專利名稱：光輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光輸出裝置，具體而言涉及使用與透明襯底結(jié)構(gòu)相關(guān)的離散光源的光
輸出裝置。
背景技術(shù)：
這種類型照明裝置的一個(gè)已知實(shí)例為所謂的"玻璃內(nèi)LED"裝置。圖1示出了一個(gè) 實(shí)例。典型地使用具有透明導(dǎo)電涂層(例如IT0)的玻璃板，該透明導(dǎo)電涂層形成電極。導(dǎo) 電涂層被構(gòu)圖從而制作連接到半導(dǎo)體LED裝置的電極。通過將玻璃與LED層疊在熱塑性層 (例如聚乙烯醇縮丁醛，PVB)內(nèi)部而完成該組件。 這種類型裝置的應(yīng)用涉及擱板、陳列柜、建筑物正面、辦公室隔斷、墻壁覆蓋層以 及裝飾性照明。該照明裝置可用于照明其他對(duì)象、用于顯示圖像、或者僅僅是用于裝飾目 的。 這種類型裝置的一個(gè)問題在于其難以提供這樣的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)使得玻璃內(nèi)的單個(gè) LED能夠被接通或斷開，例如從而顯示圖像或者動(dòng)態(tài)圖案。這一點(diǎn)是困難的，因?yàn)槎S圖案 的透明電極是期望的，但是如果要保持層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，則需要避免交叉。如果針對(duì)每個(gè)LED使 用單獨(dú)的引線(而不是二維圖案)，這導(dǎo)致非常高的引線電阻(例如IT0電極)，造成這些 引線內(nèi)高的電損耗。 本發(fā)明的目的是使用簡(jiǎn)單的導(dǎo)體圖案提供對(duì)光源裝置的獨(dú)立控制。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種光輸出裝置，包括
襯底配置； 集成在該襯底配置的結(jié)構(gòu)內(nèi)的多個(gè)光源電路，每個(gè)光源電路包括具有兩個(gè)端子的 光源裝置配置和晶體管電路； 用于接收外部功率的一組功率連接，其中每個(gè)光源電路與一對(duì)功率連接相關(guān)，此 一對(duì)功率連接用于向該光源電路提供功率，且其中至少兩個(gè)光源電路共享相同的一對(duì)功率 連接； 用于接收控制信號(hào)的一組控制連接，該控制信號(hào)用于控制各個(gè)晶體管電路；以及
提供該功率連接、光源裝置端子和晶體管電路之間的內(nèi)部連接的一組非交疊電 極， 其中每個(gè)光源裝置配置是單獨(dú)獨(dú)立可控的。 這種配置提供使用非交疊電極的單獨(dú)可尋址光源電路，使得可以使用單個(gè)電極 層，但這減小了多個(gè)光源電路的功率連接的數(shù)目。這使得對(duì)于光源電路之間的給定節(jié)距，功 率連接的寬度將被增加，或者使得節(jié)距減小。盡管共享功率連接，但晶體管電路仍然允許實(shí) 現(xiàn)獨(dú)立的控制。 每個(gè)光源裝置配置可以包括單個(gè)光源裝置且每個(gè)晶體管電路可以包括單個(gè)晶體
4管。這提供簡(jiǎn)單的架構(gòu)。 每個(gè)晶體管可以包括MOSFET，其柵極連接到各個(gè)控制連接。 在一個(gè)實(shí)例中，每個(gè)晶體管可將其源極和漏極連接到相應(yīng)的功率連接，源極和漏 極之一通過該晶體管連接到功率連接。如果源極和漏極并排配置，功率連接可以共享，寬度 可以翻倍，且窄控制線可用于控制晶體管(因?yàn)榈碗娏餍枨?。 在另一實(shí)例中，共享相同功率連接對(duì)的至少兩個(gè)光源電路可以串聯(lián)連接在功率連 接之間，每個(gè)晶體管跨過光源裝置配置而并聯(lián)連接。在這種配置中，電流路徑設(shè)置為經(jīng)過一 連串光源裝置配置，且并聯(lián)晶體管使得受控光源裝置配置可被旁路。 優(yōu)選地，在這種情況下，功率源配置包括用于共享相同功率連接對(duì)的每組光源電
路的電流源。這樣，無論多少光源裝置配置串聯(lián)連接，它們都可以被照射。然后可以提供控
制電路以用于控制晶體管電路，應(yīng)用到晶體管的控制電平是根據(jù)哪些光源電路導(dǎo)通且哪些
光源電路截止來選擇的。這在電壓電平不是靜態(tài)的時(shí)候可能是需要的。 在所有實(shí)例中，可以提供控制電路以用于使用占空因數(shù)控制來降低光源裝置的光強(qiáng)。 優(yōu)選地，功率連接之一在所有光源電路之間共享。 該光源裝置配置可以包括LED裝置或一組LED裝置，例如，無機(jī)LED、有機(jī)LED、聚 合物L(fēng)ED或激光二極管。 本發(fā)明還提供照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括本發(fā)明的光輸出裝置以及用于控制提供 到控制電路的信號(hào)的照明控制器。 注意，本發(fā)明涉及權(quán)利要求中列舉的特征的所有可能組合。


現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)例，其中 圖1示出已知的玻璃內(nèi)LED照明裝置； 圖2更詳細(xì)示出圖1的裝置的單個(gè)LED ; 圖3示出提供多個(gè)光源裝置的單獨(dú)控制的一種方式； 圖4示出本發(fā)明的光輸出裝置的第一實(shí)例；以及 圖5示出本發(fā)明的光輸出裝置的第二實(shí)例。 相同的參考標(biāo)號(hào)在不同圖中用于表示相似部分。
具體實(shí)施例方式
玻璃內(nèi)LED照明裝置的結(jié)構(gòu)示于圖2。照明裝置包括玻璃板1和2。(半)透明電 極3a和3b (例如使用IT0形成)以及連接到透明電極3a和3b的LED 4位于這些玻璃板 之間。熱塑性材料層5 (例如PVB或者UV樹脂)設(shè)置在玻璃板1和2之間。
玻璃板典型地可具有1. lmm至2. lmm的厚度。連接到LED的電極之間的間隔典型 地為O. 01mm至3mm，例如為約0. 15mm。熱塑性層的典型厚度為O. 3mm至2mm，且電極的電阻 在2至80歐姆/平方或者10至30歐姆/平方的范圍。 電極優(yōu)選地基本透明，使得在裝置的正常使用時(shí)觀察者感覺不到電極。如果導(dǎo)體 配置不引入光透射的變化(例如由于導(dǎo)體配置未構(gòu)圖，或者由于圖案無法看到)，大于或等于50 %的透明度足以使系統(tǒng)是透明的。更優(yōu)選地，透明度大于70 % ，更優(yōu)選地90 % ，且甚至 更優(yōu)選地99%。如果導(dǎo)體配置被構(gòu)圖(例如由于使用細(xì)引線)，透明度優(yōu)選地大于80%，更 優(yōu)選地90 % ，但是最優(yōu)選地大于99 % 。 電極可由諸如ITO的透明材料制成，或者電極可由諸如銅的不透明材料制成， 但是此不透明材料足夠薄，使得它們?cè)谡Ｊ褂脮r(shí)不可見。合適材料的實(shí)例披露于US 5218351。 圖3示出用于控制各個(gè)LED的電極圖案的實(shí)例。各個(gè)引線10至15用于控制若干 相應(yīng)LED 4。使用激光在電極材料層3中形成切口6而制作引線。該解決方案的問題在于， 引線10至15非常細(xì)，這導(dǎo)致極高的電阻，且相應(yīng)地導(dǎo)致高的電功率損耗。
本發(fā)明提供用于控制嵌入在襯底(諸如玻璃)中的多個(gè)光源(諸如LED)的備選 解決方法。對(duì)各個(gè)光源的控制使得可顯示圖像或其它動(dòng)態(tài)圖案。 本發(fā)明提供一種配置，其中提供光源電路(包括至少一個(gè)光源和控制晶體管)且 這些光源電路從相關(guān)功率連接對(duì)供給功率。至少兩個(gè)光源電路共享相同的功率連接對(duì)，使 得功率連接的數(shù)目減小且它們的尺寸可以增加。 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例。在該配置中，每個(gè)光源4具有晶體管7，晶體 管7的柵極連接到控制引線18。晶體管和光源一起形成光源電路。 每個(gè)光源4串聯(lián)在高功率軌電極(rail electrode) 10、 11、 14、 15以及共享低功率 軌電極20之間。每個(gè)高功率軌電極10、 11、 14、 15在兩個(gè)光源4之間共享，使得兩個(gè)相鄰光 源共享相同功率電極對(duì)。它們因而可以做得更寬。 在該配置中，對(duì)于數(shù)目為n個(gè)的光源，存在(n/2+l)個(gè)功率電極。如所示，這些電極 由襯底之上由劃線(score line)分割的導(dǎo)體區(qū)域定義。這些電極區(qū)域定義光源、晶體管、 以及功率和控制線之間的內(nèi)部(即，襯底上)連接。所有電極由單層定義且是非交疊的，且 在外圍應(yīng)用功率或控制信號(hào)。 與每個(gè)光源相關(guān)的晶體管7使得光源可與功率導(dǎo)體之一隔離。在所示實(shí)例中，一 對(duì)光源中的一個(gè)光源可以與高功率軌隔離且另一光源可以與低功率軌隔離，但這不是必須 的。而是，晶體管可以均與高功率軌或低功率軌相關(guān)。 每個(gè)晶體管的控制柵極連接到控制引線18。通過向控制引線18應(yīng)用電壓，晶體管 可以導(dǎo)通和截止，這進(jìn)而將接通或斷開相應(yīng)的光源4。 與圖3比較，電極引線的數(shù)目已經(jīng)減小約一半(從n+l至n/2+l)，因?yàn)閳D3中的電 極11和12已經(jīng)合并為圖4中的ll，且圖3中的電極13和14已經(jīng)合并為電極14。
還可以將電極數(shù)目減小一半以上。這通過使用相同一對(duì)功率線對(duì)更多個(gè)光源供電 來實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。 在所示實(shí)例中，三個(gè)光源電路4、7共享相同的一對(duì)功率連接(盡管三個(gè)光源電路 之一直接連接到兩個(gè)功率連接)。這組光源電路組在圖5中位于多個(gè)列內(nèi)，高功率軌位于頂 部且低功率軌位于底部。光源串聯(lián)連接在功率連接之間，每個(gè)晶體管7跨過光源4而并聯(lián) 連接。應(yīng)當(dāng)理解，"共享"功率連接意味著相同的功率連接直接或間接地用于向光源電路供 電。 因而，在圖5所示的每一列中，存在三個(gè)控制線18，每個(gè)控制線用于列中的每個(gè)光 源電路。電極區(qū)域(使用時(shí)處于中等電壓)提供在光源之間，并且定義功率連接。
6
在該配置中，電流路徑設(shè)置為經(jīng)過一連串光源4，且并聯(lián)晶體管7使得受控光源裝 置配置可被旁路。因而，晶體管7用作動(dòng)態(tài)分路。這意味著晶體管并聯(lián)連接到光源。如果 晶體管導(dǎo)通，則電流將流經(jīng)晶體管且光源保持?jǐn)嚅_。使用的晶體管優(yōu)選地是MOSFET。
在該配置中，電流獨(dú)立于光源的接通/斷開狀態(tài)而被維持在功率線之間，且不像 圖4中的型式，這可以使得多個(gè)光源鏈接在一起。 在所有實(shí)例中，晶體管被控制以周期地接通和斷開相關(guān)光源。這可用于使用占空 因數(shù)控制來降低光源強(qiáng)度。例如，通過使用50%的占空因數(shù)接通和斷開光源，光輸出強(qiáng)度將 減小到50%。優(yōu)選地，這在高頻實(shí)施，使得人眼不覺察這種強(qiáng)度調(diào)制。 在圖5的實(shí)例中，用于切換晶體管所需的參考電平介于主參考電平和晶體管的參 考電平之間，取決于列中發(fā)射光的光源數(shù)目。這是因?yàn)殡妷弘娖綄⒁蕾囉谀男┕庠唇油ê?哪些晶體管導(dǎo)通。 決定光源的時(shí)序和占空因數(shù)控制的切換命令可以通過數(shù)字電路產(chǎn)生，此數(shù)字電路
參考主功率線參考電平。電平移動(dòng)器然后可以在數(shù)字電路和晶體管之間使用，使得由數(shù)字
電路輸出的數(shù)字控制信號(hào)被轉(zhuǎn)換成合適的電壓電平以應(yīng)用于晶體管柵極。 圖5的實(shí)例中的每串光源優(yōu)選地由電流源驅(qū)動(dòng)，再次因?yàn)樗璧碾妷弘娖揭蕾囉?br> 哪些光源接通?？梢允褂们袚Q模式的電流源。 在優(yōu)選實(shí)施例中，晶體管7對(duì)于肉眼不可見。這可以通過將透明晶體管嵌在透明 封裝中來實(shí)現(xiàn)。透明晶體管是已知的且存在適用于該應(yīng)用的現(xiàn)有晶體管設(shè)計(jì)。幾乎不可見 的極小晶體管的使用是另外一種選擇。 上述實(shí)例示出光源的小陣列。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明典型地實(shí)施為嵌入在大玻璃
板中的很多LED裝置。LED之間的典型距離可以為lcm至10cm，例如約為3cm。 每個(gè)光源還可以包括單個(gè)LED或多個(gè)LED。 上述實(shí)例使用玻璃襯底，但是顯然也可以使用塑料襯底。 LED陣列和所需的控制電路可以合并到一個(gè)集成裝置中，或者它們可以使用低電 阻互連來連接。 在上面的詳細(xì)實(shí)例中，電極的數(shù)目通過在光源電路之間具有一個(gè)公共電極(低功 率軌20)而減小。當(dāng)然，電極20還可以分離為多個(gè)部分，使得每個(gè)高功率軌電極對(duì)應(yīng)于一 個(gè)低功率軌電極。這可以使得驅(qū)動(dòng)電子電路更加簡(jiǎn)單。
各種修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
權(quán)利要求
一種光輸出裝置，包括襯底配置；集成在該襯底配置的結(jié)構(gòu)內(nèi)的多個(gè)光源電路，每個(gè)光源電路包括具有兩個(gè)端子的光源裝置配置(4)和晶體管電路(7)；用于接收外部功率的一組功率連接(10，11，14，15，20)，其中每個(gè)光源電路與一對(duì)功率連接(10，11，14，15，20)相關(guān)，此一對(duì)功率連接(10，11，14，15，20)用于向該光源電路提供功率，且其中至少兩個(gè)光源電路(4，7)共享相同的一對(duì)功率連接；用于接收控制信號(hào)的一組控制連接(18)，該控制信號(hào)用于控制各個(gè)晶體管電路(7)；以及提供該功率連接、光源裝置端子和晶體管電路之間的內(nèi)部連接的一組非交疊電極(10，11，14，15，18，20)，其中每個(gè)光源裝置配置是單獨(dú)獨(dú)立可控的。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，每個(gè)光源裝置配置(4)包括單個(gè)光源裝置。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中每個(gè)晶體管電路(7)包括單個(gè)晶體管。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中每個(gè)晶體管(7)包括M0SFET。
5. 如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中每個(gè)晶體管將其柵極連接到相應(yīng)的控制連接 (18)。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中每個(gè)晶體管(7)將其源極和漏極連接到相應(yīng)的功率 連接(10， 11， 14， 15)，該源極和漏極之一通過該晶體管連接到功率連接。
7. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中共享相同功率連接對(duì)的至少兩個(gè)光源電路(4，7)串 聯(lián)連接在功率連接之間，每個(gè)晶體管(7)跨過該光源裝置配置(4)而并聯(lián)連接。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，還包括電源配置，該電源配置包括用于共享相同功率連 接對(duì)的每組光源電路(4，7)的電流源。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的裝置，還包括用于控制該晶體管電路的控制電路，其中應(yīng)用 到該晶體管的控制電平是根據(jù)哪些光源電路導(dǎo)通和哪些光源電路截止來選擇的。
10. 如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，包括使用占空因數(shù)控制來降低光源裝置的光強(qiáng) 的控制電路。
11. 如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中該功率連接之一在所有光源電路之間共享。
12. 如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中該電極包括至少半透明導(dǎo)體。
13. 如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中該光源裝置(4)包括LED裝置或一組LED裝置。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其中該光源裝置(4)或每個(gè)光源裝置(4)包括無機(jī) LED、有機(jī)LED、聚合物L(fēng)ED或激光二極管。
15. —種照明系統(tǒng)，包括如任一前述權(quán)利要求所述的光輸出裝置，以及用于控制提供到 控制電路的信號(hào)的照明控制器。
16. 如任一前述權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其中該襯底配置包括第一透明襯底(1)和 第二透明襯底(2)以及嵌入在該襯底配置中的電極配置，多個(gè)光源電路連接到該電極配 置。
17. 如權(quán)利要求16所述的照明系統(tǒng)，其中熱塑層或樹脂層提供在所述襯底之間。
18. 如權(quán)利要求16或17所述的照明系統(tǒng)，其中該電極配置由透明導(dǎo)電材料形成。
19. 如權(quán)利要求18所述的照明系統(tǒng)，其中該電極配置由透明金屬氧化物形成。
20. 如任一前述權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其中該晶體管電路的晶體管包括透明封裝 中的透明晶體管。
全文摘要
一種光輸出裝置包括襯底配置，該襯底配置包括集成到該襯底配置的結(jié)構(gòu)中的多個(gè)光源電路。每個(gè)光源電路包括具有兩個(gè)端子的光源裝置配置(4)和晶體管電路(7)。每個(gè)光源電路被供給以來自相關(guān)一對(duì)功率連接(10、11、14、15、20)的功率，且至少兩個(gè)光源電路(4,7)共享相同一對(duì)功率連接。提供用于接收外部控制信號(hào)的一組控制連接(18)，該外部控制信號(hào)用于控制晶體管電路(7)。一組非交疊電極(10，11，14，15，18，20)提供功率連接、光源裝置端子和晶體管電路之間的內(nèi)部連接，且每個(gè)光源裝置是單獨(dú)獨(dú)立可控的。
文檔編號(hào)H05B33/08GK101772798SQ200880101703
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日
發(fā)明者C·T·H·F·利登鮑姆, M·M·J·W·范赫彭, P·J·布雷默 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司