JP2012238759A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な方式で調光率の微調整が可能な照明装置を提供する。
【解決手段】本発明の実施の形態に従う照明装置１は、電源３０と、スイッチング素子２と、ダイオード６と、コイル４と、有機ＥＬ素子１０と、抵抗１４と、制御回路２０とを含む。そして、電源３０からの三角波電流が有機ＥＬ素子１０に流れ、当該三角波電流の電流量をスイッチング素子２のオン／オフに従って調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、有機ＥＬ素子に流す電流を調整して調光する照明装置に関する。

近年、照明装置において、キャリア注入型の固体発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子）を用いることが提案されている。有機ＥＬ素子は、有機薄膜を電極で挟んだ構造をしており、電極から投入されたキャリアが有機薄膜内で再結合し、この再結合のエネルギーによって励起された有機分子が基底状態に戻るときに放出する光を利用するものである。

有機薄膜を挟む電極の少なくとも一方には、光を取り出すために透明な材料が用いられる。有機ＥＬ素子は薄型且つ軽量の発光素子が構成できる。また、有機ＥＬ素子は駆動電圧が数Ｖから数十Ｖ程度の低電圧駆動が可能であり、これまでの主流の照明手段である放電灯に比べると駆動電圧が低いので、点灯装置が安価に構成でき、薄型・軽量の照明器具への応用が期待できる。

ところで、照明装置を利用するにあたり、省電力や照明の演出性といった観点から照明装置の調光が一般に行われており、有機ＥＬ素子を用いた照明装置としても調光制御の要求が当然ある。

調光方式は大きく分けて、振幅調光方式とＰＷＭ調光方式との２つの方式がある。
振幅調光方式の場合、調光率（調光レベル）が低い場合すなわち低輝度の場合には、電流値を小さく、調光率が高くなるすなわち高輝度となるに従い、電流値を大きくする。

一方、ＰＷＭ調光方式の場合は、電流のピーク値は、調光率１００％のものと同じであるが、有機ＥＬ素子に流す電流を制御するスイッチング素子に印加するためのＰＷＭパルスのデューティ比を変化させることで調光率の調整を行う。一例として、デューティ比が２０％の場合には、調光率２０％に設定する。

例えば、この点で、特開２００７−２５１０３６号公報においては、調光率が低い場合には、ＰＷＭ調光方式を実行し、調光率が高くなる場合に振幅調光方式に切り替える方式が示されている。

特開２００７−２５１０３６号公報

しかしながら、低輝度の場合すなわち調光率が低い場合のＰＷＭパルスのデューティ比は低いため、低いデューティ比を調整するためにはＰＷＭパルスを出力するコントローラの分解能に依存することになる。したがって、調光率の微調整をしたい場合には、分解能の高いコントローラが必要となる。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、簡易な方式で調光率の微調整が可能な照明装置を提供することを目的とする。

本発明のある局面に従う照明装置は、三角波の電流を供給する三角波電流生成回路と、供給される電流に応じて発光する発光素子と、スイッチングすることにより発光素子に流れる三角波電流を調整するスイッチング素子と、調光レベルに応じたパルス信号をスイッチング素子に供給して、スイッチング素子を制御する制御回路とを備える。

好ましくは、制御回路は、パルス信号に従って三角波電流のデューティ比と三角波電流の波高値を調整する。

好ましくは、発光素子は、有機ＥＬに相当する。

本発明に従う照明装置は、スイッチングすることにより発光素子に流れる三角波電流を調整するスイッチング素子と、調光レベルに応じたパルス信号をスイッチング素子に供給して、スイッチング素子を制御する制御回路とを設けた構成である。すなわち、電流量は一定ではなく、時間とともに変化する三角波電流であるため、デューティ比の分解能が同じである場合には、ＰＷＭ調光方式よりも簡易な方式で発光素子に流れる電流量の微調整、すなわち調光率の調整が可能である。

本発明の実施の形態に従う有機ＥＬ素子を駆動する照明装置１を説明する図である。 有機ＥＬ素子の電圧−電流特性を説明する図である。 有機ＥＬ素子の電流−輝度特性を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う有機ＥＬ素子１０に流れる電流量の調整について説明する図である。 比較例である照明装置１Ｐを説明する図である。 比較例における調光制御を説明する図である。 本願の実施の形態に従う照明装置１と比較例である照明装置１Ｐとに関して、ＰＷＭパルスのオン時間に従う照明装置の輝度（調光率）を説明する図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

図１は、本発明の実施の形態に従う有機ＥＬ素子を駆動する照明装置１を説明する図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態に従う照明装置１は、電源３０と、スイッチング素子２と、ダイオード６と、コイル４と、有機ＥＬ素子１０と、抵抗１４と、制御回路２０とを含む。

図示しないが電源３０は、商用電源と接続され、直流の所定電圧を供給する直流定電圧源である。

スイッチング素子２はＭＯＳトランジスタであり、電源３０とコイル４との間に設けられる。コイル４と、有機ＥＬ素子１０と、抵抗１４とは、電源３０と接地電圧ＧＮＤとの間において直列に接続される。

ダイオード６は、アノード側が固定電圧である接地電圧ＧＮＤと接続され、カソード側は、スイッチング素子２とコイル４との接続ノードと電気的に結合される。

制御回路２０は、複数の制御端子を有しており、制御端子ＦＢ、ＣＴＲＬ、ＰＷＭ、Ｇａｔｅが設けられている。

制御回路２０の制御端子ＦＢは、抵抗１４に流れる電流を検出する端子であり、当該検出結果に基づいて有機ＥＬ素子１０に流れる電流量を調整する。

制御回路２０の制御端子ＰＷＭには、設定する調光率の値が入力される。
制御回路２０の制御端子ＣＴＲＬには、有機ＥＬ素子１０の駆動を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号が入力される。当該ＯＮ／ＯＦＦ信号の入力に従って有機ＥＬ素子１０の駆動の開始および停止が制御される。

制御回路２０の制御端子Ｇａｔｅからは、制御端子ＰＷＭに入力される設定される調光率に応じたスイッチング素子２のゲートをオン／オフするゲート駆動信号（ＰＷＭパルス）が出力される。

当該構成は、コイル４と有機ＥＬ素子１０とが直列に接続され、ダイオード６のアノード側が固定電圧である接地電圧ＧＮＤと接続され、カソード側は、スイッチング素子２とコイル４との接続ノードと電気的に結合されている構成である。電源３０から供給される直流電圧を受けて、スイッチング素子２がオンしている間は、コイル４の効果により、電流は徐々に増加しつつ有機ＥＬ素子１０に流れる。一方、スイッチング素子２のゲートをオフした後、ダイオード６からコイル４への電流への流れが生じることになる。すなわち、三角波電流が有機ＥＬ素子１０に流れ、当該三角波電流の電流量をスイッチング素子２のオン／オフに従って調整する方式となっている。

図２は、有機ＥＬ素子の電圧−電流特性を説明する図である。
図２を参照して、有機ＥＬ素子は、当該図に示されるように電圧電流特性が非線形で変化し、閾値以上の電圧で電流が流れ出すものである。

図３は、有機ＥＬ素子の電流−輝度特性を説明する図である。
図３を参照して、輝度（調光率）は電流に比例するため、有機ＥＬ素子を定電流で駆動すれば、一定の輝度で発光させることが可能となる。

図４は、本発明の実施の形態に従う有機ＥＬ素子１０に流れる電流量の調整について説明する図である。

図４を参照して、ここでは、スイッチング素子２のゲートのオン／オフに従って有機ＥＬ素子に流れる電流量の調節が行われている場合が示されている。

具体的には、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の時点でスイッチング素子２のゲートがオンからオフに切り替わった場合に三角波電流で示される電流量が有機ＥＬ素子１０にそれぞれ流れる場合が示されている。

すなわち、制御回路２０の制御端子Ｇａｔｅからは、ＰＷＭパルスが出力されて、当該ＰＷＭパルスのデューティ比を調整することにより三角波電流を流すためのオン時間および時間に従って変化する三角波電流の波高値を調整する。

図５は、比較例である照明装置１Ｐを説明する図である。
図５を参照して、照明装置１Ｐは、電源３０と、コイル２２と、ダイオード１６と、電源用ＦＥＴ２４と、コンデンサ１８と、有機ＥＬ素子１０と、ＰＷＭ用ＦＥＴ１２と、抵抗１４と、制御回路２０Ｐとを含む。

図示しないが電源３０は、商用電源と接続され、直流の所定電圧を供給する直流定電圧源であり、所定電圧を供給する。

コイル２２と、ダイオード１６と、有機ＥＬ素子１０と、ＰＷＭ用ＦＥＴ１２と、抵抗１４とは、電源３０と接地電圧ＧＮＤとの間において直列に接続される。

電源用ＦＥＴ２４はＭＯＳトランジスタであり、コイル２２とダイオード１６との接続ノードと接地電圧ＧＮＤとの間に接続される。ゲートは、制御回路２０Ｐの制御端子Ｇａｔｅからの信号の供給を受ける。

ダイオード１６は、アノード側がコイル２２の一端と接続され、カソード側は有機ＥＬ素子１０と接続される。

コンデンサ１８は、ダイオード１６と有機ＥＬ素子１０との間の接続ノードと接地電圧ＧＮＤとの間に接続される。

制御回路２０Ｐは、複数の制御端子を有しており、制御端子ＦＢ、ＰＷＭ＿ＯＵＴ、ＣＴＲＬ、ＰＷＭ、Ｇａｔｅが設けられている。

制御回路２０Ｐの制御端子ＦＢは、抵抗１４に流れる電流を検出する端子であり、当該検出結果に基づいて有機ＥＬ素子１０に流れる電流量を調整する。

制御回路２０Ｐの制御端子ＰＷＭには、設定する調光率の値が入力される。
制御回路２０Ｐの制御端子ＣＴＲＬには、有機ＥＬ素子１０の駆動を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号が入力される。当該ＯＮ／ＯＦＦ信号の入力に従って有機ＥＬ素子１０の駆動の開始および停止が制御される。

制御回路２０Ｐの制御端子Ｇａｔｅからは、電源用ＦＥＴ２４のゲートをオン／オフする信号が出力される。

制御回路２０Ｐの制御端子ＰＷＭ＿ＯＵＴからは設定された調光率に応じたＰＷＭパルスが出力される。

当該構成は、コイル２２とダイオード１６とが直列に接続され、ダイオード１６と有機ＥＬ素子１０との接続ノードと接地電圧ＧＮＤとの間にコンデンサ１８が設けられる構成である。すなわち、一般的な昇圧回路の構成であり、電源用ＦＥＴ２４のゲートを適切なタイミングでオン／オフすることにより平滑され、昇圧された定電圧を有機ＥＬ素子１０に印加することが可能である。そして、制御端子ＰＷＭ＿ＯＵＴからの調光率に応じたＰＷＭパルスに従ってＰＷＭ用ＦＥＴ１２のオン／オフを実行することにより有機ＥＬ素子１０に流れる電流を調整する。

図６は、比較例における調光制御を説明する図である。
図６を参照して、ＰＷＭ用ＦＥＴ１２のゲートに印加するＰＷＭパルスのデューティ比を調整して、有機ＥＬ素子１０に流れる電流量を調整することにより調光率を制御する方式が示されている。

ここで、比較例に示されるように電流量が一定で、デューティ比を調整して有機ＥＬ素子１０に流れる電流量を調整する方式の場合、ＰＷＭパルスを出力するコントローラの分解能が低い場合には微調整が難しい。

一方、図４に示されるように電流量が一定ではなく三角波電流が有機ＥＬ素子１０に供給され、その流れる電流をスイッチング素子２のオン／オフにより調整する図１の構成の場合には、デューティ比の分解能が同じ構成の場合には、当該構成の場合の方が電流量の微調整が可能である。すなわち、簡易な方式で調光率の微調整が可能である。

図７は、本願の実施の形態に従う照明装置１と比較例である照明装置１Ｐとに関して、ＰＷＭパルスのオン時間に従う照明装置の輝度（調光率）を説明する図である。

図７に示されるように、ＰＷＭパルスの同じオン時間において、ＰＷＭ調光方式の場合よりも、三角波電流を制御する方式の場合の方が輝度の変化が小さいことが示されている。

したがって、ＰＷＭパルスの分解能を変更して、高分解能のＰＷＭパルスを出力する必要はなく、三角波電流を用いることにより微調整が可能な照明装置を実現することが可能である。

なお、本発明の実施の形態に従う方式は、有機ＥＬ素子１０に三角波電流を供給するため調光率（輝度）が低下する可能性があるため、例えば、調光率が低い場合には、三角波電流による調光制御を実行し、調光率が高い場合には、通常のＰＷＭ調光制御に切り替えるようにしても良い。

なお、本例においては、有機ＥＬ素子１０に流れる電流として三角波電流である場合について説明したが、当該三角波電流には、例えばノコギリ波のような電流や、あるいはこれらに近似した電流さらには、時間とともに波高値が変化する電流も含まれるものとする。

また、本発明の実施の形態に従う照明装置１は、図５の構成と比較して部品点数も少ない点で簡易な構成で実現可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 照明装置、２ スイッチング素子、４，２２ コイル、６，１６ ダイオード、１０ 有機ＥＬ素子、１２ ＰＷＭ用ＦＥＴ、１４ 抵抗、２０，２０Ｐ 制御回路、２４ 電源用ＦＥＴ、３０ 電源。

Claims (3)

1. 三角波の電流を供給する三角波電流生成回路と、
   供給される電流に応じて発光する発光素子と、
   スイッチングすることにより前記発光素子に流れる前記三角波電流を調整するスイッチング素子と、
   調光レベルに応じたパルス信号を前記スイッチング素子に供給して、前記スイッチング素子を制御する制御回路とを備える、照明装置。
2. 前記制御回路は、前記パルス信号に従って前記三角波電流のデューティ比と前記三角波電流の波高値を調整する、請求項１記載の照明装置。
3. 前記発光素子は、有機ＥＬに相当する、請求項１または２記載の照明装置。

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