경우 박막 구조에 따른 넓은 영역에서 발광을 하기 때문에 OLED 등가회로의 충전기가 문제로 발생할 수 있지만 일반 교류 전원은 사인파 형태를 가지고 있기 때문에 충전기에 대한 영향을 받지 않으므로 드라이버의 소비전력을 사용하지 않아서 전체적인 OLED 조명 효율을 높일 수 있는 OLED 패널 구조에 관한 것이다.

Description

교류 구동 OLED 조명장치{OLED Lighting Panel for alternating current}

OLED, Lighting, Panel

OLED는 기판에 전공 및 전자의 주입이 원할하게 만들어서 발광 층에서 전공과 전자의 재결합 에너지를 광에너지로 변환시켜주는 고효율의 발광 소자로써 10V 이하의 낮은 전압으로 구동이 되며, 박막 사이에 전극이 위치하기 때문에 높은 축전 용량을 가지고 있다.

LED와 같이 고체 발광 장치로 에너지 효율이 좋으며, 별도의 기구 없이 면발광이 가능하며, 얇게 만들 수 있기 때문에 발광부에 대한 공간을 줄여서 건물에 층간 높이를 높일 수 있기 때문에 낮은 높이의 고층 건물이 가능하기 때문에 상용화에 박차를 가하고 있다.

하지만, OLED 전압이 일반 교류 전압 220V 보다 낮기 때문에 직접적으로 연결을 하였을 때 정전파괴와 같은 현상이 일어나므로, 일반 교류 전압을 적절한 직류 전압으로 변경해 주는 구동 장치가 필요하게 된다.

본 발명은 직렬로 OLED를 구성하는 OLED 조명용 패널에 관한 것으로, 보다 구체적으로 패널 디자인 시 첫번째 OLED의 양극에 첫번째 전극에 연결 되고, 첫번째 OLED의 음극은 두번째 OLED의 양극에 연결되는 식의 직렬 구조를 가져서 교류 전압을 분압하여 OLED가 파괴 되지 않고 구동 가능하도록 만들어서 별도의 드라이버 장치 없이 사용가능한 OLED 조명장치에 관한 것이다.

OLED는 평면 기판 위에 설계되므로, 다수의 OLED가 직렬 구조를 갖도록 패널을 설계한다.

바람직한 실시 예에 있어서, 220V 일반 교류 전압에 대해서 구동 전압 10V인 OLED로 22개 직렬 연결을 하게 되면 220V가 분압되어서 각각 10V만 인가되게 되므로 직접적으로 교류에 연결할 수 있다.

교류의 경우 위상차에 의해서 전류의 방향이 반대로 되었을 경우 OLED가 발광을 하지 않으므로 상기 회로의 전극을 반대 방향으로 연결할 경우 순방향일 때는 첫번째 줄이, 역방향일 때는 두번째 줄이 발광을 하므로서 광량을 증대할 수 있다.

바람직한 실시 예에 있어서, OLED의 경우 복층 구조의 흰색 구조도 가능하나 파랑과 녹색, 노란색 등의 각 색에 대해서 순방향 OLED는 파랑색, 역방향 OLED는 녹색, 노란색으로 발광하여 두 색을 혼합하여 백색의 구현도 가능하다.

첫째, OLED 조명 패널의 경우 박막 구조를 하고 있기 때문에 큰 정전용량을 가지게 되므로 직류 구동 시 OLED 조명에 전류 인가를 방해하는 요소로 작용을 하지만, 교류 인가의 경우 정전용량에 관계 없이 전류 인가가 가능하며, 별도의 구동 장치가 필요없기 때문에 교류에서 직류로 변환할 때 에너지 감소가 발생하지 않아서 효율 저하를 가져오지 않는다.

둘째, OLED 조명 패널을 크게 제작을 할 때 전극에서 부터 발광부분까지의 면저항이 발생하여 전 영역에 대해서 균일하게 발광을 하지 못하며, 기생 저항에 의한 효율 저하를 가져오게 되나, 직렬로 OLED가 나눠져 있기 때문에 발광영역과 전극 사이가 가까와서 상대적으로 낮은 기생저항을 가지게 되므로 대형 OLED 조명 패널 제작도 가능하게 된다.

셋째, 단일 다이오드 구조의 OLED 패널의 경우 얇은 박막 제작으로 불량이 발생할 시 다량의 전류가 불량 부분으로 흘러 고 전류가 흐르게 되는 위험이 발생하게 되나, 직렬 구조를 가지고 있기 때문에 전체 회로 중 한개의 OLED에서 도통이 발생하게 되어도 나머지 OLED에서 전류양을 제한 하기 때문에 급속한 전류 흐름을 방지할 수 있어서 과전류에 의한 위험을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명을 적용한 OLED의 단면도로 첫 번째 그림은 104 기판 위에 양극으로서의 투명 전극인 101이 형성되고 외부와 연결된 전원으로 103 보조 전극이 형성되었으며, 투명 전극 외곽에서 OLED의 불량을 방지하기 위해서 102의 부도체를 형성된 기본 기판이다.
첫 번째 기본 기판에 105 다층의 유기물을 증착시켜서 두 번째 그림이 된다.
두 번째 기판에 106의 음극을 증착시키는데, 첫 번째 OLED 소자의 음극이 두 번째 OLED 소자의 양극과 연결을 시켜서 OLED 가 직렬 구조를 만들어 준다. 이와같은 방법으로 다수의 OLED를 직렬 연결 시켜서 일반 구동 전압이 분압되어서 OLED의 파괴전압보다 작게되어서 적절한 전압 및 전류를 공급하는 별도의 드라이버 없이 일반 외부 전압을 직접적으로 연결할 수 있다.
도 2는 OLED의 등가 회로로써 107 발광 다이오드와 108 충전기의 병렬 구조를 하고 있다. 직류 전원을 사용하였을 때 108 충전기는 빠른 충전을 방해하는 역할을 하지만 일반 전원의 사인파의 경우에는 저항으로서의 작용을 하지 않게 되므로 전류 전체를 107의 OLED에서 사용할 수 있게 만들어 준다.
도 3은 본 발명을 적용한 조명용 OLED Panel의 등가회로도로 110과 111의 두 전원 단자 사이에 직렬로 109의 OLED 소자가 두 개의 전류 방향으로 연결되어 있다.
도 4는 본 발명을 적용한 조명용 OLED Panel의 또 다른 등가회로도로 정방향으로 OLED의 전류양으로 분압이 되고, 역방향으로는 충전기에 의해 분압이 되므로 전체 전압은 균등하게 분압이 되므로 서로의 음극 혹은 양극을 연결 한 구조이다.

도 3에서 사인파의 경우 시간적으로 정방향과 역방향으로 전류가 흐르기 때문에 한쪽 방향으로만 OLED를 놓았을 때 시간적으로 1/2만 발광을 하게 된다. 따라서 위와 같이 양방향으로 OLED를 구성을 하게 되면 전류의 정방향과 역방향에 따라 발광 위치가 교번을 하여서 조명의 깜빡거림을 방지할 수 있다.

상기 조건에 대해서 OLED 조명의 경우 백색광을 만들기 위해서 105의 복층의 OLED를 서로 다른 색을 발광하는 tandom 구조를 가지는 경우가 있는데, 본 발명은 양방향과 정방향이 교번적으로 동작을 하기 때문에 양방향에 제 1색을 역방향에 제 2색을 발광하게 하여 서로 합하여 백색을 구현할 수 있다. 예를 들어 1방향에서 청색을 구현하고 2방향에서 노란색을 구현하여 두 색의 합인 백색의 구현이 가능하다.

101 투명 양극 전극
102 경계 불량 방지 부도체
103 외부 전원 연결용 전극
104 유리 기판
105 다층의 유기물층
106 금속 음극 전극
107 OLED 구조 중 발광 다이오드
108 OLED 구조 중 충전기
109 OLED 등가 회로
110 외부 전극
111 외부 전극

Claims (5)

1. 복수 개의 양극 전원; 및
   상기 양극 전원 위에 복수의 유기물 층이 발광할 수 있도록 증착되고, 그 위에 음극이 형성;
   전원으로 부터 유입된 전류는 양극에서 유기물 층을 통한 뒤 음극으로 이동하고 다음 OLED에 양극으로 입력되는 다수의 직렬 연결 구조를 가지는 OLED 조명 장치
2. 제 1항에 있어서,
   사인파의 양방향성을 이용하기 위해서 서로 반대 전류 흐름을 가지는 두 방향의 직렬 구조를 가지는 OLED 조명 장치
3. 제 2항에 있어서,
   양방향 모두 백색이 가능하도록 2개 이상 색이 발광 가능한 구조를 가지는 OLED 조명 장치
4. 제 2항에 있어서,
   양방향 색의 합으로 백색이 나오도록 서로 다른 색이 발광 가능한 구조를 가지는 OLED 조명 장치
5. 복수 개의 음극 전원; 및
   상기 음극 전원 위에 복수의 유기물 층이 발광할 수 있도록 증착되고, 그 위에 양극이 형성;
   전원으로 부터 유입된 전류는 음극에서 유기물 층을 통한 뒤 양극으로 이동하고 다음 OLED에 음극으로 입력되는 다수의 직렬 연결 구조를 가지는 OLED 조명 장치
   
   

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