JP2004207081A

JP2004207081A - 電球型ｅｌランプ

Info

Publication number: JP2004207081A
Application number: JP2002375608A
Authority: JP
Inventors: Maki Minamoto; 真樹皆本
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】ＥＬ素子を発光体に用いた電球型ＥＬランプにおいて、耐振動・衝撃性を高める。光をバルブの曲面に垂直な全方向に取り出せるようにする。
【解決手段】透光性のガラスバルブ１と、バルブ１内に封入された発光体と、発光体に電力を供給するための点灯回路９を内蔵し、ガラスバルブ１に封着されたステム２と、バルブ１を外部のソケットに装着すると共に、ステム２の点灯回路９を介して発光体へ供給すべき電力をソケットから受電するための口金４とを含んでなり、バルブ１の内面に形成された透光性電極６と、透光性電極６の表面に形成された有機ＥＬ発光層７と、有機ＥＬ発光層７の表面に形成された金属電極８とからなる有機ＥＬ素子３を発光体とする。有機ＥＬ素子３がガラスバルブを基体としているので振動や衝撃に強い。光は、ガラスバルブ１の曲面に垂直な全方向に放射される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電球型ＥＬランプに関し、特に、発光体であるＥＬ素子を透光性のバルブの内面に直接形成した構造の電球型有機ＥＬランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子の一つであるエレクトロルミネッセント素子（ＥＬ素子）は、無機または有機の蛍光性物質の層（ＥＬ発光層）を陽極と陰極とで挟んでサンドイッチ構造にし、陽極と陰極との間に電圧を印加することで上記ＥＬ発光層に電場を加えて、エレクトロルミネッセンスの原理で発光させる素子である。ＥＬ発光層が放射した光は、陽極あるいは陰極を通して外部に取り出される。本来的には、例えば特許文献１や特許文献２にも記載されているように面光源であり、透光性の材料でできている平板あるいはシートを基体とし、その基体の上に透光性の陽極と、上記ＥＬ発光層と、陰極とを重ねて形成して、陽極から光を取り出す構造にすることが多い。そして、薄形の特徴を利用して、例えば時計や各種計器類のバックライトのような面照明の光源や、或いは平面型表示装置のディスプレイパネルなどの用途に用いられる。
【０００３】
しかしながら、平面状の構造だけでは、特に基体が柔軟性を持たない平板構造であるときは用途が限られることから、平板型以外の構造にして用途を広げる努力が試みられている。例えば上記特許文献１は、柔軟性のある金属線やガラス繊維あるいはプラスチック繊維をコアとして、そのコアの外面を金属電極層、有機ＥＬ発光層、ＩＴＯ電極層で包んで全体に柔軟性を持たせることで長尺で可撓性のある発光体にして、可搬式の局所照明装置を可能にしたり、或はパイプやダクト内の検査などに用いたり、光ファイバー通信の用途に使用する例を開示している。
【０００４】
一方で、ＥＬ素子を、例えば一般家庭で使われている白熱ランプのように、照明ランプとして手軽に用いることができるようにする試みも行われている。このようになれば、特段の電源やその電源からの受電器具あるいは設備を新たに設けることをしなくても、既に各家庭内に行き渡っている白熱ランプ用の受金（ソケット）にそのまま装着して使えるので、需要が飛躍的に増大し、量産効果によるコストダウンが期待できる。上に述べた特許文献２は、そのような、ＥＬ素子を発光体に用いた電球型照明ランプを開示している。本発明も、この電球型のＥＬランプに関わる発明である。
【０００５】
図２（ａ），（ｂ）に、特許文献２の第４図および第５図を再掲して示す。尚、以下では、図２中の符号及び名称に、特許文献２に用いられているものとは異なる符号及び名称を用いることがある。図２（ａ）を参照すると、この図に示す電球型ＥＬランプ１００は、ボール形の透明なガラスバルブ１とこれに封着された電球用のステム２とで作られる密閉空間内にＥＬ素子３Ａを封入し、ガラスバルブに口金４を装着した構造になっている。このランプは、発光体にＥＬ素子３Ａを用いている以外は一般家庭で使われている白熱ランプと同じ構造で、口金４には例えば日本工業規格で定められたものを用いているので、家庭に配線、配備されているＡＣ１００Ｖの商用電源のソケットに装着することで、簡単に点灯させることができる。
【０００６】
ＥＬ素子３Ａは白熱ランプのフィラメントに代るもので、ＥＬ素子の取出し線２１₁ ，２１₂ （これらの取出し線はそれぞれ、ＥＬ素子３Ａの図示されていない陽極、陰極に通じている）が、ステムに封着されている２本の導入線２２₁ ，２２₂ のバルブ内に入り込んでいる部分に接続され、導入線のバルブ外に出ている部分は口金４に接続されている。そこで、ランプ１を白熱ランプ用のソケットに装着すると、ＥＬ素子３Ａは口金４、ステムの導入線２２₁ ，２２₂ 、取出し線２１₁ ，２１₂ を介して電力を供給されて点灯する。
【０００７】
図２（ａ）に示すランプ１は、ＥＬ素子３Ａに平板構造のものを用いた例であるが、特許文献２は他に、図２（ｂ）に示すような、円筒構造のＥＬ素子を用いたランプを開示している。図２（ｂ）に示される電球型ランプに用いられているＥＬ素子３Ｂは、基体に可撓性のあるものを用い、発光面を表側にし非発光面を内側にして円筒にしてある。ＥＬ素子３Ｂをそのような円筒構造のものにすることで、円筒の中心軸から半径方向へ放射状に光を取り出すことができるので、図２（ａ）に示される平板構造のＥＬ素子を用いたランプに比べ光の放射範囲が広がり、照明器具としてより使いやすくなる。
【０００８】
特許文献２に係る電球型ＥＬランプのようにＥＬ素子をガラスバルブの内部に封入し、白熱ランプのような口金を装着することは、ＡＣ１００Ｖの商用電源との接続を容易にして手軽に使えるようにするという効果をもたらすのみならず、発光体であるＥＬ素子３Ａ，３Ｂの信頼性や長寿命化にも有効である。特許文献１や特許文献２にも記載されているように、一般にＥＬ素子、特に有機ＥＬ素子は水分や酸素の存在下では寿命が非常に短い。これに対し、特許文献２に係る電球型ＥＬランプにおいては、その製造過程で、ガラスバルブ１とステム２とを封着した後、ステム２に設けられている排気管５を通してガラスバルブ１内をいったん排気し、その後、その排気管５を通して、例えば窒素ガスのような不活性ガスをガラスバルブ１内に導入し、排気管を封じ切っている。この特許文献２に記載の技術によれば、ＥＬ素子３Ａ，３Ｂを外気から遮断して、水分や酸素の影響による性能劣化を防止することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１８４５８０号公報（段落［０００６］及び［０００７］、［００５１］及び［００５２］）
【特許文献２】
特開昭６４−１２４９７号公報（第２頁左上欄第６〜１０行、第３頁左下欄第２〜５行）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図２（ａ）や（ｂ）に示す電球型ＥＬランプによれば、ＡＣ１００Ｖの商用電源を点灯用の電源として使うことが簡単になって、一般家庭でも手軽に使えるようになるので、需要の拡大が期待でき、しかもＥＬ素子の高信頼性化、長寿命化ももたらされる。
【００１１】
しかしながら、図２（ａ），（ｂ）に示す従来の電球型ＥＬランプは、発光体であるＥＬ素子３Ａ，３Ｂがステムの導入線２２₁ ，２２₂ に支持されて、中空に浮いている構造になっている。従って、どうしても振動や衝撃に対して弱く、製造中や流通のいろいろな段階で故障が生じやすいし、一般家庭では製造者推奨の取扱い方法が必ずしも厳密に守られているわけではないので、思いもよらない取扱いをされて破損してしまう可能性も高い。
【００１２】
また、従来の電球型ＥＬランプにおいては光の放射方向は限られて、どうしても全天方向（ガラスバルブ１の曲面に垂直な全方向）というわけにはいかない。例えば、図２（ａ）に示される平板構造のＥＬ素子３Ａを用いたものでは、光はＥＬ素子３Ａの平面に垂直な方向にしか取り出せない。また、図２（ｂ）に示されるＥＬ素子３Ｂを円筒構造にしたランプでは、光は円筒の軸に垂直な半径方向に出射するだけで、円筒の軸の延伸方向には放射されない。つまり、図２（ｂ）に示される電球型ＥＬランプを、例えば一般家庭で白熱ランプの代わりに用いて天井のソケットに取り付けたとすると、ランプの真下は照らせないことになる。ＥＬ素子３Ｂの基体材料の可撓性の程度によって円筒の半径が大きいものしかできないときは、照明できない部分が大きくなって、非常に使いづらくなる。
【００１３】
従って、本発明は、ＥＬ素子を発光体に用いた電球型のＥＬランプにおいて、外部からの振動や衝撃に対する耐性を高めることを目的とする。
【００１４】
本発明は、また、光をバルブの曲面に垂直な全方向に取り出せるようにすることを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的は、以下の開示によって明らかにするであろう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電球型ＥＬランプは、外囲器である透光性のバルブの内面に、バルブを基体とするＥＬ素子を形成したことを特徴とし、透光性のバルブと、バルブ内に封入された発光体と、バルブ内の発光体に電力を供給するための導入線が封着されたステムと、バルブを外部のソケットに装着すると共に、前記ステムの導入線を介して前記発光体へ供給すべき電力をソケットから受電するための口金とを含んでなり、前記バルブの内面に形成された透光性の第１の電極と、前記第１の電極の表面に形成されたＥＬ発光層と、前記ＥＬ発光層の表面に形成された第２の電極とからなるＥＬ素子を前記発光体とする構造をもっている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明の一実施例に係る電球型ＥＬランプの断面を示す図１を参照して、本実施例に係る電球型ＥＬランプ１００Ａは、発光体に有機ＥＬ素子を用いたもので、透明なボール状のガラス製のバルブ１と、そのガラスバルブに封着されたステム２と、口金４とを備えていて、ガラスバルブ１とステム２とで作られる密閉空間の内部に発光体が封入されている点では、図２（ａ）や（ｂ）に示す従来の電球型ＥＬランプと同じである。しかし、発光体である有機ＥＬ素子３の構造が、全く異なっている。
【００１８】
本実施例において、ランプ１００Ａの発光体である有機ＥＬ素子３は、外囲器であるガラスバルブ１そのものを基体として、その内面に直接形成されている。具体的には、ガラスバルブ１の内面に形成した透光性の電極６と、その上に形成した有機ＥＬ発光層７と、更にその上に形成した金属電極８のサンドイッチ構造で構成されている。ガラスバルブ１の内部には、窒素ガスが封入されている。
【００１９】
ステム２は有機ＥＬ素子３を点灯させるための点灯回路９を内蔵していて、有機ＥＬ素子３の透光性電極６と金属電極８とはそれぞれ、導電線１０₁ ，１０₂ を介して、ステムに内蔵されている点灯回路の出力線１１₁ ，１１₂ に接続し、点灯回路の入力線１２₁ ，１２₂ は口金４に接続している。口金４は日本工業規格で定められた規格品で、ＡＣ１００Ｖの商用電源のソケットにねじ込んで装着することによって、１００Ｖの電源線に接続する。
【００２０】
本実施例に係る電球型有機ＥＬランプ１００Ａを照明用に用いるときは、天井から吊り下げられたり壁に取り付けられているソケットに口金４をねじ込む。すると、点灯回路９は口金４を介してＡＣ１００Ｖの供給を受け、有機ＥＬ素子３の点灯に適当な電圧、容量のＤＣ電圧に変換する。そのＤＣ電圧が導電線１０₁ ，１０₂ を通じて有機ＥＬ素子の透光性電極６と金属電極８に印加され、これにより有機ＥＬ素子３が点灯する。
【００２１】
本発明に係る電球型有機ＥＬランプにおいて、有機ＥＬ素子３はガラスバルブ１自体を基体としていて、ガラスバルブ１そのものに直接、しかも全面で支持されている。従って、外部からの振動や衝撃に対する耐性は、図２（ａ）や（ｂ）に示す従来の電球型ＥＬランプに比べて高い。しかも、発光体である有機ＥＬ素子３を、ガラスバルブ１とは別体の独立した部品として予め別に製造しておく必要がない。後述する製造方法に従って、ガラスバルブ１の内面に透光性電極６、有機ＥＬ発光層７、金属電極８を順次重ねて成膜してゆくだけで発光体を形成できるので、部品点数も少なく、製造工程も簡単である。
【００２２】
また、発光体である有機ＥＬ素子３はガラスバルブ１の内面の全体にわたって形成されているので、光はガラスバルブ１の曲面に垂直な全方向に放射される。
【００２３】
更に、本実施例に係る電球型有機ＥＬランプ１００Ａには、ガラスバルブ１の内部に不活性ガスを封入してあるので、例えば平板形のＥＬ素子に従来見られるような、金属キャップなどによる封止や特別なパッシベーション膜で素子全体を保護するというような特段の手段を講じなくても、外気中の水分や酸素による有機ＥＬ素子３の性能劣化はない。しかも、後述するように、ガラスバルブ１内に不活性ガスを充填することに特に困難なことはない。
【００２４】
本実施例に係る電球型有機ＥＬランプを製造するについては、従来公知の技術を利用することができる。図１に示す電球型ＥＬランプ１００Ａは、以下のようにして製造する。先ず、ガラスバルブ１の内面の、ステム取付け部近辺を除くほぼ全体にわたって、電極６となる透光性の導電体の膜を形成する。電極材料には例えばＩＴＯなどを用い、真空蒸着法あるいはスパッタ法などにより成膜する。
【００２５】
次に、上記透光性電極６の表面に、有機ＥＬ発光層７を形成する。よく知られているように、有機ＥＬ素子には低分子タイプのものと高分子タイプのものとがあるが、低分子タイプの場合は蒸着法やスパッタ法によって成膜する。また、高分子タイプの場合であれば、適当な溶媒に溶解させて、ディップ法などで形成する。
【００２６】
その後、更に、有機ＥＬ発光層７の表面に電極８となる金属膜を形成する。電極材には、例えばアルミニウムや金、銀などの電極材料として一般的に用いられている金属を用い、成膜には真空蒸着やスパッタなどを利用する。
【００２７】
次に、有機ＥＬ素子の透光性電極６及び金属電極８と、ステムに内蔵された点灯回路９の出力線１１₁ ，１１₂ とを導電線１０₁ ，１０₂ で接続した後、ステム２とガラスバルブ１とを封着する。有機ＥＬ素子３と点灯回路９との電気的接続は、線材１０₁ ，１０₂ を用いない他の方法によってもよい。例えば、ステム２の表面に点灯回路の出力線１１₁ ，１１₂ に接続する電極パッドを設けておいて、それらの電極パッドと透光性電極６及び金属電極８とを、機械的に面接触させることで接続するような構造にしてもよい。
【００２８】
次いで、ステム２に設けられている排気管５を通してガラスバルブ１内を真空に引き、窒素ガスを導入したのち排気管５を封じ切る。その後、口金４をガラスバルブ１に装着し、これにより点灯回路の入力線１２₁ ，１２₂ と口金４とを接続して、本実施例に係る電球型有機ＥＬランプ１００Ａを完成する。尚、ステム２には、電球型蛍光ランプに用いられている電子点灯回路内蔵のステムと同様の構造のものを用いることができる。ステムの点灯回路９には、有機ＥＬ素子３を過電圧や過電流から保護する保護回路を設けてもよい。
【００２９】
上に述べた製造過程で、ガラスバルブ１とステム２とを封着し、バルブ内を排気し、不活性ガスを導入してステムの排気管５を封じ切ることによってバルブ内に不活性ガスを充填する一連の作業や、ガラスバルブ１に口金４を装着することなどは、これまで白熱ランプの製造で広く行われてきている十分こなれた製造技術である。新たに開発しなければならない技術や方法は特になく、本発明の実施にあたって、上記の製造過程では既存の白熱ランプの製造設備をそのまま流用できる。また、点灯回路９内蔵のステムも、その製造に特に困難なことはない。既に実用化されている電球型蛍光ランプには、ＡＣ１００Ｖを電源としてこれから蛍光ランプを点灯させる電力を得るための電子点灯回路が必要であり、ステムの内部にその電子点灯回路を内蔵させた点灯回路内蔵のステムがあるので、その電球型蛍光ランプにおけるステムへの点灯回路内蔵技術を、本実施例に係る電球型ＥＬランプのステム２にも適用できる。
【００３０】
尚、本実施例において、バルブ１についてはガラス製のものを例示したが、透光性で所定の機械的強度を有するものであれば、プラスチックなど他の材料でできているものでも構わない。但し、バルブ１とステム２との封着や、ステムの排気管５の封じ切り、ガラスバルブ１への口金４の装着などに従来の白熱ランプの製造技術、設備を流用することを考慮すると、バルブ１はガラス製にすることが望ましい。バルブ１内は、減圧するだけでも有機ＥＬ素子に対する外気の影響を軽減することができるし、製造工程も原料ガスも削減できるのであるが、外気の影響軽減効果やバルブの破損防止あるいは、破損した際の安全性の点を重視するのであれば、不活性ガスを充填しておく方がよいであろう。
【００３１】
また、実施例においてはステム２に点灯回路９を内蔵させた例を述べたが、有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ発光層７の材料や膜厚などを選択することで商用電源でも点灯できるので、点灯回路９を不要としてステム２の構造を簡単にし、コスト削減を図ることができる。
【００３２】
更に、実施例においては発光体に有機ＥＬ素子を用いた例を述べたが、勿論、無機ＥＬ素子を用いることもできる。しかしながら、有機ＥＬ素子のほうが輝度も効率も高く、また低圧で駆動できるので、照明効果の点や点灯回路の簡素化などの点で、有機ＥＬ素子のほうが利用しやすいであろう。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＥＬ素子を発光体に用いた電球型ＥＬランプにおいて、外部からの振動や衝撃に対する耐性を高めることができる。
【００３４】
又、光をバルブの曲面に垂直な全方向に取り出せるようにすることができる。
【００３５】
更に、ＥＬ素子を外気から遮断するために従来使われていた金属キャップやパッシベーション膜などの特別な保護手段を不要にできる。しかも、その外気遮断構造を実現するために新しく必要になる技術や設備はなく、既存の白熱ランプの製造技術や装置、設備を流用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る電球型有機ＥＬランプの断面図である。
【図２】従来の技術に係る電球型ＥＬランプの一例及び他の例の斜視図である。
【符号の説明】
１ガラスバルブ
２ステム
３有機ＥＬ素子
４口金
５排気管
６透光性電極
７有機ＥＬ発光層
８金属電極
９点灯回路
１０₁ ，１０₂ 導電線
１１₁ ，１１₂ 点灯回路の出力線
１２Ｑ₁ ，Ｑ₂ 点灯回路の入力線

Claims

外囲器である透光性のバルブの内面に、バルブを基体とするＥＬ素子を形成したことを特徴とする電球型ＥＬランプ。
透光性のバルブと、バルブ内に封入された発光体と、バルブ内の発光体に電力を供給するための導入線が封着されたステムと、バルブを外部のソケットに装着すると共に、前記ステムの導入線を介して前記発光体へ供給すべき電力をソケットから受電するための口金とを含んでなり、
前記バルブの内面に形成された透光性の第１の電極と、前記第１の電極の表面に形成されたＥＬ発光層と、前記ＥＬ発光層の表面に形成された第２の電極とからなるＥＬ素子を前記発光体とする構造の電球型ＥＬランプ。
前記ＥＬ素子に有機ＥＬ素子を用いたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の電球型ＥＬランプ。
前記バルブ内に不活性ガスを封入したことを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の電球型ＥＬランプ。
交流１００Ｖの商用電源で点灯させるものであることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の電球型ＥＬランプ。
前記ステムに交流１００Ｖの商用電源から前記ＥＬ素子を点灯させる電力を得るための点灯回路を内蔵させたことを特徴とする、請求項５に記載の電球型ＥＬランプ。
前記ＥＬ素子への電気的過大入力に対する保護手段を設けたことを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の電球型ＥＬランプ。
請求項２に記載の電球型ＥＬランプを製造する方法であって、前記透光性のバルブの内面に前記透光性の第１の電極と、前記ＥＬ発光層と、前記第２の電極を順次形成して前記透光性のバルブを基体とするＥＬ素子を設ける過程と、
前記ＥＬ素子の第１の電極と前記ステムの一つの導入線とを接続し、ＥＬ素子の第２の電極とステムの他の導入線とを接続する過程と、
前記バルブと前記ステムとを封着する過程と、
前記ステムに設けられている排気管を通して前記バルブ内を排気したのち前記排気管を封じ切り、又は、前記バルブ内を排気し、外部から前記排気管を通して前記バルブ内に不活性ガスを所定の圧力まで導入した後、前記排気管を封じ切る過程と、
前記バルブに前記口金を装着する過程とを含む電球型ＥＬランプの製造方法。