JP2007265806A

JP2007265806A - 照明装置

Info

Publication number: JP2007265806A
Application number: JP2006089568A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Okamoto; 太志岡本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】電磁ノイズ等の雑音を低減することのできる有機ＥＬ素子を用いた照明装置を提供する。
【解決手段】４つの有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄを並列に接続して成る発光部１と、発光部１に駆動電圧を供給する点灯装置とから成る照明装置であって、点灯装置は、所望の直流電圧を出力する直流電源手段２と、直流電源手段２から有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄへの直流電圧の印加を個別に入／切する制御手段３とを備え、制御手段３は、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄの各々の点灯時間が互いに重ならないように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源として有機ＥＬ素子を用いた照明装置に関する。

近年、薄型の固体発光素子として有機ＥＬ素子の研究が盛んである。有機ＥＬ素子は、有機化合物からなる薄膜の発光層を電極で挟持した構成で、電極間に電流を供給すると発光する素子である。有機ＥＬ素子は薄型かつ軽量の発光素子が構成でき、また駆動電圧が数Ｖから十数Ｖ程度と従来主流の光源である放電灯と比べて駆動電圧が低いため、点灯装置を安価に構成でき、薄型かつ軽量の照明装置への応用が期待できる。このような有機ＥＬ素子等の固体発光素子を用いた照明装置として、例えば特許文献１に記載されているようなものがある。

特許文献１には、液晶ディスプレイのバックライトに発光ダイオードを用いた照明装置における、発光ダイオードを駆動するための低視覚ノイズパルス幅変調照明コントロール回路について記載されている。この低視覚ノイズパルス幅変調照明コントロール回路は、発光ダイオードの照明を設定する照明コントロールパルス信号のデューティ比又は周波数を変えて平均のデューティ比と周波数を保持することで、パルス幅変調による視覚ノイズ干渉を低減するものである。
特開２００５−１７３５２３号公報

しかしながら、上記従来例は、照明コントロールパルス信号のデューティ比を予め定められた範囲内で変化させることで照明コントロールパルス信号と液晶ディスプレイの水平及び垂直のスキャン信号との干渉を防ぐものであって、急峻な電流変化によって生じる雑音（例えば、電磁ノイズ等）の増大を防ぐことができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、電磁ノイズ等の雑音を低減することのできる有機ＥＬ素子を用いた照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、複数の有機ＥＬ素子が並列に接続されて成る発光部と、発光部に駆動電圧を供給する点灯装置とから成る照明装置であって、点灯装置は、所望の直流電圧を出力する直流電源手段と、直流電源手段から各有機ＥＬ素子への直流電圧の印加を個別に入／切する制御手段とを備え、制御手段は、有機ＥＬ素子が点灯するタイミングを各々ずらすように制御することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御手段は、各有機ＥＬ素子の点灯時間が互いに重ならないように制御することを特徴とする。

請求項３の発明は、上記目的を達成するために、複数の有機ＥＬ素子が並列に接続されて成る発光部と、発光部に駆動電圧を供給する点灯装置から成る照明装置であって、点灯装置は、位相が互いに異なる多相の交流電圧を出力する多相交流電源を備え、多相交流電源の各相電圧が互いに異なる有機ＥＬ素子に印加されることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、点灯装置は、多相交流電源の各相電圧を整流する整流手段を備えたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３の発明において、各有機ＥＬ素子への供給電圧のレベルをそれぞれ制御する電圧制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、複数の有機ＥＬ素子が並列に接続されて成る発光部と、発光部に駆動電圧を供給する点灯装置とから成る照明装置であって、点灯装置は、所望の直流電圧を出力する直流電源手段と、直流電源手段から各有機ＥＬ素子への直流電圧の印加を個別に入／切する制御手段とを備え、制御手段は、有機ＥＬ素子が点灯するタイミングを各々ずらすように制御するので、点灯装置から発光部へと供給される入力電流の時間に対する電流変化を小さくすることができ、したがって急峻な電流変化によって生じる電磁ノイズ等の雑音を低減することができる。

請求項２の発明によれば、制御手段は、各有機ＥＬ素子の点灯時間が互いに重ならないように制御するので、電流変化をさらに小さくすることができ、雑音をより低減することができる。

請求項３の発明によれば、複数の有機ＥＬ素子が並列に接続されて成る発光部と、発光部に駆動電圧を供給する点灯装置から成る照明装置であって、点灯装置は、位相が互いに異なる多相の交流電圧を出力する多相交流電源を備え、多相交流電源の各相電圧が互いに異なる有機ＥＬ素子に印加されるので、発光部には互いに位相の異なる相電流が流れ、その相電流によって生じる雑音を位相が異なることで互いに打ち消すので、全体として雑音を低減することができる。

請求項４の発明によれば、点灯装置は、多相交流電源の各相電圧を整流する整流手段を備えたので、全体として雑音を低減すると共に有機ＥＬ素子の発光に寄与する順方向電圧のみを有機ＥＬ素子に印加することができる。

請求項５の発明によれば、各有機ＥＬ素子への供給電圧のレベルをそれぞれ制御する電圧制御手段を備えたので、全体として雑音を低減すると共に所望の電圧を有機ＥＬ素子に供給することができる。

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、複数（図示では４つ）の有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄを並列に接続して成る発光部１と、発光部１に駆動電圧を供給する点灯装置とから成る照明装置であって、点灯装置は、所望の直流電圧を出力する直流電源手段２と、直流電源手段２から有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄへの直流電圧の印加を個別に入／切する制御手段３とを備えている。

発光部１の有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄは、規定の方向に直流電圧を印加されることで発光するもので、直流電源手段２から出力される直流電圧によって駆動される。また、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄは、図２に示すように、それぞれリーク抵抗ＲＬ、直列等価抵抗Ｒｓ、等価容量Ｃ１を並列に接続した等価回路で示される。また、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄを複数並列に接続する場合は、素子への突入電流が他の素子の立ち上がり特性や光出力特性にも影響を及ぼすため、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄにそれぞれ抵抗Ｒ１を直列に接続することで、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄへの突入電流を抑制することができる。尚、抵抗Ｒ１の代わりにインダクタンスＬ１を用いてもよい。
直流電源手段２は、図示していないが、整流回路と降圧コンバータ回路とから構成されており、交流電源からの交流電圧をダイオードブリッジから成る整流回路を用いて全波整流し、整流された脈流電圧を降圧コンバータ回路を用いて所定の大きさの直流電圧に降圧する。本実施形態では、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄを駆動させるのに必要な電圧（駆動電圧）を常に出力するようにしている。尚、整流回路のダイオードブリッジ、降圧コンバータ回路の回路構成は周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
制御手段３は、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄとそれぞれ直列に接続されるＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を個別に制御する制御回路３ａとから成る。制御回路３ａは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に制御信号を与えることでスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフを交互に切り替え、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４とそれぞれ直列に接続される有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄに直流電圧を間欠的に印加する。また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンデューティー比を各々可変的に制御する、すなわちＰＷＭ制御をすることで有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄの光出力を変化させることができ、所望の輝度を得ることができるようになっている。
以下、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４にそれぞれ与えられる制御信号の波形及び各有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄを流れる電流波形について図２を用いて説明する。尚、同図において、上段から順にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に与えられる制御信号の波形、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄに流れる電流波形、点灯装置から発光部１へ供給される入力電流（有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄに流れる電流ｉ１〜ｉ４を併せた全電流）Ｉの波形を示す。同図に示すように、スイッチング素子１ａ〜１ｄのオン時間を互いに重ならないように制御回路３ａから制御信号を与えることで、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｄに重なった電流が流れず、入力電流Ｉはほぼ一定となる。したがって、急峻な電流変化により生じる配線容量から外部への雑音を低減することができる。さらに、直流電源手段２に過負荷となる電流が流れることがないので、直流電源手段２の電源容量を小さくすることができる。尚、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン時間は、理想的には全く重ならない方が望ましいが、多少重なっても上記の雑音を低減する効果を得ることができる。

（実施形態２）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図３に示すように、位相が互いに異なる多相の交流電圧を出力する多相交流電源（本実施形態では三相交流電源５）を電源とし、三相交流電源５の各相電圧Ｅ１〜Ｅ３がそれぞれ整流手段４を介して複数（図示では３つ）の有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃに印加されるように構成されている。
整流手段４は、ダイオードＤ０、抵抗Ｒ０、コンデンサＣ０とから成り、交流電圧をダイオードＤ０で整流し、コンデンサＣ０によって平滑することで相電圧Ｅ１〜Ｅ３を直流電圧に変換する。尚、本実施形態の整流手段４は交流電圧を整流及び平滑しているが、上記構成に限定されるものではなく、交流電圧を整流できるものであればよい。
上述のように、三相交流電源５を用いることで、電源から有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃに対して位相が互いに異なる電流がそれぞれ出力される。したがって、電界及び磁界による雑音が互いに打ち消しあうので、同一位相の電流を供給する場合に比べて雑音のベクトル和が小さくなり、全体として雑音を低減することができる。また、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃに整流手段４をそれぞれ接続することで、発光に寄与する順方向電圧のみを印加することができる。

（実施形態３）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図４（ａ）に示すように、単相の交流電源ＰＳに変換手段６及び三相交流生成手段７を接続することで互いに位相の異なる三相交流電圧を生成し、各相に降圧コンバータ回路８を介して３つの有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃをそれぞれ接続することで有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃに直流電圧を供給している。

変換手段６は、例えばダイオードブリッジ回路及び平滑コンデンサから構成され、交流電源ＰＳからの交流電圧をダイオードブリッジ回路で整流し、整流された脈流電圧を平滑コンデンサによって平滑化することで直流電圧を出力する。

三相交流生成手段７は、コンデンサＣ２及びインダクタンスＬ１の並列回路にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をそれぞれ直列に接続して成るインバータ回路７ａ〜７ｃと、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３を個別に制御する位相制御回路７ｄとから構成される。位相制御回路７ｄは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３各々に制御信号を与えることでスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のオン／オフを交互に切り替えるもので、互いに１２０度の位相差を持つようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のオン／オフを交互に切り替えることで、図４（ｂ）に示すように、互いに位相が１２０度異なる相電圧Ｅ１〜Ｅ３をインバータ回路７ａ〜７ｃからそれぞれ出力させる。尚、変換手段６及び三相交流生成手段７は上記構成に限定されるものではなく、単相交流電圧から三相交流電圧を生成するものであればよい。

降圧コンバータ回路８は、インダクタンスＬ２、トランスＴ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ３から成り、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃとそれぞれ接続されている。各降圧コンバータ回路８は、三相交流生成手段７から出力される相電圧Ｅ１〜Ｅ３を受けて、トランスＴ１で有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃの駆動電圧まで降圧し、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ３によって整流及び平滑することで有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃに直流電圧を供給する。尚、降圧コンバータ回路８は上記構成に限定されるものではなく、例えばスイッチング・コンバータのように、ＰＷＭ制御によって所望のレベルの直流電圧を出力する電圧制御手段を設けた回路構成でもよい。

上述のように、単相交流電源ＰＳから変換手段６及び三相交流生成手段７を用いて三相交流電圧を生成するので、実施形態２と同様に、電界及び磁界による雑音が互いに打ち消しあうので、同一位相の電流を供給する場合に比べて雑音のベクトル和が小さくなり、全体として雑音を低減することができる。また、降圧コンバータ回路８を用いることで、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃに発光に寄与する順方向電圧のみを供給することができる。

ところで、有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃとして、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の互いに発光色の異なるものを用いてもよい。この場合、電圧制御手段によって各有機ＥＬ素子１ａ〜１ｃへの供給電圧のレベルを制御することで、ＲＧＢの出力を制御して多様な色を表現することが可能である。

本発明の第１の実施形態の照明装置の回路図である。同上の動作説明図である。本発明の第２の実施形態の照明装置を示す回路図である。本発明の第３の実施形態の照明装置を示す図で、（ａ）は回路図で、（ｂ）はインバータ回路の出力の位相関係を示す図である。

符号の説明

１発光部
１ａ〜１ｄ有機ＥＬ素子
２直流電源手段
３制御手段
３ａ制御回路
Ｑ１〜Ｑ４スイッチング素子
４変換手段
５三相交流電源（多相交流電源）

Claims

複数の有機ＥＬ素子が並列に接続されて成る発光部と、発光部に駆動電圧を供給する点灯装置とから成る照明装置であって、点灯装置は、所望の直流電圧を出力する直流電源手段と、直流電源手段から各有機ＥＬ素子への直流電圧の印加を個別に入／切する制御手段とを備え、制御手段は、有機ＥＬ素子が点灯するタイミングを各々ずらすように制御することを特徴とする照明装置。
前記制御手段は、各有機ＥＬ素子の点灯時間が互いに重ならないように制御することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
複数の有機ＥＬ素子が並列に接続されて成る発光部と、発光部に駆動電圧を供給する点灯装置から成る照明装置であって、点灯装置は、位相が互いに異なる多相の交流電圧を出力する多相交流電源を備え、多相交流電源の各相電圧が互いに異なる有機ＥＬ素子に印加されることを特徴とする照明装置。
前記点灯装置は、多相交流電源の各相電圧を整流する整流手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の照明装置。
前記点灯装置は、各有機ＥＬ素子への供給電圧のレベルをそれぞれ制御する電圧制御手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の照明装置。