JP2014134580A - 発光装置及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御部の温度が上昇して発光素子の寿命が短くなることを抑制する。
【解決手段】発光部１００は、例えば有機ＥＬやＬＥＤなどの発光素子を有している。制御部２００は、発光部１００に供給する電力を制御する。詳細には、制御部２００は、制御部２００によって制御される電力である制御電力の上限値を発光部１００の累積発光時間に基づいて設定し、設定した上限値に基づいて制御電力を制御する。例えば制御部２００は、発光部１００の累積発光時間が長くなるにつれて、制御電力の上限値を大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及び制御装置に関する。

発光素子の一つに、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機ＥＬ素子（organic electroluminescence display）がある。これらの発光素子は、累積発光時間が長くなると発光効率が低下する。これに対して例えば特許文献１には、光量の低下分を補うために、発光素子に供給する電流を、総使用時間に応じて増加させることが記載されている。

特開２０１０−２０６０８５号公報

発光装置は、発光素子に供給される電流を制御する制御部を有している。発光装置における発熱量は、この制御部からの発熱量が多い。一方、発光素子は、温度が高くなると劣化速度が速くなる場合が多い。このため、発光素子の劣化を抑制するためには、制御部からの発熱量を抑制する必要がある。

本発明が解決しようとする課題としては、発光素子の寿命が短くなることを抑制することが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、発光素子を有する発光部と、
前記発光部に供給する電力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記制御部によって制御される電力である制御電力の上限値を前記発光部の累積発光時間に基づいて設定し、設定した上限値に基づいて前記制御電力を制御する発光装置である。

請求項８に記載の発明は、発光部の発光を制御する制御部であって、
前記制御部によって制御される電力である制御電力の上限値を前記発光部の累積発光時間に基づいて設定し、設定した上限値に基づいて前記発光部の発光を制御する制御装置である。

実施形態に係る発光装置の機能構成を示す図である。 制御部が行う制御電力の制御方法を説明するための図である。 実施例１に係る発光装置の機能構成を示す図である。 発光部が有する発光素子の構造の一例を示す断面図である。 制御部が行う電力制御の一例を示すフローチャートである。 実施例２における制御部による電力の制御方法を説明するための図である。 実施例３における制御部による電力の制御方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

なお、以下に示す説明において、発光装置１０の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。発光装置１０の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

図１は、実施形態に係る発光装置１０の機能構成を示す図である。実施形態に係る発光装置１０は、例えば照明装置やディスプレイであり、発光部１００及び制御部２００を備えている。発光部１００は、例えば有機ＥＬやＬＥＤなどの発光素子を有している。制御部２００は、発光部１００に供給する電力を制御する。詳細には、制御部２００は、制御部２００によって制御される電力である制御電力の上限値を発光部１００の累積発光時間に基づいて設定し、設定した上限値に基づいて制御電力を制御する。例えば制御部２００は、発光部１００の累積発光時間が長くなるにつれて、制御電力の上限値を大きくする。

なお、発光装置１０には、最大定格電力が設定されている。そして発光装置１０は、制御部２００のほかに、電力保護回路を有している。この電力保護回路は、発光部１００に供給される電力が最大定格電力を超えたときに、発光部１００に供給される電力を下げる（又は０にする）機能を有している。

図２は、制御部２００が行う制御電力の制御方法を説明するための図である。制御部２００は、最大定格電力以下の範囲内で、制御電力の上限値を設定する。そして制御部２００は、発光部１００の累積発光時間が長くなるにつれて、制御電力の上限値を大きくする。制御電力の上限値は、累積発光時間を変数とした一次関数になっていても良いし、一次以外の関数であっても良い。本図に示す例では、制御電力の上限値は、累積発光時間が設計寿命となるタイミングで最大定格電力となるように設定されている。

制御部２００は、発光部１００を発光させるとき、発光部１００の発光素子に供給する電流を制御することにより、発光部１００の発光強度(輝度)を制御する。このとき、発光部１００に供給する電力（制御電力）が上限値を超えないようにする。なお、本図に示す例において、発光部１００に供給される電力は、累積発光時間が長くなるにつれて大きくなっている。これは、例えば、制御部２００が発光部１００に供給する電流を一定値に保った場合においても、発光部１００が有する発光素子の抵抗又はインピーダンスが、累積発光時間が長くなるにつれて大きくなっているためである。なお、制御部２００は、累積発光時間が長くなるにつれて発光部１００に供給する電流を大きくしても良い。このようにすると、発光部１００の発光素子が劣化しても、発光部１００の輝度が低下することを抑制できる。

次に、実施形態の作用及び効果について説明する。発光部１００が有する発光素子の劣化速度は、使用時の温度が高くなるにつれて速くなる。これに対して実施形態によれば、制御部２００は、発光部１００の累積発光時間に基づいて制御電力の上限値を設定している。このため、累積発光時間が短い場合、制御部２００は制御電力の上限値を小さくすることができる。これにより、累積発光時間が短い場合、制御部２００からの発熱量が大きくなることを抑制でき、その結果、発光素子の寿命が短くなることを抑制できる。

また図２に示す例では、発光部１００の累積発光時間が長くなるにつれて、制御電力の上限値を大きくしている。このため、発光部１００の累積発光時間が長くなり、発光部１００が有する発光素子の抵抗又はインピーダンスが大きくなった場合でも、発光部１００に供給する電力が通常の発光状態で上限値に達することを抑制できる。

（実施例１）
図３は、実施例１に係る発光装置１０の機能構成を示す図である。本実施例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて、実施形態に示した発光装置１０と同様の構成である。

まず、制御部２００は、発熱源として、トランジスタなどの電力制御素子を有している。そして制御部２００は、累積発光時間記憶部２０２に、発光部１００の累積発光時間を記憶させている。

また、制御部２００は、アダプタ２０を介して外部電源に接続している。外部電源が交流電源である場合、アダプタ２０は、交流−直流変換機能と、直流電圧の変換機能とを有している。また外部電源が直流電源である場合、アダプタ２０は、直流電圧の変換機能を有している。すなわち制御部２００は、アダプタ２０から、一定の直流電圧を供給されている。

発光部１００が有する発光素子は、面発光素子であり、その抵抗又はインピーダンスは、累積発光時間が長くなるにつれて大きくなる。そして制御部２００は、発光部１００に予め定められた電流が供給されるように、発光素子の抵抗又はインピーダンスが上がるにつれて、発光部１００に印加する電圧を上げる。なお、上記した発光部１００に供給される電流は、累積発光時間によらず一定であっても良いし、累積発光時間が長くなるにつれて上がるように、予め定められていても良い。

そして制御部２００は、発光部１００に供給している電力を算出する機能を有している。例えば制御部２００は、発光部１００に印加している電圧と、発光部１００に供給している電流を用いて算出する。制御部２００は、算出した電力が制御電力の上限値を超えないように、発光部１００に供給する電力を制御する。

なお、制御部２００は、累積発光時間を制御電力の上限値に変換するためのデータを予め有している。このデータはテーブル形式あっても良いし、関数であっても良い。また、このデータは、発光装置１０のうち最も温度が高い部分の温度（例えば制御部２００の近傍）が、発光装置１０の使用者に対して保証している温度を超えないように設定されている。

図４は、発光部１００が有する発光素子の構造の一例を示す断面図である。本図に示す例において、発光素子は有機ＥＬであり、透光性基板１１０、第１電極１２０、補助電極１２２、隔壁１３０、有機機能層１４０、及び第２電極１５０を備えている。

透光性基板１１０は、例えばガラス基板であるが、樹脂基板や樹脂フィルムであっても良い。

第１電極１２０は、例えばＩＴＯ（Indium Thin Oxide）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などによって形成された透明電極である。ただし、第１電極１２０は、光が透過する程度に薄い金属薄膜であっても良い。

補助電極１２２は、第１電極１２０よりも抵抗が低い材料、例えばＡｌやＡｇなどの金属によって形成されている。補助電極１２２は、第１電極１２０の見かけ上の抵抗を下げる機能を有している。

隔壁１３０は、有機機能層１４０が形成される領域を複数の領域に分割している。隔壁１３０は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂であり、露光及び現像されることによって、所望のパターンに形成される。なお、隔壁１３０はポリイミド以外の樹脂、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂であっても良い。

有機機能層１４０は、少なくとも正孔注入層１４２、発光層１４６、及び電子注入層１４８を有している。本図に示す例では、正孔注入層１４２と発光層１４６の間には、正孔輸送層１４４が設けられている。有機機能層１４０を構成する各層は、蒸着法により形成されていても良いし、塗布法（インクジェット法を含む）で形成されていても良い。また有機機能層１４０の各層のうち少なくとも一層は、他とは異なる方法で形成されていてもよい。

そして、有機機能層１４０のうち少なくとも発光層１４６は、隔壁１３０によって複数の領域に分割されている。隣り合う発光層１４６は、互いに異なる発光スペクトル、例えば互いに異なる最大ピーク波長を有している。具体的には、発光層１４６としては、赤色の光を発光する層、緑色の光を発光する層、及び青色を発光する層が、繰り返し配置されている。このため、発光装置１０は、平面視で、赤色の光を発光する線状の領域、緑色の光を発光する線状の領域、及び青色を発光する線状の領域が繰り返し配置されていることになる。そして制御部２００は、電流を供給する第２電極１５０を選択することにより、発光装置１０を所望の色調で発光させることができる。

第２電極１５０は、例えばＡｌやＡｇなどの金属によって形成されている。

なお、本図に示す例では、第１電極１２０は、上記した複数の線状の領域の全てに共通な電極として形成されている。ただし、第２電極１５０が上記した複数の線状の領域の全てに共通な電極として形成されていても良い。この場合、第１電極１２０は、複数の線状の領域別に分割されていても良いし、本図に示すように、全ての領域に共通な電極のままであってもよい。その他に、発光部１００が有する発光素子の構造は、様々な変形が可能である。

図５は、制御部２００が行う電力制御の一例を示すフローチャートである。制御部２００は、図５に示す処理を一定時間毎に行う。

まず制御部２００は、発光部１００の累積発光時間を累積発光時間記憶部２０２から読み出し（ステップＳ１０）、読み出した累積発光時間を用いて制御電力の上限値を設定する（ステップＳ２０）。また制御部２００は、現在発光部１００に供給している電力（すなわち発光部１００の消費電力）を算出する（ステップＳ３０）。

そして制御部２００は、ステップＳ３０で算出した電力がステップＳ２０で算出した上限値を超えている場合、発光部１００に供給する電力を、ステップＳ２０で算出した電力となるように制御する。なお、ステップＳ３０で算出した電力がステップＳ２０で算出した上限値を超えていない場合、制御部２００は、現在の制御をそのまま続ける（ステップＳ４０）。すなわち制御部２００は、ステップＳ３０で算出した電力とステップＳ２０で算出した上限値のうち低いほうに、発光部１００に供給する電力を合わせる。発光部１００に供給する電力を小さくする場合、制御部２００は、発光部１００に供給する電流を小さくすることにより、制御部２００を流れる電流量を小さくする。

例えば制御部２００は、ステップＳ３０で算出した電力がステップＳ２０で算出した上限値を超えない限りにおいて、発光部１００に供給する電流を一定の大きさに制御する。そしてステップＳ３０で算出した電力がステップＳ２０で算出した上限値を超えた場合、制御部２００を流れる電流量を小さくする。具体的には、制御部２００は、発光部１００に供給する電流を小さくする。このため、発光部１００の輝度は一様に下がる。

本実施例によれば、実施形態と同様の効果を得ることができる。また、制御部２００は、発光部１００に現在供給している電力と、設定された上限値と、のうち小さいほうに、発光部１００に供給する電力を合わせる。従って、発光部１００に供給する電力が上限値を超えることを、高い精度で抑制できる。

特に発光部１００に供給する電流を一定の大きさに制御することを原則にしている場合、本実施例のようなフィードバックをかけないと、発光部１００に供給する電力が大きくなりすぎて制御部２００からの発熱量が大きくなりすぎる可能性がある。本実施例では、このような制御を行っている場合でも、発光部１００に供給する電力が上限値を超えることを、高い精度で抑制できる。

また、発光装置１０のうち最も温度が高い部分の温度（例えば制御部２００の近傍）が、発光装置１０の保証温度を超えないように、制御部２００における制御電力の上限値が設定されている場合、発光装置１０の温度がこの保証温度を超える可能性を低くすることができる。

（実施例２）
実施例２に係る発光装置１０は、制御部２００による電力の制御方法を除いて、実施例１に係る発光装置１０と同様の構成である。

図６は、本実施例における制御部２００による電力の制御方法を説明するための図である。本実施例において、制御部２００はＰＷＭ（pulse width modulation）制御によって発光部１００に供給する電力を制御している。そして制御部２００は、図５のステップＳ４０において、ステップＳ３０で算出した電力がステップＳ２０で算出した上限値を超えた場合、電流を流している時間の比率を下げる（デューティ比を下げる）ことにより、制御部２００を流れる電流量を下げる。なお、制御部２００によるＰＷＭ制御の周波数は、例えば３０Ｈｚ以上であるのが好ましい。

本実施例によっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

（実施例３）
実施例３に係る発光装置１０は、制御部２００による電力の制御方法を除いて、実施例１に係る発光装置１０と同様の構成である。

図７は、本実施例における制御部２００による電力の制御方法を説明するための図である。本実施例において、発光部１００は、発光面積が可変になっている。そして制御部２００は、図５のステップＳ４０において、ステップＳ３０で算出した電力がステップＳ２０で算出した上限値を超えた場合、発光部１００の発光面積を狭くすることにより、制御部２００を流れる電流量を下げる。例えば図７に示す例では、発光部１００は、複数の発光領域１０２を有している。そして制御部２００は、電流を供給する発光領域１０２の数を減らすことにより、制御部２００を流れる電流量を下げる。なお、例えば発光部１００の発光素子が図４に示す構造を有していた場合、制御部２００は、電流を供給する第２電極１５０の数を減らすことにより、制御部２００を流れる電流量を下げてもよい。

本実施例によっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 発光装置
２０ アダプタ
１００ 発光部
１０２ 発光領域
１１０ 透光性基板
１２０ 第１電極
１２２ 補助電極
１３０ 隔壁
１４０ 有機機能層
１４２ 正孔注入層
１４４ 正孔輸送層
１４６ 発光層
１４８ 電子注入層
１５０ 第２電極
２００ 制御部
２０２ 累積発光時間記憶部

Claims (8)

1. 発光素子を有する発光部と、
   前記発光部に供給する電力を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記制御部によって制御される電力である制御電力の上限値を前記発光部の累積発光時間に基づいて設定し、設定した上限値に基づいて前記制御電力を制御する発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置において、
   前記制御部は、前記累積発光時間が長くなるにつれて、前記上限値を大きくする発光装置。
3. 請求項２に記載の発光装置において、
   前記発光部が消費する消費電力を測定する消費電力測定部を備え、
   前記制御部は、前記消費電力測定部の測定値と前記上限値のうち値が低いほうに基づいて前記発光部の発光を制御する発光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記発光部は、前記累積発光時間が長くなるにつれて抵抗又はインピーダンスが上昇し、
   前記制御部は、
   前記制御電力が前記上限値以下の場合は、前記発光部に供給する電流を一定の大きさに制御し、
   前記制御電力が前記上限値を超えた場合は、前記制御部が制御する電流量を小さくすることで、前記制御電力を前記上限値以下にする発光装置。
5. 請求項４に記載の発光装置において、
   前記制御部は、前記制御電力が前記上限値を超えた場合は、前記発光部に供給する電流を小さくすることにより、前記制御部が制御する電流量を小さくする発光装置。
6. 請求項４に記載の発光装置において、
   前記制御部は、
   前記発光部に供給する電流をＰＷＭ（pulse width modulation）制御し、
   前記制御電力が前記上限値を超えた場合は、前記電流を流している時間の比率を下げることにより、前記制御部が制御する電流量を小さくする発光装置。
7. 請求項４に記載の発光装置において、
   前記発光部は発光面積が可変であり、
   前記制御部は、
   前記制御電力が前記上限値を超えた場合は、前記発光部の発光面積を小さくすることにより、前記制御部が制御する電流量を小さくする発光装置。
8. 発光部の発光を制御する制御部であって、
   前記制御部によって制御される電力である制御電力の上限値を前記発光部の累積発光時間に基づいて設定し、設定した上限値に基づいて前記発光部の発光を制御する制御装置。

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