ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ УСТРОЙСТВО СО СХЕМОЙ ОБНАРУЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
ELECTROLUMINESCENT DEVICE WITH SHORT DETECTION CIRCUIT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к электролюминесцентному устройству, содержащему светоизлучающий элемент, имеющий емкость, переключаемый источник тока для подачи тока возбуждения на светоизлучающий элемент и схему обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе. Кроме того, настоящее изобретение относится к соответствующему способу обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Светодиоды (LED) и органические светодиоды (OLED), особенно LED/OLED с большой площадью, подвержены коротким замыканиям из-за мелких частиц, загрязняющих подложку и/или слои LED/OLED в случае несовершенной очистки и обработки во время производства. Поскольку на практике не все дефекты могут быть обнаружены на заключительном контроле качества производства, нельзя всегда избежать возникновения малых коротких замыканий во время работы.
Обнаружение таких коротких замыканий в светоизлучающей области, например, у OLED является важным, поскольку они могут привести к значительному увеличению температуры в местах дефектов (известно также как эффекты "горячей точки"). Это происходит вследствие того, что распределение мощности, которое в значительной степени равномерно по светоизлучающей области во время нормального функционирования, может быть сконцентрировано в очень небольшой области в случае короткого замыкания. Локальная температура в горячей точке может легко достигнуть значений намного больше 100 градусов Цельсия, и это может повредить OLED и/или даже может быть опасным для человека.
Способы обнаружения короткого замыкания предшествующего уровня техники основаны на отслеживании напряжения LED/OLED как индикатора наличия короткого замыкания. Например, если прямое напряжение LED/OLED падает ниже предопределенного порога напряжения для номинального постоянного тока возбуждения, LED/OLED можно считать дефектным. Это обнаружение зависит от характеристического абсолютного порога напряжения, который довольно чувствителен к производственным допускам (соответственно, к "сортировке" LED/OLED) и к соответствующим вариантам (прямого) напряжения LED/OLED, возникающим в связи с этим, а также к температуре окружающей среды.
Документ US-2008/0231198 раскрывает схему для управления током через светодиод. Схема включает в себя регулятор для подачи тока на светодиод, схему отслеживания напряжения для отслеживания падения напряжения на светодиоде и для обеспечения сигнала показания напряжения на основе падения напряжения и логическую схему преобразователя данных, соединенную с регулятором и схемой отслеживания напряжения. Логическая схема преобразователя данных выполнена с возможностью управлять регулятором, чтобы регулировать ток на основе сигнала, а также иметь возможность обнаруживать короткое замыкание светодиода на основе внезапного падения напряжения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить электролюминесцентное устройство, содержащее светоизлучающий элемент, имеющий емкость, переключаемый источник тока для подачи тока возбуждения на светоизлучающий элемент и схему обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе, причем обнаружение короткого замыкания может быть менее чувствительным к производственным допускам и т.п. Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить соответствующую схему обнаружения короткого замыкания и соответствующий способ обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе.
В первом аспекте настоящего изобретения представлено электролюминесцентное устройство, причем электролюминесцентное устройство содержит:
- светоизлучающий элемент, имеющий емкость,
- переключаемый источник тока, соединенный со светоизлучающим элементом, для подачи тока возбуждения на светоизлучающий элемент, и
- схему обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе,
причем схема обнаружения короткого замыкания содержит:
- блок определения напряжения с внешним запуском для определения, после его запуска, напряжения на светоизлучающем элементе,
- пусковой блок для запуска блока определения напряжения с внешним запуском, чтобы определить напряжение на светоизлучающем элементе после периода времени, во время которого ток возбуждения не подается на светоизлучающий элемент, и
- блок обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе на основе определенного напряжения на светоизлучающем элементе.
Настоящее изобретение основано на понимании автора настоящего изобретения, что для исправного светоизлучающего элемента, имеющего емкость, напряжение на светоизлучающем элементе падает лишь очень медленно относительно его прямого напряжения после выключения присоединенного источника тока, т.е., после того, как на светоизлучающий элемент больше не подается ток возбуждения. Это происходит вследствие емкости, которая заряжается во время нормального функционирования светоизлучающего элемента, и которая разряжается лишь очень медленно посредством эффекта утечки, когда ток возбуждения выключен. Напротив, поведение светоизлучающего элемента очень отличается в случае короткого замыкания, происходящего в нем. Как только присоединенный источник тока выключается, напряжение на светоизлучающем элементе очень быстро падает до 0 В, поскольку емкость быстро разряжается вследствие наличия короткого замыкания. Поскольку схема обнаружения короткого замыкания содержит блок определения напряжения с внешним запуском для определения, после его запуска, напряжения на светоизлучающем элементе и пусковой блок для запуска блока определения напряжения с внешним запуском, чтобы определить напряжение на светоизлучающем элементе после периода времени, во время которого ток возбуждения не подается на светоизлучающий элемент, это различие в поведении разряда исправного и дефектного светоизлучающих элементов, которое подразумевает очень разные временные константы, может использоваться для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе. Имеется преимущество в том, что обнаружение может быть независимым от характерного абсолютного порога напряжения, который довольно чувствителен к производственным допускам относительно сортировки, а также к температуре окружающей среды. Кроме того, это можно более просто объединить с затемнением с широтно-импульсной модуляцией (PWM) и с затемнением с амплитудной модуляцией (AM).
Как понятно специалисту в области техники, термин "короткое замыкание" указывает на условие, при котором светоизлучающий элемент имеет ненормально низкий импеданс в некотором местоположении. Такое короткое замыкание может произойти во время работы, например, вследствие дефектов, вызванных загрязнениями подложки и/или слоев светоизлучающего элемента в результате производства с недостаточной очисткой и обработкой. Для OLED короткое замыкание может привести к значительному увеличению температуры в местоположении дефекта (известному также как эффект "горячей точки"). Для светодиодов, которые сегодня используются в различных применениях, например, в автомобильном, также желательно отслеживать состояние отдельных светодиодов, например, задней автомобильной подсветки, и в случае короткого замыкания указать на дефект.
Предпочтительно светоизлучающий элемент содержит органический светодиод (OLED), в котором емкость содержит внутреннюю емкость OLED, или светоизлучающий элемент содержит светодиод (LED), в котором емкость содержит внешнюю емкость, соединенную параллельно со светодиодом. Безусловно, также дополнительная внешняя емкость может быть добавлена к OLED. В этом случае емкость может быть реализована посредством комбинации внутренней емкости OLED и внешней емкости, которая добавлена к OLED. Кроме того, типичные светодиоды также имеют по меньшей мере малую внутреннюю емкость, которая добавляется к присоединенной внешней емкости, чтобы реализовать емкость.
Также предпочтено период времени является более коротким, чем время разряда, требуемое для разряда емкости, когда ток возбуждения не подается на светоизлучающий элемент в случае, если в светоизлучающем элементе нет короткого замыкания.
Посредством выбора периода времени, во время которого ток возбуждения не подается на светоизлучающий элемент, и после которого напряжение на светоизлучающем элементе определяется блоком определения напряжения после его запуска пусковым блоком упомянутым выше методом, различие в поведении разряда исправного и дефектного светоизлучающего элемента (см. выше) может быть надежно осуществлено для обнаружения короткого замыкания.
Время разряда емкости, содержащейся в исправном светоизлучающем элементе, может быть приблизительно определено как временная константа τ1, которая является произведением эффективной емкости Cd емкости (включающей в себя любые дополнительные внешние емкости, которые могут быть добавлены) на выводах светоизлучающего элемента и его эквивалентного динамического сопротивления Rd, соответствующего наклону кривой "ток-напряжение" (см. также фиг. 1 ниже) при (постоянном) токе возбуждения Id: τ1=Cd⋅Rd. Напротив, в случае короткого замыкания, происходящего в светоизлучающем элементе, временная константа τ1 заменяется на временную константу τ2, которая может быть приблизительно определена как τ2=Cd⋅Rsh, где Rsh - эквивалентное динамическое сопротивление светоизлучающего элемента в случае короткого замыкания. (В более сложной модели для определения временной константы τ2 также может учитываться тот факт, что в случае короткого замыкания эффективная емкость Cd светоизлучающего элемента также может измениться до некоторой степени.) Эта последняя временная константа τ2, которая определяет время разряда с коротким замыканием, всегда меньше, чем временная константа τ1. Поэтому период времени может быть подходящим образом выбран меньше, чем τ1 (см. выше), но больше, чем τ2, когда блок обнаружения короткого замыкания может быть выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в светоизлучающем элементе, если определенное напряжение на светоизлучающем элементе составляет 0 В или почти 0 В. Безусловно, период времени также может быть выбран равным или еще меньше, чем временная константа τ2, при условии, что падение напряжения на светоизлучающем элементе в течение периода времени является достаточно большим, чтобы быть достоверно обнаруженным, и, в частности, отличается от изменений напряжения, которые являются результатом производственных допусков, изменений температуры окружающей среды и т.д. Например, период времени может быть выбран таким образом, что для дефектного светоизлучающего элемента напряжение падает в течение периода времени на половину или на треть напряжения, обычно имеющегося при заданном токе возбуждения.
Также предпочтительно пусковой блок соединен с переключаемым источником тока и выполнен с возможностью выключать переключаемый источник тока в течение периода времени.
С помощью этого возможен полный контроль как над переключаемым источником тока, так и над блоком определения напряжения посредством пускового блока. Это позволяет легко синхронизировать определение напряжения на светоизлучающем элементе посредством блока определения напряжения с подачей тока возбуждения на светоизлучающий элемент посредством переключаемого источника тока.
Предпочтительно пусковой блок выполнен с возможностью периодически запускать блок определения напряжения с внешним запуском.
Таким образом, электролюминесцентное устройство может периодически проверяться на наличие короткого замыкания в светоизлучающем элементе. Это также помогает безопасно обнаруживать короткие замыкания в светоизлучающем элементе, которые происходят только в некоторый момент времени в течение эксплуатации электролюминесцентного устройства.
Также предпочтительно пусковой блок выполнен с возможностью быть синхронизированным с сигналом широтно-импульсной модуляции для включения и выключения переключаемого источника тока, в результате чего период времени находится в пределах временного интервала широтно-импульсной модуляции, во время которого переключаемый источник тока включается сигналом широтно-импульсной модуляции.
Это позволяет легко объединить обнаружение короткого замыкания с затемнением с PWM. Также предпочтительно пусковой блок выполнен с возможностью запускать блок определения напряжения с внешним запуском во время процесса включения и/или выключения электролюминесцентного устройства.
С помощью этого электролюминесцентное устройство может быть проверено на наличие короткого замыкания в светодиоде в начале и/или конце работы электролюминесцентного устройства.
Предпочтительно блок определения напряжения представляет собой элемент с выборкой и хранением.
Это позволяет сохранить определенное напряжение на светоизлучающем элементе для того, чтобы блок обнаружения короткого замыкания обнаружил короткое замыкание в светоизлучающем элементе на основе определенного напряжения на светоизлучающем элементе.
Предпочтительно электролюминесцентное устройство содержит дополнительный светоизлучающий элемент, имеющий емкость, причем дополнительный светоизлучающий элемент соединен последовательно со светоизлучающим элементом, причем переключаемый источник тока выполнен с возможностью подавать ток возбуждения на последовательное соединение светоизлучающего элемента и дополнительного светоизлучающего элемента, причем схема обнаружения короткого замыкания дополнительно содержит дополнительный блок определения напряжения с внешним запуском для определения, после его запуска, напряжения на дополнительном светоизлучающем элементе, причем пусковой блок выполнен с возможностью запускать дополнительный блок определения напряжения с внешним запуском, чтобы определить напряжение на дополнительном светоизлучающем элементе после периода времени, во время которого ток возбуждения не подается на дополнительный светоизлучающий элемент, причем блок обнаружения короткого замыкания выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в дополнительном светоизлучающем элементе на основе определенного напряжения на дополнительном светоизлучающем элементе.
Посредством этой конфигурации возможно однозначно определить светоизлучающий элемент с коротким замыканием в "цепочке" светоизлучающих элементов, т.е., в конфигурации, в которой светоизлучающие элементы соединены последовательно. При этом также дополнительный светоизлучающий элемент может представлять собой органический светодиод (OLED), или дополнительный светоизлучающий элемент может содержать светодиод (LED), причем емкость соединена параллельно со светодиодом.
Также предпочтительно электролюминесцентное устройство дополнительно содержит дополнительный светоизлучающий элемент, имеющий емкость, причем дополнительный светоизлучающий элемент соединен параллельно со светоизлучающим элементом, причем переключаемый источник тока выполнен с возможностью подавать ток возбуждения на параллельное соединение светоизлучающего элемента и дополнительного светоизлучающего элемента, причем схема обнаружения короткого замыкания дополнительно содержит дополнительный блок определения напряжения с внешним запуском для определения, после его запуска, напряжения на дополнительном светоизлучающем элементе, причем пусковой блок выполнен с возможностью запускать дополнительный блок определения напряжения с внешним запуском, чтобы определить напряжение на дополнительном светоизлучающем элементе после периода времени, во время которого ток возбуждения не подается на дополнительный светоизлучающий элемент, причем блок обнаружения короткого замыкания выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в дополнительном светоизлучающем элементе на основе определенного напряжения на дополнительном светоизлучающем элементе.
Посредством этой конфигурации возможно однозначно определить светоизлучающий элемент с коротким замыканием в конфигурации, в которой светоизлучающие элементы соединены параллельно. При этом также дополнительный светоизлучающий элемент может представлять собой органический светодиод (OLED), или дополнительный светоизлучающий элемент может содержать светодиод (LED), причем емкость соединена параллельно со светодиодом.
Посредством комбинирования упомянутых выше последовательной и параллельной конфигураций может быть реализовано электролюминесцентное устройство, в котором возможно однозначно определить светоизлучающий элемент с коротким замыканием в конфигурации массива 2×2. Кроме того, концепция может быть распространена на конфигурации, в которых более двух светоизлучающих элементов соединены последовательно и/или более двух светоизлучающих элементов соединены параллельно. Например, концепция может быть использована в электролюминесцентном устройстве, содержащем 16 светоизлучающих элементов в конфигурации массива 4×4.
В упомянутой выше параллельной конфигурации предпочтительно электролюминесцентное устройство дополнительно содержит разъединяющий элемент, соединенный последовательно между переключаемым источником тока и светоизлучающим элементом, и дополнительный разъединяющий элемент, соединенный последовательно между переключаемым источником тока и дополнительным светоизлучающим элементом.
Посредством разъединяющих элементов в исправном электролюминесцентном устройстве может быть предотвращен разряд конденсаторов светоизлучающих элементов, что приводит к более устойчивому обнаружению короткого замыкания, и можно лучше избегать "ложных тревог", т.е., случаев, в которых короткое замыкание обнаружено неправильно в светоизлучающем элементе без короткого замыкания.
Также предпочтительно разъединяющий элемент и/или дополнительный разъединяющий элемент представляют собой диоды. В качестве альтернативы разъединяющий элемент и/или дополнительный разъединяющий элемент также могут представлять собой переключающие элементы, например, МОП-транзисторы, которыми управляют, чтобы выполнить функцию, сопоставимую с диодами. Безусловно, также может быть использована комбинация диода и переключающего элемента.
Предпочтительно электролюминесцентное устройство дополнительно содержит дополнительный светоизлучающий элемент, имеющий емкость, причем дополнительный светоизлучающий элемент соединен параллельно со светоизлучающим элементом, и дополнительный переключаемый источник тока, соединенный с дополнительным светоизлучающим элементом, для подачи тока возбуждения на дополнительный светоизлучающий элемент, причем схема обнаружения короткого замыкания дополнительно содержит дополнительный блок определения напряжения с внешним запуском для определения, после его запуска, напряжения на дополнительном светоизлучающем элементе, причем пусковой блок выполнен с возможностью запускать дополнительный блок определения напряжения с внешним запуском, чтобы определить напряжение на дополнительном светоизлучающем элементе после периода времени, во время которого ток возбуждения не подается на дополнительный светоизлучающий элемент, причем блок обнаружения короткого замыкания выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в дополнительном светоизлучающем элементе на основе определенного напряжения на дополнительном светоизлучающем элементе.
Также предпочтительно схема обнаружения короткого замыкания дополнительно содержит блок защиты от короткого замыкания для выключения электролюминесцентного устройства, если в светоизлучающем элементе обнаружено короткое замыкание.
Посредством выключения электролюминесцентного устройства, если в светоизлучающем элементе обнаружено короткое замыкание, например, для OLED, может быть уменьшен риск возникновения опасности для человека из-за высокой локальной температуры в местоположении короткого замыкания (т.е., вследствие эффекта "горячей точки"), которая может легко достигнуть значений намного больше 100 градусов Цельсия. Блок защиты от короткого замыкания может быть соединен с переключаемым источником тока и может быть выполнен с возможностью выключать переключаемый источник тока, если в светоизлучающем элементе обнаружено короткое замыкание.
Во втором аспекте настоящего изобретения представлен способ обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе, имеющем емкость, способ обнаружения короткого замыкания приспособлен для использования в электролюминесцентном устройстве, содержащем светоизлучающий элемент и переключаемый источник тока, соединенный со светоизлучающим элементом, для подачи тока возбуждения на светоизлучающий элемент, причем способ обнаружения короткого замыкания содержит:
- запуск посредством пускового блока блока определения напряжения с внешним запуском, чтобы определить напряжение на светоизлучающем элементе после периода времени, во время которого ток возбуждения не подается на светоизлучающий элемент,
- определение посредством блока определения напряжения с внешним запуском, после его запуска, напряжения на светоизлучающем элементе, и
- обнаружение посредством блока обнаружения короткого замыкания короткого замыкания на светоизлучающем элементе на основе определенного напряжения на светоизлучающем элементе.
Следует понимать, что электролюминесцентное устройство первого аспекта и способ обнаружения короткого замыкания второго аспекта имеют подобные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, определенные в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения также может представлять собой любую комбинацию зависимых пунктов формулы изобретения или упомянутых выше вариантов осуществления с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны и объяснены со ссылкой на описанные далее варианты осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На следующих чертежах:
Фиг. 1 схематично и в качестве примера показывает соотношение между током возбуждения и прямым напряжением OLED с коротким замыканием и без него,
Фиг. 2 схематично и в качестве примера показывает эквивалентную схему OLED с коротким замыканием и без него,
Фиг. 3 схематично и в качестве примера показывает подробности поведения разряда OLED, показанного на фиг. 1, с коротким замыканием и без него, когда ток возбуждения отключен на короткий период времени,
Фиг. 4 схематично и в качестве примера показывает первый вариант осуществления электролюминесцентного устройства,
Фиг. 5 схематично и в качестве примера показывает подробности поведения во времени схемы обнаружения короткого замыкания, показанной на фиг. 4,
Фиг. 6 схематично и в качестве примера показывает второй вариант осуществления электролюминесцентного устройства,
Фиг. 7 схематично и в качестве примера показывает подробности поведения во времени схемы обнаружения короткого замыкания, показанной на фиг. 6,
Фиг. 8 схематично и в качестве примера показывает третий вариант осуществления электролюминесцентного устройства, и
Фиг. 9 показывает блок-схему последовательности операций, в качестве примера иллюстрирующей вариант осуществления способа обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На чертежах одинаковые или соответствующие номера ссылок относятся к одинаковым или соответствующим частям и/или элементам.
Фиг. 1 схематично и в качестве примера показывает соотношение (кривая "ток-напряжение") между током возбуждения (вертикальная ось) и напряжением (горизонтальная ось) на OLED с коротким замыканием и без него. Как можно понять по кривой L1 без короткого замыкания, OLED демонстрирует типичную очень нелинейную характеристику имеющую в этом примере прямое напряжение 8,5 В. Напротив, с коротким замыканием поведение OLED является более или менее линейным, как обозначено кривой L2. Если на OLED подается ток возбуждения, например, 300 мА, OLED работает при напряжении 9 В без короткого замыкания (рабочая точка OP1), тогда как для дефектного OLED напряжение падает до 2 В для такого же тока возбуждения (рабочая точка OP2). Если на OLED подается более высокий ток возбуждения, например, 1,6 А, OLED работает при напряжении 9,5 В без короткого замыкания (рабочая точка OP3), тогда как для дефектного OLED напряжение падает приблизительно до 7.8 В для такого же тока возбуждения (рабочая точка OP4). Это иллюстрирует, что способы обнаружения короткого замыкания предшествующего уровня техники, которые, например, считают OLED дефектным, если напряжение OLED падает ниже предопределенного порога напряжения, зависят от характеристического абсолютного порога напряжения, который довольно чувствителен к производственным допускам и т.п.
Описанное выше поведение разряда можно понять, рассмотрев эквивалентную схему OLED с коротким замыканием и без него, которое схематично и в качестве примера показана на фиг. 2. В ситуации без короткого замыкания (левая сторона фигуры) сопротивление 10 моделирует потери на соединение, которые могут произойти, в частности, для OLED большой площади, емкость 11 представляет внутреннюю емкость OLED, и диод 12 моделирует нелинейное поведение светоизлучающей области OLED. Эти же элементы, сопротивление 13, емкость 14 и диод 15 также присутствуют в ситуации с коротким замыканием (правая сторона фигуры), но из-за короткого замыкания параллельно по отношению к внутренней емкости 15 OLED появляется дополнительное сопротивление 16. Именно это дополнительное сопротивление 16 ответственно за быстрый разряд внутренней емкости 15 в присутствии короткого замыкания.
Фиг. 3 схематично и в качестве примера показывает подробности поведения разряда OLED, показанного на фиг. 1, с коротким замыканием и без него, когда ток возбуждения (кривая L3 на верхнем графике фигуры), в данном случае составляющий 300mA, отключается на короткий период времени, в данном случае составляющий 0,2 мс. Кривая L4 на нижнем графике фигуры показывает, что в ситуации без короткого замыкания напряжение на OLED падает с 9 В приблизительно до 8,5 В в течение периода времени 0,2 мс, во время которого ток возбуждения отключен. Напротив, в ситуации с коротким замыканием (кривая L5 на нижнем графике фигуры) напряжение на OLED составляет 2,3 В, когда ток возбуждения 300 мА подается на OLED, и почти мгновенно падает (почти) до 0 В в течение периода времени 0,2 мс, во время которого ток возбуждения отключен. Как уже упомянуто выше, это различие в поведении разряда исправного и дефектного OLED ("светоизлучающего элемента"), которое подразумевает очень разные временные константы, может использоваться для обнаружения короткого замыкания в OLED.
Фиг. 4 схематично и в качестве примера показывает первый вариант осуществления электролюминесцентного устройства 20. Электролюминесцентное устройство 20 содержит светоизлучающий элемент 21, в данном случае OLED, имеющий емкость, в данном случае содержащую внутреннюю емкость (не показана на фигуре), переключаемый источник 22 тока, соединенный с OLED 21, для подачи тока возбуждения на OLED 21 и схему 23 обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в OLED 21.
Схема 23 обнаружения короткого замыкания содержит блок 24 определения напряжения с внешним запуском, в данном случае элемент с выборкой и хранением, для определения, после его запуска, напряжения на OLED 21, пусковой блок 25 для запуска элемента 24 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжение на OLED 21 после периода времени Δt, во время которого ток возбуждения не подается на OLED 21, и блок 26 обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в OLED 21 на основе определенного напряжения на OLED 21. В этом примере пусковой блок 25 соединен с переключаемым источником 22 тока и выполнен с возможностью отключать переключаемый источник 22 тока в течение периода времени Δt. Кроме того, схема 23 обнаружения короткого замыкания в этом варианте осуществления дополнительно содержит блок 27 защиты от короткого замыкания для выключения электролюминесцентного устройства 20, если в OLED 21 обнаружено короткое замыкание. Блок 27 защиты от короткого замыкания в этом случае соединен с переключаемым источником 22 тока и выполнен с возможностью выключать переключаемый источник 22 тока, если в OLED 21 обнаружено короткое замыкание.
Далее будет описано обнаружение короткого замыкания посредством схемы 23 обнаружения короткого замыкания со ссылкой на фиг. 5, которая схематично и в качестве примера показывает подробности поведения во времени схемы 23 обнаружения короткого замыкания, показанной на фиг. 4. Кривая L6 на самом нижнем графике фигуры показывает, что большую часть времени переключаемый источник 22 тока подает ток возбуждения, в данном случае 300 мА, на OLED 21. Однако периодически переключаемый источник 22 тока выключается пусковым блоком 25 в соответствующих периодах времени Δt. Продолжительность периодов времени Δt в этом примере составляет 10 мкс. Как далее можно видеть по кривой L7 на втором сверху графике фигуры, синхронно с периодическим отключением переключаемого источника 22 тока пусковой блок 25 периодически запускает элемент 24 с выборкой и хранением, в данном случае подавая сигнал напряжения (кривая L7), который периодически устанавливается от 1 В до 0 В, на элемент 24 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжение на OLED 21 после соответствующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс. Тогда поведение во времени этого напряжения на OLED 21 задано кривой L8 на втором снизу графике фигуры. Как уже описано выше, если на OLED 21 подается ток возбуждения 300 мА, OLED 21 работает при напряжении 9 В без короткого замыкания, причем напряжение OLED падает от 9 В до приблизительно 8,5 В в течение каждого периода времени Δt продолжительностью 10 мкс, во время которого ток возбуждения отключен (левая часть кривой L8). Приблизительно в 6,5 мс, вскоре после предыдущего "события" запуска, в OLED 21 происходит короткое замыкание. Из-за этого короткого замыкания напряжение на OLED 21 падает приблизительно до 2,3 В, когда на OLED 21 подается ток возбуждения, и падает почти мгновенно до (почти) 0 В в течение периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс, во время которых ток возбуждения отключен (правая часть кривой L8). Теперь определенное напряжение на OLED 21, т.е., напряжение, определенное элементом 24 с выборкой и хранением после соответствующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс, задано кривой L9 на самом верхнем графике фигуры. Как видно, это напряжение составляет 8,5 В перед возникновением короткого замыкания приблизительно в 6,5 мс, поскольку это значение, до которого напряжение на OLED 21 падает в течение соответствующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс в ситуации без короткого замыкания. Напротив, начиная с первого периода времени Δt продолжительностью 10 мкс после возникновения короткого замыкания приблизительно в 6,5 мс определенное напряжение на OLED 21 составляет (почти) 0 В, поскольку это значение, до которого напряжение на OLED 21 падает в течение соответствующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс в ситуации с коротким замыканием. Соответствующее определенное напряжение на OLED 21 в этом примере хранится элементом 24 с выборкой и хранением 24, пока напряжение на OLED 21 не будет снова определено после следующего периода времени Δt продолжительностью 10 мкс.
Возвращаясь к фиг. 4 блок 26 обнаружения короткого замыкания в этом примере выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в OLED 21, если определенное напряжение на OLED 21 составляет (почти) 0 В.
Фиг. 6 схематично и в качестве примера показывает второй вариант осуществления электролюминесцентного устройства 30. Электролюминесцентное устройство 30 содержит светоизлучающий элемент 31, в данном случае OLED, имеющий емкость, в данном случае содержащую внутреннюю емкость (не показана на фигуре), переключаемый источник 32 тока, соединенный с OLED 31, для подачи тока возбуждения на OLED 31 и схему 33 обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в OLED 31.
Схема 33 обнаружения короткого замыкания содержит блок 34 определения напряжения с внешним запуском, в данном случае элемент с выборкой и хранением, для определения, после его запуска, напряжения на OLED 31, пусковой блок 35 для запуска элемента 34 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжение на OLED 31 после периода времени Δt, во время которого ток возбуждения не подается на OLED 31, и блок 36 обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в OLED 31 на основе определенного напряжения на OLED 31. В этом примере пусковой блок 35 соединен с переключаемым источником 32 тока и выполнен с возможностью отключать переключаемый источник 32 тока в течение периода времени Δt. Кроме того, схема 33 обнаружения короткого замыкания в этом варианте осуществления дополнительно содержит блок 37 защиты от короткого замыкания для выключения электролюминесцентного устройства 30, если в OLED 31 обнаружено короткое замыкание. Блок 37 защиты от короткого замыкания в этом случае соединен с переключаемым источником 32 тока и выполнен с возможностью выключать переключаемый источник 32 тока, если в OLED 31 обнаружено короткое замыкание.
Электролюминесцентное устройство 30, в данном случае дополнительно содержит дополнительный светоизлучающий элемент 38, в данном случае дополнительный OLED, имеющий емкость, в данном случае содержащую внутреннюю емкость (не показана на фигуре), причем дополнительный OLED 38 соединен последовательно с OLED 31, причем переключаемый источник 32 тока выполнен с возможностью подавать ток возбуждения на последовательное соединение OLED 31 и дополнительного OLED 38. Схема 33 обнаружения короткого замыкания дополнительно содержит дополнительный блок 39 определения напряжения с внешним запуском, в данном случае дополнительный элемент с выборкой и хранением, для определения, после его запуска, напряжения на дополнительном OLED 38, причем пусковой блок 35 выполнен с возможностью запускать дополнительный элемент 39 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжение на дополнительном OLED 38, после периода времени Δt, во время которого ток возбуждения не подается на дополнительный OLED 38, причем блок 36 обнаружения короткого замыкания выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в дополнительном OLED 38 на основе определенного напряжения на дополнительном OLED 38.
Электролюминесцентное устройство 30 в данном случае дополнительное содержит дополнительный светоизлучающий элемент 40, в данном случае дополнительный OLED, имеющий емкость, в данном случае содержащую внутреннюю емкость (не показана на фигуре), причем дополнительный OLED 40 соединен параллельно с OLED 31, причем переключаемый источник 32 тока выполнен с возможностью подавать ток возбуждения на параллельное соединение OLED 31 и дополнительного OLED 40. Схема 33 обнаружения короткого замыкания дополнительно содержит дополнительный блок 41 определения напряжения с внешним запуском, в данном случае дополнительный элемент с выборкой и хранением, для определения, после его запуска, напряжения на дополнительном OLED 40, причем пусковой блок 35 выполнен с возможностью запускать дополнительный элемент 41 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжение на дополнительном OLED 40, после периода времени Δt, во время которого ток возбуждения не подается на дополнительный OLED 40, причем блок 36 обнаружения короткого замыкания выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в дополнительном OLED 40 на основе определенного напряжения на дополнительном OLED 40.
Как видно на фиг. 6, в этом варианте осуществления электролюминесцентное устройство 30 дополнительно содержит разъединяющий элемент 44, в данном случае диод, соединенный последовательно между переключаемым источником 32 тока и светоизлучающим элементом 31, и дополнительный разъединяющий элемент 45, в данном случае дополнительный диод, соединенный последовательно между переключаемым источником 32 тока и дополнительным светоизлучающим элементом 40. Кроме того, электролюминесцентное устройство 30 дополнительно содержит еще один дополнительный OLED 42, который размещен с другими OLED 31, 38, 40 в массиве 2×2, и схема 33 обнаружения короткого замыкания содержит еще один дополнительный элемент 43 с выборкой и хранением. Посредством этой конфигурации возможно однозначно определить OLED 31, 38, 40, 42 с коротким замыканием при размещении в массиве 2×2.
Далее будет описано обнаружение короткого замыкания посредством схемы 33 обнаружения короткого замыкания со ссылкой на фиг. 7, которая схематично и в качестве примера показывает подробности поведения во времени схемы 33 обнаружения короткого замыкания, показанной на фиг. 6. Кривые L10 и L11 на самом нижнем графике фигуры показывают, что большую часть времени переключаемый источник 32 тока подает на OLED 31, 38, 40, 42 ток возбуждения, в данном случае суммарно 600 мА, который без короткого замыкания в значительной степени равномерно распределен по двум цепочкам OLED 31, 38 и 40, 42. Однако переключаемый источник 32 тока периодически выключается пусковым блоком 35 в течение соответствующих периодов времени Δt. Продолжительность периодов времени Δt в этом примере составляет 10 мкс. Как можно далее видеть по кривой L12 на пятом сверху графике фигуры, синхронно с периодическим отключением переключаемого источника 32 тока пусковой блок 35 периодически запускает элементы 34, 39, 41, 43 с выборкой и хранением, в данном случае подавая сигнал напряжения (кривая L12), который периодически устанавливается от 1 В до 0 В, на элементы 34, 39, 41, 43 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжения на OLED 31, 38, 40, 42 после соответствующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс. Тогда поведение во времени этих напряжений на OLED 31, 38, 40, 42 задано кривыми L13, L14, L15, L16 на графиках со второго по пятый снизу фигуры. Как уже описано выше, если на OLED 31, 38, 40, 42 подан ток возбуждения 300 мА, OLED 31, 38, 40, 42 работают при напряжении 9 В без короткого замыкания (самая левая часть кривых L13, L14, L15, L16). Приблизительно в 0,2 мс между двумя "событиями" запуска короткое замыкание происходит в OLED 31. Из-за короткого замыкания напряжение на OLED 31 падает приблизительно до 5 В, когда ток возбуждения подается на OLED 31, и падает в значительной степени мгновенно (почти) до 0 В в течение периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс, во время которых ток возбуждения отключен (левая часть кривой L13). Короткое замыкание в OLED 31 также влияет на распределение тока возбуждения по двум цепочкам OLED 31, 38 и 40, 42, а также на напряжения на других OLED 38, 40, 42 (кривые L10, L11 и L14, L15, L16). Затем приблизительно в 1,2 мс, 2,2 мс и 3,2 мс дополнительные короткие замыкания происходят также в других OLED 38, 40, 42. Из-за этих коротких замыканий напряжения на OLED 38, 40, 42 падают до соответствующих напряжений (которые зависят от соответствующего количества уже дефектных OLED), когда ток возбуждения подается на OLED 38, 40, 42, и падает для каждого OLED 38, 40, 42 почти мгновенно (почти) до 0 В в течение периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс, во время которых ток возбуждения отключен (кривые L14, L15, L16). Теперь определенные напряжения на OLED 31, 38, 40, 42, т.е., напряжения, определенные элементами 34, 39, 41, 43 с выборкой и хранением после соответствующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс, заданы кривыми L17, L18, L19, L20 на четырех самых верхних графиках фигуры. Как видно, эти напряжения составляют приблизительно 8,5 В и немного ниже перед возникновением коротких замыканий приблизительно в 0,2 мс, 1,2 мс, 2,2 мс и 3,2 мс, поскольку это значения, до которых напряжения на OLED 31, 38, 40, 42 падают в течение соответствующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс в ситуации без короткого замыкания. Напротив, начиная с первого периода времени Δt продолжительностью 10 мкс после возникновения коротких замыканий приблизительно в 0,2 мс, 1,2 мс, 2,2 мс и 3,2 мс, определенные напряжения на OLED 31, 38, 40, 42 составляют (почти) 0 В, поскольку это значение, до которого напряжения на OLED 31, 38, 40, 42 падают в течение соответствующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс в ситуации с коротким замыканием. Соответствующие определенные напряжения на OLED 31, 38, 40, 42 в этом примере хранятся элементами 34, 39, 41, 43 с выборкой и хранением, пока напряжения на OLED 31, 38, 40, 42 не будут снова определены после следующих периодов времени Δt продолжительностью 10 мкс.
Возвращаясь к фиг. 7, блок 36 обнаружения короткого замыкания в этом примере выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в OLED 31, если определенное напряжение на OLED 31 составляет (почти) 0 В. Аналогичным образом, блок 36 обнаружения короткого замыкания выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в любом другом OLED 38, 40, 42, если определенное напряжение на любом другом OLED 38, 40, 42 составляет (почти) 0 В.
Фиг. 8 схематично и в качестве примера показывает третий вариант осуществления электролюминесцентного устройства 50. Электролюминесцентное устройство 50 содержит светоизлучающий элемент 51, в данном случае OLED, имеющий емкость, в данном случае, содержащую внутреннюю емкость (не показана на фигуре), переключаемый источник 52 тока, соединенный с OLED 51, для подачи тока возбуждения на OLED 51 и схему 53 обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в OLED 51.
Схема 53 обнаружения короткого замыкания содержит блок 54 определения напряжения с внешним запуском, в данном случае элемент с выборкой и хранением, для определения, после его запуска, напряжения на OLED 51, пусковой блок 55 для запуска элемента 54 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжение на OLED 51 после периода времени Δt, во время которого ток возбуждения не подается на OLED 51, и блок 56 обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в OLED 51 на основе определенного напряжения на OLED 51. В этом примере пусковой блок 55 соединен с переключаемым источником 52 тока и выполнен с возможностью отключать переключаемый источник 52 тока в течение периода времени Δt. Кроме того, схема 53 обнаружения короткого замыкания в этом варианте осуществления дополнительно содержит блок 57 защиты от короткого замыкания для выключения электролюминесцентного устройства 50, если в OLED 51 обнаружено короткое замыкание. Блок 57 защиты от короткого замыкания в этом случае соединен с переключаемым источником 52 тока и выполнен с возможностью выключать переключаемый источник 52 тока, если в OLED 51 обнаружено короткое замыкание.
Электролюминесцентное устройство 50 в данном случае дополнительно содержит дополнительный светоизлучающий элемент 58, в данном случае дополнительный OLED, имеющий емкость, в данном случае содержащую внутреннюю емкость (не показана на фигуре), причем дополнительный OLED 58 соединен последовательно с OLED 51, причем переключаемый источник 52 тока выполнен с возможностью подавать ток возбуждения на последовательное соединение OLED 51 и дополнительного OLED 58. Схема 53 обнаружения короткого замыкания дополнительно содержит дополнительный блок 59 определения напряжения с внешним запуском, в данном случае дополнительный элемент с выборкой и хранением, для определения, после его запуска, напряжения на дополнительном OLED 58, причем пусковой блок 55 выполнен с возможностью запускать дополнительный элемент 59 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжение на дополнительном OLED 58 после периода времени Δt, причем блок 56 обнаружения короткого замыкания выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в дополнительном OLED 58 на основе определенного напряжения на дополнительном OLED 58.
Электролюминесцентное устройство 50 в данном случае дополнительно содержит дополнительный светоизлучающий элемент 60, в данном случае дополнительный OLED, имеющий емкость, в данном случае содержащую внутреннюю емкость (не показана на фигуре), причем дополнительный OLED 60 соединен параллельно с OLED 51, и дополнительный переключаемый источник 64 тока, соединенный с дополнительным светоизлучающим элементом 60, для подачи тока возбуждения на дополнительный светоизлучающий элемент 60. (Переключаемый источник 52 тока и дополнительный переключаемый источник 64 тока оба снабжаются питанием, в этом варианте осуществления посредством источника 65 питания). Схема 53 обнаружения короткого замыкания дополнительно содержит дополнительный блок 61 определения напряжения с внешним запуском, в данном случае дополнительный элемент с выборкой и хранением, для определения, после его запуска, напряжения на дополнительном OLED 60, причем пусковой блок 55 выполнен с возможностью запускать дополнительный элемент 61 с выборкой и хранением, чтобы определить напряжение на дополнительном OLED 60 после периода времени Δt, во время которого ток возбуждения не подается на дополнительный светоизлучающий элемент 60, причем блок 56 обнаружения короткого замыкания выполнен с возможностью обнаруживать короткое замыкание в дополнительном OLED 60 на основе определенного напряжения на дополнительном OLED 60.
Как видно на фиг. 8, в этом варианте осуществления электролюминесцентное устройство 50 не содержит разъединяющие элементы, используемые во втором варианте осуществления, описанном со ссылкой на фиг. 6 (сравните номера ссылок 44 и 45 на ней). Вместо этого сопоставимое разъединение достигается посредством двух отдельных переключаемых источников 52 и 64 тока. Электролюминесцентное устройство 50 дополнительно содержит дополнительный OLED 62, который размещен с другими OLED 51, 58, 60 в массиве 2×2, и схема 53 обнаружения короткого замыкания содержит дополнительный элемент 63 с выборкой и хранением. Посредством этой конфигурации возможно однозначно определить OLED 51, 58, 60, 62 при размещении в массиве 2×2.
Далее в качестве примера будет описан вариант осуществления варианта осуществления 100 способа обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе 21 со ссылкой на блок-схему последовательности операций, показанную на фиг. 9. Способ 100 обнаружения короткого замыкания приспособлен для использования в электролюминесцентном устройстве 20, например, показанном на фиг. 4, содержащем светоизлучающий элемент 21, в данном случае OLED, имеющий емкость, в данном случае содержащую внутреннюю емкость (не показана на фигуре), переключаемый источник 22 тока, соединенный с OLED 21, для подачи тока возбуждения на OLED 21 и схему 23 обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в OLED 21.
На этапе 101 блок 21 определения напряжения с внешним запуском запускается посредством пускового блока 25 для определения напряжения на светоизлучающем элементе 21 после периода времени Δt, во время которого ток возбуждения не подается на светоизлучающий элемент 21. На этапе 102 после запуска посредством блока 24 определения напряжения с внешним запуском определяется напряжение на светоизлучающем элементе 21. На этапе 103 короткое замыкание обнаруживается в светоизлучающем элементе 21 на основе определенного напряжения на светоизлучающем элементе 21 посредством блока 26 обнаружения короткого замыкания.
Хотя в варианте осуществления способа 100 обнаружения короткого замыкания, показанного на фиг. 9, способ 100 обнаружения короткого замыкания приспособлен для использования в электролюминесцентном устройстве 20, например, показанном на фиг. 4, способ также может быть приспособлен для использования в электролюминесцентном устройстве 30, показанном на фиг. 6, или в электролюминесцентном устройстве 50, показанном на фиг. 8. Дополнительные признаки способа обнаружения короткого замыкания могут быть понятны из описания, относящегося к электролюминесцентному устройству 20, показанному на фиг. 4, к электролюминесцентному устройству 30, показанному на фиг. 6, и к электролюминесцентному устройству 50, показанному на фиг. 8.
Хотя в вариантах осуществления электролюминесцентного устройства 20, 30, 50, показанного на фиг. 4, 6 и 8, светоизлучающим элементом (элементами) является OLED, имеющий емкость, которая содержит внутреннюю емкость (не показана на фигурах), в других вариантах осуществления светоизлучающим элементом (элементами) также может являться LED, имеющий емкость, которая содержит внешнюю емкость, соединенную параллельно с LED.
Следует отметить, что на фиг. 5 и 7 формы волны показаны для случая, когда переключаемые источники тока реализованы с использованием линейных стабилизаторов падения напряжения, которые могут поставлять (почти) совершенно постоянный ток возбуждения. Однако также возможно, что переключаемые источники тока реализованы с использованием, например, высокоэффективных импульсных источников питания с диапазоном запаздывания. Типичная характеристика таких источников питания заключается в том, что поставляемый ток варьируется между верхним значением и нижним значением (т.е., значением запаздывания) с очень высокой частотой переключения, которая может находиться в диапазоне, например, 1-2 МГц. Хотя задача проектирования для таких источников питания состоит в том, чтобы сделать диапазон запаздывания как можно меньше, его нельзя избежать полностью. Таким образом, предпочтительно, чтобы с такими источниками питания период времени Δt был больше, чем период, соответствующий частоте переключения.
Хотя фиг. 5 и 7 показывают примеры, в которых пусковой блок периодически запускает блок определения напряжения с внешним запуском, в результате чего OLED периодически проверяется на наличие короткого замыкания в OLED, также дополнительно или в качестве альтернативы возможно, что пусковой блок выполнен с возможностью запускать блок определения напряжения с внешним запуском во время процесса включения или выключения электролюминесцентного устройства. Также возможно, что пусковой блок выполнен с возможностью быть синхронизированным с сигналом широтно-импульсной модуляции для включения и выключения переключаемого источника тока, в результате чего период времени (Δt) находится в пределах временного интервала широтно-импульсной модуляции, во время которого переключаемый источник тока включается посредством сигнала широтно-импульсной модуляции.
Другие изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть понятны специалистам в области техники и реализованы ими при осуществлении заявленного изобретения на основе изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения.
В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, а использование единственного числа не исключает множества.
Единственный блок или устройство могут выполнять функции нескольких элементов, изложенных в формуле изобретения. Например, в первом варианте осуществления электролюминесцентного устройства 20, как показано на фиг. 4, пусковой блок 25, блок 26 обнаружения короткого замыкания и блок 27 защиты от короткого замыкания, проиллюстрированные как три отдельных блока, также могут быть реализованы как единый блок. Сам факт того, что некоторые меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может использоваться для достижения преимущества.
Компьютерная программа может быть сохранена/распространена на подходящем носителе, таком как оптический запоминающий носитель или твердотельный носитель, обеспеченный вместе с другими аппаратными средствами или как часть аппаратных средств, но также может быть распространена в других формах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы связи.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны быть истолкованы как ограничение объема.
Настоящее изобретение относится к электролюминесцентному устройству со светоизлучающим элементом, имеющим емкость, переключаемый источник тока, соединенный со светоизлучающим элементом, для подачи тока возбуждения на светоизлучающий элемент и схему обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе. Схема обнаружения короткого замыкания содержит блок определения напряжения с внешним запуском для определения, после его запуска, напряжения на светоизлучающем элементе, пусковой блок для запуска блока определения напряжения с внешним запуском, чтобы определить напряжение на светоизлучающем элементе после периода времени, во время которого ток возбуждения не подается на светоизлучающий элемент, и блок обнаружения короткого замыкания для обнаружения короткого замыкания в светоизлучающем элементе на основе определенного напряжения на светоизлучающем элементе. С помощью этого обнаружение может быть менее чувствительным к производственным допускам и т.п.