ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НА ОРГАНИЧЕСКИХ СВЕТОДИОДАХ
LIGHTING DEVICE WITH ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODES

Изобретение относится к осветительному устройству, которое приспособлено для установки в соответствующий патрон и которое содержит органический светоизлучающий диод (органический СИД) в корпусе.
EP-A-1 194013 раскрывает дисплей с плоским экраном с множеством пикселей на органических СИД и фотоэлектрических датчиков, в котором сигналы датчиков передаются в устройство управления с обратной связью. Устройство управления может быть расположено на той же самой подложке, что и пиксели и датчики.
US 2007/108843 A1 раскрывает систему освещения транспортного средства, содержащую множество СИД, возбуждаемых источником тока. Для каждого СИД предусмотрен ключ, который может замыкаться, из условия чтобы соответствующий СИД мог шунтироваться в случае отказа. Из US 2006198128 A1 известен способ, посредством которого СИД вместе с некоторыми аппаратными средствами может полностью встраиваться в прозрачный пластик. Получающиеся в результате осветительные устройства предназначены только для специальных назначений и не пригодны в качестве недорогих устройств.
На основании этого уровня техники цель настоящего изобретения состояла в том, чтобы предложить альтернативное осветительное устройство, при этом желательно, чтобы это устройство было пригодно для массового производства, долгосрочного использования в стандартизованных средах и/или обратно совместимым с более старыми стандартами.
Эта цель достигается осветительным устройством согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Осветительное устройство согласно настоящему изобретению приспособлено для установки в соответствующий (стандартизованный) патрон и содержит следующие компоненты:
a) органический светоизлучающий диод, как обычно, кратко обозначаемый органическим СИД в последующем. Органические СИД обладают преимуществом, что они могут эксплуатироваться при низких напряжениях, имеют продолжительный эксплуатационный срок службы и могут производиться с низкими затратами, с большими площадями и во множестве цветов. Для подробной информации об органических СИД сделана ссылка на литературу (например, Жозеф Шинар (редактор): «Organic Light Emitting Devices, A survey» («Органические светоизлучающие диоды. Обзор»), Спрингер, 2004 год);
b) корпус, который по меньшей мере частично встраивает органический СИД. Корпус, например, может быть сделан из пластика, более точно - посредством литьевого формования под давлением;
c) по меньшей мере одну внешнюю электрическую клемму на наружной поверхности корпуса, через которую электроэнергия может подаваться в осветительное устройство. Компоновка и размеры внешней клеммы предпочтительно соответствуют некоторому стандарту, таким образом, предоставляя возможность вставлять осветительное устройство в совместимые патроны от разных производителей;
d) электронную схему, расположенную в корпусе и содержащую пассивные и/или активные электронные компоненты (например, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы и т.д.), которые оказывают влияние на протекание электроэнергии с внешней клеммы в органический СИД.
Описанное осветительное устройство обладает преимуществом для объединения в одном корпусе органических СИД и некоторых более или менее изощренных электронных аппаратных средств, которые являются участвующими в электрическом управлении органическим СИД. Таким образом, есть некоторая развитая логика, включенная в осветительное устройство, которая может использоваться для достижения более многофункционального управления органическим СИД, для реализации механизмов защиты и для становления устройства приспосабливаемым к возможным будущим изменениям технологии и способов возбуждения органических СИД. Более того, осветительное устройство своим корпусом (цоколем) может делаться обратно совместимым из условия, чтобы оно могло заменяться в существующем патроне и чтобы электронные компоненты гарантировали рабочие характеристики устройства согласно техническим условиям упомянутого патрона, даже если бы сам органический СИД мог значительно измениться.
Компоненты осветительного устройства, в частности органический СИД и корпус, предпочтительно соединены, чтобы формировать единую конструкцию, то есть изделие, которое может подвергаться обращению в качестве одиночного элемента и, например, полностью заменяться в случае отказа. Предпочтительно, органический СИД и корпус соединены посредством связывания материалов, то есть на уровне атомного/молекулярного сцепления, например с помощью клея, который присоединяет их друг к другу и герметизирует их по отношению к пыли или влаге.
Электронная схема может быть реализована многими разными способами и выполняет различные задачи. В одном из конкретных вариантов осуществления, электронная схема содержит программируемый модуль памяти для сохранения информации, которая идентифицирует устройство и/или которая оказывает влияние на режим работы схемы. То обстоятельство, что модуль памяти является «программируемым», означает, что информация, хранимая в нем, может устанавливаться или изменяться посредством электронных средств связи. Информация может сохраняться в памяти производителем и оставаться неизменной в течение всего срока службы осветительного устройства (например, если модуль памяти осуществлен в качестве ПЗУ (постоянного запоминающего устройства, ROM) или ППЗУ (программируемого ПЗУ, PROM). Предпочтительно, информационный модуль, однако, может изменяться, если необходимо, в любое время в течение использования осветительного устройства. Это, например, предоставляет возможность динамически назначать уникальный адрес осветительному устройству, если оно используется в сетях с переменным составом. Более того, будет возможно этим способом приспосабливать управление органическим СИД к современным стандартам внешних формирователей, которые, вероятно, должны измениться в будущем вследствие происходящего в настоящее время бурного развития в области техники органических СИД. Таким образом, будет возможно делать осветительное устройство обратно совместимым (с более старыми формирователями), а также прямо совместимыми (с новыми формирователями, еще не имеющимися в распоряжении в то время, когда осветительное устройство производилось). Обновление модуля памяти, например, могло бы достигаться считыванием штрихового кода с нового устройства и записью ассоциативно связанной информации (например, параметров формирователя) в память.
Согласно еще одному варианту осуществления, электронная схема содержит модуль коммутации для изменения трассировки или соединения внешней клеммы в случае отказа. Например, короткое замыкание является типичным отказом органических СИД; для предотвращения, чтобы другие осветительные устройства, используемые в одной и той же сети, находились под влиянием такого короткого замыкания, модуль коммутации, например, может выключать или шунтировать дефектный органический СИД в таком случае.
Электронная схема, по выбору, может содержать модуль связи для одно- или двунаправленной связи с внешними устройствами. Упомянутый модуль, например, может содержать приемник и/или передатчик для беспроводной связи. В качестве альтернативы или дополнительно, он может быть присоединен к внешней клемме (например, той же самой клемме, через которую подается питание) для связи по проводу. Таким образом, с электронной схемой может устанавливаться связь, которая, например, предоставляет возможность считывать рабочие параметры, информацию от датчиков, адрес и т.д., и/или производить изменения в электронной схеме снаружи.
Согласно еще одному другому варианту осуществления, электронная схема содержит модуль преобразователя для преобразования напряжения, подаваемого на внешнюю клемму, в ток, который фактически возбуждает органический СИД. Таким образом, есть этап преобразования между внешним сигналом (напряжением) и внутренним действием (током), который, по выбору, может адаптироваться в случае изменений в стандартах внешних формирователей.
Более того, электронная схема может быть оснащена одним или более датчиков, например, датчиками для света, температуры, звука и/или близости объекта, подобного человеку. Датчик(и) может использоваться для наблюдения за состоянием осветительного устройства, например его рабочей температурой, при этом упомянутая информация от датчиков, например, может сообщаться в некоторый внешний более высокоуровневый контроллер.
Предпочтительно, вышеупомянутый датчик(и) используется для выдачи сигнала, который (непосредственно) воздействует на режим работы электронной схемы. Светочувствительный датчик, например, может использоваться для настройки яркости или цвета органического СИД под окружающее освещение, или датчик температуры может использоваться для снижения потребления энергии органического СИД в случае грозящего перегрева.
Электронная схема, в частности, может содержать модуль управления для управления яркостью и/или цветом органического СИД. Как пояснено выше, деятельность модуля управления может быть подвержена разным воздействиям, например сигналам датчиков, содержанию памяти или информации, передаваемой на осветительное устройство снаружи.
Для сохранения размера осветительного устройства как можно более малым и совместимым с заданным стандартом электронная схема предпочтительно расположена в некоторой выемке, которая предусмотрена в корпусе.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из и разъяснены со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанный в дальнейшем. Эти варианты осуществления будут описаны в качестве примера с помощью прилагаемых чертежей, на которых:
Фиг.1 схематически показывает разрез через первый вариант осуществления осветительного устройства согласно настоящему изобретению, с электронными компонентами, интегрированными в корпус;
Фиг.2 схематически показывает разрез через второй вариант осуществления осветительного устройства согласно настоящему изобретению, с электронными компонентами, скомпонованными на печатной плате или монтажной пленке;
Фиг.3 схематически показывает электронную схему, используемую в осветительном устройстве согласно настоящему изобретению.
Одинаковые номера ссылок или номера, отличающиеся на целое число, кратное 10, указывают ссылкой на фигурах на идентичные или подобные компоненты.
Высоковероятно, что технология органических СИД будет продолжать быстро изменяться в течение многих лет. Это ведет к проблеме, что многие стандарты для патрона и цоколя осветительных устройств, содержащих органические СИД, будут придерживаться в течение короткого периода. Однако осветительные устройства должны быть обслуживаемыми в течение многих лет.
Более того, известные органические СИД имеют низкий коэффициент полезного действия, но ожидается, что это должно заметно улучшиться в ближайшем будущем. Это подразумевает, что формирователи, определенные в данный момент, не будут совместимы с органическими СИД, произведенными за несколько лет. Таким образом, есть проблема, что современные решения, вероятно, не будут обслуживаемыми за несколько лет.
Еще одна проблема состоит в том, что типичным характером отказа органического СИД является короткое замыкание. Общепринятый способ действия состоит в том, чтобы присоединять несколько органических СИД к одиночному формирователю. Если органические СИД присоединены по параллельной схеме, то закоротка в одном органическом СИД также будет мешать засвечиванию других.
Поскольку органические СИД будут давать возможность новых применений, кроме того, вероятно, что будет сильная связь между органическими СИД и функциональными или интерактивными решениями.
Чтобы принять меры в ответ на вышеприведенные проблемы, предложено предусмотреть некоторую развитую логику возле лампы, то есть в ее цоколе. Это может сделать органические СИД обратно совместимыми и/или выключать органический СИД в случае короткого замыкания. Расширение цоколя датчиками, (радиочастотными) РЧ-приемниками или другим видом электроники средств связи к тому же может создавать функциональные и интерактивные применения. Таким образом, добавление развитой логики в цоколе будет решать многие проблемы и даже расширять области применения органических СИД.
Фиг.1 схематически показывает осветительное устройство 10 согласно первому варианту осуществлении изобретения, которое реализует вышеупомянутые принципы. Осветительное устройство 10 содержит три основных компонента:
- органический СИД 11, который типично содержит две стеклянные пластины с люминесцентным органическим материалом между ними;
- корпус 12 или цоколь, который встраивает нижнюю часть органического СИД 11;
- электронные схемы 13a, 13b, которые электрически объединены в электрический тракт от внешних клемм 15a, 15b до органического СИД 11.
Осветительное устройство 10 приспособлено для установки в соответствующий патрон 1 с электрическими клеммами для подведения энергии, которые схематически указаны на фигуре.
Корпус 12 этого патронно-цокольного решения защищает органический СИД 11. Он благоприятно может быть изготовлен из пластика. Более того, может быть создан корпус из двухкомпонентного пластика, где один компонент может использоваться для электролитического нанесения гальванического покрытия проводящих дорожек (а другой компонент нет). Таким образом, можно интегрировать проводящие дорожки 14 в корпус. Вследствие возможностей формовочного процесса для корпуса, есть свобода в трех измерениях; таким образом, можно интегрировать электронные компоненты 13a, 13b в выемки корпуса, которые сохраняют небольшой конструктив органического СИД неповрежденным. Проводящие дорожки 14 предоставляют возможность добавлять любой вид электрического компонента в корпус. Органический СИД 11 может быть присоединен к этим проводящим дорожкам посредством сварки, пайки, приклеивания или любого другого способа соединения. После сборки органического СИД 11 и корпуса 12 клеевой наполнитель может использоваться для заполнения воздушных зазоров и создания механически устойчивой конструкции.
Корпус 12 может содержать в себе все разновидности электрических компонентов в схемах 13a, 13b. Это может использоваться для ограничения пускового тока, прерывания цепи, выбора коэффициента полезного действия, датчиков, функциональных свойств, приемников, передачи данных и т.д.
Фиг.2 показывает альтернативный вариант осуществления осветительного устройства 20. В этом случае, цоколь может быть создан более традиционным образом, посредством комбинирования пластикового или металлического корпуса 22 с отдельной печатной платой (PCB) или монтажной пленкой 23, которая присоединена к органическому СИД 21 линиями 24 и дополнительно присоединена к внешней клемме 25.
Посредством выбора подходящего пластика корпуса 12, 22 также могут служить в качестве теплоотвода. Это помогает уменьшать тепловую проблематику органического СИД.
Фиг.3 схематически показывает компоненты, которые может содержать в себе электронная схема 13a (или любая другая схема 13b, 23), описанная выше. Схема 13a показана электрически включенной в линию между внешней клеммой 15a и органическим СИД 11. На практике, внешняя схема дополнительно может быть присоединена к другим внутренним или внешним клеммам, к дополнительным электродам органического СИД или к любым другим интересующим электронным компонентам. Электронная схема 13a содержит следующие (необязательные) компоненты.
- Память 13.1 для сохранения информации, подобной адресу осветительного устройства или рабочим параметрам. Память, в частности, может быть реализована программируемым постоянным запоминающим устройством (ППЗУ, СППЗУ (стираемым постоянным ПЗУ, EPROM)0 и т.д.).
- Модуль 13.2 коммутации, например, посредством которого может прерываться соединение между внешней клеммой 15a и органическим СИД 11. Такое прерывание, в частности, может происходить, если обнаружен какой-нибудь отказ, например короткое замыкание внутри органического СИД 11 или где-либо в другом месте.
- Модуль 13.3 связи, который предоставляет возможность одно- или двунаправленной связи с внешними устройствами. Модуль 13.3 связи показан присоединенным к внешней клемме 15a для осуществления связи по проводу. В качестве альтернативы, модуль связи мог быть присоединен к клемме самого себя и/или содержать приемник или передатчик для беспроводной связи посредством РЧ-сигналов.
- Преобразователь 13.4 тока, который преобразует приложенное извне напряжение в ток, необходимый для возбуждения органического СИД 11. Характеристика этого преобразователя, по выбору, может быть зависимой от содержимого памяти 13.1 или может быть изменяемой некоторым другим образом.
- Датчик 13.5, например фотодиод, который измеряет рассеянный свет и предоставляет возможность соответственно приспосабливать яркость и/или цвет органического СИД 11.
- Модуль 13.6 управления, присоединенный к вышеупомянутым модулям с 13.1 по 13.5 и приспособленный для синхронизации и управления их общего режима работы. Модуль управления, например, может быть реализован микроконтроллером.
Подводя итог вышесказанному, изобретение относится к осветительному устройству 10, 20 с корпусом 12, который по меньшей мере частично встраивает органический СИД 11, 21 и электронную схему 13a, 13b, 23, которая оказывает влияние на протекание электрической энергии с внешней клеммы 15a, 15b, 25 в органический СИД. Электронная схема может содержать модуль памяти, модуль связи, датчик и т.д. для предоставления возможности интеллектуального управления органическим СИД и для становления осветительного устройства приспосабливаемым к возможным изменениям стандартов возбуждения.
В заключение, обращено внимание, что, в настоящей заявке, термин «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, что употребление единственного числа не исключает множественности и что одиночный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких средств. Изобретение пребывает в каждом и любом новейшем отличительном признаке, а также каждой и любой комбинации отличительных признаков. Более того, символы ссылок в формуле изобретения не должны истолковываться в качестве ограничивающих ее объем.