JP4752557B2

JP4752557B2 - 有機ｅｌ用点灯装置および照明装置

Info

Publication number: JP4752557B2
Application number: JP2006075268A
Authority: JP
Inventors: 稔前原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: JP2007251036A

Description

本発明は、有機ＥＬ素子に印加する電圧を変化させて調光する有機ＥＬ用点灯装置および照明装置に関する。

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。有機ＥＬ素子の調光制御方法として、印加電圧の振幅を変えて、光出力を変化させる方法が容易に考えられる。

図４は、従来の振幅調光制御の概略を説明するための図であり、図５は、印加電圧Ｖと有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉ（或いは調光比）との関係を示した図である。図４（ａ）は、減光時における印加電圧の変化の様子を示す。最大光出力（調光比１００％）時に印加電圧Ｖ０とし、減光時に印加電圧を減少させると光出力も減少し、しきい値電圧ＶＳＨを通過し、ある一定電圧Ｖｌで消灯し、電流がほとんど流れなくなる（図５の矢印Ａおよび矢印Ｂ）。

図４（ｂ）は、増光時における印加電圧の変化の様子を示す。増光時に、印加電圧をＶ１から増加していくと、図５の矢印Ｃに示すようにしきい値電圧ＶＳＨまで発光がほとんど無く、図５の矢印Ｄに示すようにしきい値電圧ＶＳＨで急激に光が立ち上り、その後印加電圧の増加と共に光も増加していく。

このように、増光時には、印加電圧Ｖ１からしきい値電圧ＶＳＨまでは、発光に寄与しない領域が存在し、発光特性は印加電圧に対してヒステリシスを持つ。

従って、振幅調光を最大光出力に対応する印加電圧Ｖ０としきい値電圧ＶＳＨの間で行うことは可能であるが、最小調光比が大きなものとなり、演出性や省エネの観点では、不十分なものとなる。一方、振幅調光を印加電圧Ｖ０から最低光出力に対応する印加電圧Ｖ１の間で行うと、上で述べたように、減光時と増光時で印加電圧と光出力が異なる領域が発生し、演出性の用途で使用しづらいものとなる（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３２９７２１号公報

ところで、有機ＥＬ素子は、従来、ディスプレイとして一般に使用されている。ディスプレイは画素単位で制御可能であり、暗くしたいときは発光する画素を間引けばよい。しかし、有機ＥＬ素子を用いた照明パネルの場合、面単位で一律に調光制御する必要があり、従来のディスプレイの制御手法を照明用途に使うことが困難である。また、照明を暗くしていくときには連続的に暗くしたいという要求が強く、ヒステリシスがある調光制御を照明用途に使用することができない。

また、特許文献１の調光制御は、時間変調手段が発光素子を駆動する場合に、発光素子の発光しきい値レベルより十分高い電力レベルで駆動するものである。このため、最低照度まで絞るための変調幅を極めて小さくする必要があり、スムーズな調光制御が困難であるという事情がある。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、深い調光レベルまで調光可能な有機ＥＬ用点灯装置および照明装置を提供することを目的としている。

本発明の有機ＥＬ用点灯装置は、有機ＥＬ素子に印加する電圧を変化させて調光する有機ＥＬ用点灯装置であって、前記有機ＥＬ素子の最低光出力から、前記有機ＥＬ素子の発光しきい値より大きい第１の電圧値に対応する光出力まで出力を上げる場合は、前記第１の電圧値によるパルス幅制御により調光し、前記第１の電圧値と最大光出力に対応する第２の電圧値との間は、前記有機ＥＬ素子に印加する電圧の振幅制御により調光することを特徴とする。

上記構成によれば、少なくとも最低光出力からしきい値電圧近傍の電圧値に対応する光出力までの増光時に、しきい値電圧近傍の電圧のパルス幅制御により調光するので、最低照度からスムーズに増光が可能となり、しかも、従来の振幅調光に比べてヒステリシスが無く深い調光が可能になる。省エネ効果が高く演出用途にも適した調光制御を実現することができる。

本発明は、有機ＥＬ素子に印加する電圧を変化させて調光する有機ＥＬ用点灯装置であって、前記有機ＥＬ素子の最低光出力から、前記有機ＥＬ素子の発光しきい値より大きい第１の電圧値に対応する光出力まで出力を上げる場合は、前記第１の電圧値によるパルス幅制御により調光し、前記第１の電圧値に対応する光出力から前記最低光出力まで出力を下げる場合は、前記有機ＥＬ素子に印加する電圧の振幅制御により調光することを特徴とする。

上記構成によれば、少なくとも増光時に、最低光出力から有機ＥＬ素子の発光しきい値より大きい第１の電圧値まで、第１の電圧値によるパルス幅制御により調光するので、最低照度からスムーズに増光が可能となり、しかも、従来の振幅調光に比べてヒステリシスが無く深い調光が可能になり、省エネ効果が高く演出用途にも適した調光制御を実現することができる。また、上記構成によれば、減光時においてスムーズな調光ができる。

さらに、本発明の照明装置は、本発明の有機ＥＬ用点灯装置を用いたものである。

なお、第１の電圧値を有機ＥＬ素子の発光しきい値の近傍とすることで、最低照度まで絞るための変調幅を大きくすることができスムーズな調光制御が容易となる。また、減光時と増光時で従来例であったようなヒステリシスがなくなり、深い調光が可能となり、演出用途ならびに省エネ用途に十分使用可能な有機ＥＬ素子の調光制御を行うことができる。

本発明にかかる有機ＥＬ用点灯装置および照明装置によれば、少なくとも最低光出力からしきい値電圧近傍までの増光時に、しきい値電圧近傍の電圧のパルス幅制御により調光するので、最低照度からスムーズに増光が可能となり、しかも、従来の振幅調光に比べてヒステリシスが無く深い調光が可能になり、省エネ効果が高く演出用途にも適した調光制御を実現することができる。

図１は、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ用点灯装置５０を説明するための図である。本実施形態の有機ＥＬ用点灯装置５０は、交流電源ＰＳに接続されて直流電圧を出力する整流器５１と、整流器５１の出力電圧を可変する降圧コンバータ５２と、降圧コンバータ５２に接続され、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４でフルブリッジを構成するフルブリッジインバータ５３と、降圧コンバータ５２の出力とフルブリッジインバータ５３の間に接続されてフルブリッジインバータ５３の電流を検出する抵抗Ｒを有する電流検出回路５４と、フルブリッジインバータ５３にパルス幅制御信号Ｓ１〜Ｓ４を供給するパルス幅制御回路５５と、発光素子である有機ＥＬ素子１０とを備える。

また、降圧コンバータ５２は、整流器５１の出力により充電されるコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１に充電された電圧をチョッピングするスイッチング素子Ｑ５と、スイッチング素子Ｑ５に振幅制御信号を供給する振幅制御回路５６と、ダイオードＤ１と、チョッピングされた電圧を平滑化するチョークコイルＬおよび平滑コンデンサＣ２とを備える。有機ＥＬ用点灯装置５０は、パルス幅制御回路５５および振幅制御回路５６によって、振幅制御による調光方式において、少なくとも、最低照度から発光しきい値電圧に相当する照度までの増光時（出力を上げる場合）は、パルス幅変調による調光を行うものである。

図２は、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ用点灯装置５０における調光制御方法を示す波形図である。図２（ａ）は、減光時における印加電圧の変化の様子を示す。減光時（出力を下げる場合）において、最大光出力に対応する印加電圧Ｖ０からしきい値電圧ＶＳＨでは、従来通り振幅調光を行う。そして、しきい値電圧ＶＳＨに対応する光出力以下では、しきい値電圧ＶＳＨによるパルス幅変調を行い調光する。

図２（ｂ）は、増光時における印加電圧の変化の様子を示す。増光時は、最低照度からパルス幅が１００％となる点まではしきい値電圧ＶＳＨによるパルス幅制御により調光を行う。そして、しきい値電圧ＶＳＨから最大光出力に対応する印加電圧Ｖ０までは、従来通り振幅制御により調光を行う。

これにより減光時と増光時で従来例であったようなヒステリシスがなくなり、連続的かつ深い調光が可能となり、演出用途ならびに省エネ用途に十分使用可能な有機ＥＬ素子の調光制御方式となる。

なお、印加電圧Ｖ０の振幅でパルス幅変調することも考えられるが、この場合、印加電圧Ｖ０がしきい値電圧ＶＳＨに比べて大きいので、低い調光レベルを実現するためには、より細いパルス幅を出力する必要があり、０％近い調光比を実現するためには、点灯周波数を高くできない。一方、点灯回路を構成する上で、しきい値電圧ＶＳＨ近傍の電圧のパルス幅変調とした方が有利であり、周波数が高くできるので、回路の小型化も期待できる。

図３は、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ用点灯装置５０における調光制御方法を示す波形図である。図３（ａ）は、減光時における印加電圧の変化の様子を示す。減光時には、最大光出力に対応する印加電圧Ｖ０から最低光出力に対応する印加電圧Ｖ１まで振幅制御により調光を行い、増光時には、実施例１と同様に最低光出力からしきい値電圧ＶＳＨに対応する光出力に至る部分は、しきい値電圧ＶＳＨ近傍の電圧によるパルス幅制御による調光を行い、しきい値電圧ＶＳＨから印加電圧Ｖ０まで振幅制御を行う。

これによっても、減光時と増光時で従来例であったようなヒステリシスがなくなり、連続的かつ深い調光が可能となり、演出用途ならびに省エネ用途に十分使用可能な有機ＥＬ素子の調光制御方式となる。また、この構成によれば、減光時においてスムーズな調光ができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる有機ＥＬ用点灯装置および照明装置によれば、少なくとも最低光出力に対応する印加電圧からしきい値電圧近傍までの増光時に、しきい値電圧近傍の電圧のパルス幅制御により調光するので、最低照度からスムーズに増光が可能となる。しかも、従来の振幅調光に比べてヒステリシスが無く深い調光が可能になり、省エネ効果が高く演出用途にも適した調光制御を実現することができる。

本発明は、少なくとも最低光出力からしきい値電圧近傍の電圧に対応する光出力までの増光時に、しきい値電圧近傍の電圧のパルス幅制御により調光するので、最低照度からスムーズに増光が可能となり、しかも、従来の振幅調光に比べてヒステリシスが無く深い調光が可能になり、省エネ効果が高く演出用途にも適した調光制御を実現することができる効果を有し、有機ＥＬ素子に印加する電圧を変化させて調光する有機ＥＬ用点灯装置および照明装置等に有用である。

本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ用点灯装置５０を説明するための図本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ用点灯装置５０における調光制御方法を示す波形図（１）本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ用点灯装置５０における調光制御方法を示す波形図（２）従来の振幅調光制御の概略を説明するための図印加電圧Ｖと有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉ（或いは調光比）との関係を示した図

符号の説明

１０有機ＥＬ素子
５０有機ＥＬ用点灯装置
５１整流器
５２降圧コンバータ
５３フルブリッジインバータ
５４電流検出回路
５５パルス幅制御回路
５６振幅制御回路

Claims

有機ＥＬ素子に印加する電圧を変化させて調光する有機ＥＬ用点灯装置であって、
前記有機ＥＬ素子の最低光出力から、前記有機ＥＬ素子の発光しきい値より大きい第１の電圧値に対応する光出力まで出力を上げる場合は、前記第１の電圧値によるパルス幅制御により調光し、
前記第１の電圧値に対応する光出力から前記最低光出力まで出力を下げる場合は、前記有機ＥＬ素子に印加する電圧の振幅制御により調光し、
前記第１の電圧値と最大光出力に対応する第２の電圧値との間は、前記有機ＥＬ素子に印加する電圧の振幅制御により調光することを特徴とする有機ＥＬ用点灯装置。
請求項１項記載の有機ＥＬ用点灯装置を用いた照明装置。