JP4770395B2

JP4770395B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP4770395B2
Application number: JP2005311975A
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: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2007122983A

Description

本発明は、有機ＥＬ素子を光源とする照明装置に関するものである。

近年、放電灯に比較して低い電圧（例えば、数Ｖ〜数十Ｖ程度）で駆動可能であるために点灯装置が安価に構成できることなどから有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子を光源とする照明装置の開発が盛んに行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

図６は特許文献１に開示されている点灯装置（照明装置）を示す回路図である。この従来装置は、商用交流電源ＡＣをダイオードブリッジＤＢで全波整流するとともに平滑コンデンサＣ０で平滑することによって得た直流電圧を極性反転回路ＩＮＶで極性反転することで有機ＥＬ素子に順方向の電圧と逆方向の電圧とを交互に印加して点灯するものである。極性反転回路ＩＮＶは、バイポーラトランジスタからなるスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４を２つずつ直列接続するとともに平滑コンデンサＣ０の両端に互いに並列に接続したブリッジ回路からなり、スイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ２の接続点とスイッチング素子Ｔｒ３とＴｒ４の接続点の間に有機ＥＬ素子１が接続される。ここで、スイッチング素子Ｔｒ３には検出抵抗Ｒが直列に接続されており、有機ＥＬ素子１に流れる電流を検出抵抗Ｒの両端電圧として検出し、低域通過フィルタＬＰＦを介してスイッチング素子Ｔｒｎ（ｎ＝１，２，３，４）を駆動制御する制御手段ＣＮＴに検出電圧が入力されている。制御手段ＣＮＴは、スイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ３をオンすると同時にスイッチング素子Ｔｒ２とＴｒ４をオフする期間と、スイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ３をオフすると同時にスイッチング素子Ｔｒ２とＴｒ４をオンする期間とを周期的に切り換えることで有機ＥＬ素子に間欠的に順方向電圧を印加して点灯し、さらに、外部から与えられる調光信号に基づいて有機ＥＬ素子１に流れる電流の目標値を設定し、実際に有機ＥＬ素子１に流れる電流（検出電圧）を目標値に一致させるように順方向電圧の印加期間を変化させることで有機ＥＬ素子１の輝度を調整、すなわち調光している。なお、本従来例では有機ＥＬ素子１に対して逆方向に電圧を印加しているが、一般に逆極性の電圧を印加することで有機ＥＬ素子の寿命が長くなることが知られている（特許文献２参照）。
特開２００５−７８８２８号公報特許第３４３２９８６号公報

ところで、商用交流電源の電源電圧（ピーク値は約１４１Ｖ）に比べて有機ＥＬ素子の駆動電圧は一桁低いレベルであるから、多数の有機ＥＬ素子を直列に接続することでトータルの駆動電圧を電源電圧相当とすれば、降圧回路を使わずに商用交流電源で有機ＥＬ素子を発光させることも可能である。しかしながら、有機ＥＬ素子の個数が駆動電圧と電源電圧との関係のみで決まってしまい、有機ＥＬ素子から放射されるトータルの光量については何ら考慮されておらず、照明装置として必要な光量が得られるとは限らない。

このように有機ＥＬ素子を光源とする照明装置においては、商用交流電源を使用する際に降圧回路や逆極性の電圧を印加する回路が必要になることで回路構成が複雑化してしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、簡単な回路構成で所望の光量を得ることができるとともに有機ＥＬ素子の長寿命化も図れる照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、それぞれｎ個（ｎは自然数）の有機ＥＬ素子が順方向に直列接続されてなる４つの発光部を備え、各々２つの発光部が順方向に接続された２つの直列回路が互いに並列接続され、一方の直列回路における発光部の接続点と他方の直列回路における発光部の接続点との間に交流電源が接続されてなり、発光部を構成する有機ＥＬ素子の順方向電圧をＶｄ、交流電源電圧のピーク値をＶｓとしたときにｎ≧Ｖｓ／２Ｖｄとなるように発光部が構成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、上記目的を達成するために、それぞれｎ個（ｎは自然数）の有機ＥＬ素子が順方向に直列接続されてなる２つの発光部を備え、各々１つの発光部と整流素子が順方向に接続された２つの直列回路が互いに並列接続され、一方の直列回路における発光部と整流素子の接続点と他方の直列回路における発光部と整流素子の接続点との間に交流電源が接続されてなり、発光部を構成する有機ＥＬ素子の順方向電圧をＶｄ、交流電源電圧のピーク値をＶｓとしたときにｎ≧Ｖｓ／２Ｖｄとなるように発光部が構成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、限流要素とスイッチ要素の直列回路が２つの直列回路と並列に接続され、スイッチ要素をオン・オフして発光部の光出力を調整する調光手段を備えたことを特徴とする。

請求項１及び２の発明によれば、降圧回路や極性反転回路などを使わずに複数個の有機ＥＬ素子を発光させ、簡単な回路構成で所望の光量を得ることができるとともに有機ＥＬ素子の長寿命化も図れるという効果がある。

請求項３の発明によれば、発光部への供給電力を調整して調光することができるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すようにそれぞれｎ個（ｎは自然数）の有機ＥＬ素子１が順方向に直列接続されてなる４つの発光部２₁〜２₄を備え、２つの発光部２₁，２₂が順方向に接続された直列回路と、残り２つの発光部２₃，２₄が順方向に接続された直列回路とが互いに並列接続され、一方の直列回路における発光部２₁，２₂の接続点と他方の直列回路における発光部２₃，２₄の接続点との間に商用の交流電源ＡＣが接続され、さらに、２つの直列回路と並列に限流要素３が接続された構成を有するものである。但し、直列回路における有機ＥＬ素子１の順方向電圧Ｖｄの合計が交流電源ＡＣの電源電圧Ｖｓよりも十分に高い場合には限流要素３を設けなくてもよい。

本実施形態において、交流電源ＡＣの電源電圧（以下、交流電源電圧と呼ぶ。）が図示した極性であるときは、交流電源ＡＣ→発光部２₁→限流要素３→発光部２₄→交流電源ＡＣの経路で電流が流れて２つの発光部２₁，２₄の有機ＥＬ素子１が発光する。このとき、交流電源ＡＣと２つの発光部２₁，２₃からなる閉ループに着目すると、１つの有機ＥＬ素子１の順方向電圧をＶｄ、１つの有機ＥＬ素子１の逆方向電圧をＶｒ、交流電源電圧のピーク値をＶｓとすると
Ｖｓ＝ｎ×Ｖｄ＋ｎ×Ｖｒ
の関係が成立する。ここで、有機ＥＬ素子１に印加可能な逆方向電圧（逆方向に電圧が印加されたときの有機ＥＬ素子１の耐電圧）Ｖｒが順方向電圧Ｖｄとほぼ等しいので、逆方向に印加される電圧Ｖｓが、有機ＥＬ素子１の耐電圧（≒順方向電圧）以下となる条件を求めると
Ｖｓ≦２ｎ×Ｖｄ
となり、さらに、この不等式を変形すると
ｎ≧Ｖｓ／２Ｖｄ（１）
の関係が得られる。

すなわち、発光部２₃を構成する有機ＥＬ素子１の個数ｎをＶｓ／２Ｖｄ以上の自然数とすれば、発光部２₃に印加される逆方向電圧Ｖｒを順方向電圧Ｖｄ以下とすることができる。この条件は他の全ての発光部２₁，２₂，２₄にも共通であるから、結局、有機ＥＬ素子１の個数ｎが上記（１）の不等式を満たすように４つの発光部２₁〜２₄を構成すれば、降圧回路や極性反転回路などを使わずに複数個の有機ＥＬ素子１を発光させて簡単な回路構成で所望の光量を得ることができ、しかも、交流電源電圧の極性に応じて順方向電圧Ｖｄ以下の逆方向電圧Ｖｒを自動的に有機ＥＬ素子１に印加して有機ＥＬ素子１の長寿命化が図れるという利点がある。

なお、図２に示すように直列回路を構成する一方の発光部（例えば、発光部２₁と２₃）の代わりに整流素子（ダイオードＤ１，Ｄ３）を接続しても構わない。この場合も、有機ＥＬ素子１の個数ｎが上記（１）の不等式を満たすように２つの発光部２₂，２₄を構成すれば、降圧回路や極性反転回路などを使わずに複数個の有機ＥＬ素子１を発光させて簡単な回路構成で所望の光量を得ることができるとともに、交流電源電圧の極性に応じて順方向電圧Ｖｄ以下の逆方向電圧Ｖｒを自動的に有機ＥＬ素子１に印加して有機ＥＬ素子１の長寿命化が図れ、しかも、配線が簡略化できるという利点がある。

（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように限流要素３と直列にＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ要素Ｑ１が接続され、スイッチ要素Ｑ１をオン・オフして発光部２₁〜２₄の光出力を調整（調光）する調光制御回路４を備えた点に特徴がある。但し、基本的な構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

調光制御回路４は、図４に示すように交流電源電圧を検出し、ピーク値を中心としてスイッチ要素Ｑ１のオン期間Ｔonを変化させることで発光部２₁〜２₄を調光する。あるいは、図５に示すように交流電源電圧のゼロクロス点を検出し、スイッチ要素Ｑ１をオンする位相を変化させることで発光部２₁〜２₄を調光することも可能である。なお、図２に示した回路構成においても同様にスイッチ要素Ｑ１と調光制御回路４を設けることで調光可能となる。

本発明の実施形態１を示す回路図である。同上の他の構成を示す回路図である。本発明の実施形態２を示す回路図である。同上の動作説明図である。同上の動作説明図である。従来例を示す回路図である。

符号の説明

ＡＣ交流電源
１有機ＥＬ素子
２₁〜２₄ 発光部

Claims

それぞれｎ個（ｎは自然数）の有機ＥＬ素子が順方向に直列接続されてなる４つの発光部を備え、各々２つの発光部が順方向に接続された２つの直列回路が互いに並列接続され、一方の直列回路における発光部の接続点と他方の直列回路における発光部の接続点との間に交流電源が接続されてなり、発光部を構成する有機ＥＬ素子の順方向電圧をＶｄ、交流電源電圧のピーク値をＶｓとしたときにｎ≧Ｖｓ／２Ｖｄとなるように発光部が構成されていることを特徴とする照明装置。
それぞれｎ個（ｎは自然数）の有機ＥＬ素子が順方向に直列接続されてなる２つの発光部を備え、各々１つの発光部と整流素子が順方向に接続された２つの直列回路が互いに並列接続され、一方の直列回路における発光部と整流素子の接続点と他方の直列回路における発光部と整流素子の接続点との間に交流電源が接続されてなり、発光部を構成する有機ＥＬ素子の順方向電圧をＶｄ、交流電源電圧のピーク値をＶｓとしたときにｎ≧Ｖｓ／２Ｖｄとなるように発光部が構成されていることを特徴とする照明装置。
限流要素とスイッチ要素の直列回路が２つの直列回路と並列に接続され、スイッチ要素をオン・オフして発光部の光出力を調整する調光手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。