JP4976605B1

JP4976605B1 - 照明装置

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Publication number: JP4976605B1
Application number: JP2012507535A
Authority: JP
Inventors: 明平沢
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: JPWO2013030980A1; WO2013030980A1

Abstract

照明装置は、互いに並置された複数の面発光部からなる照明パネルと、明点灯モード又は該明点灯モードに比して暗い暗点灯モードにて照明パネルを点灯駆動する駆動部と、を含む。照明装置は、面発光部の各々の輝度を検知して検知出力を生成する輝度検出部を更に含む。駆動部は、明点灯モードの間に輝度検出部によって生成される検知出力を面発光部毎に記憶しておいて、暗点灯モードの間は、当該記憶した検知出力に応じて面発光部毎に輝度を選定して、当該選定した輝度にて面発光部を点灯駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、面発光部を含む照明装置に関する。

従来、照明装置の面発光部として、例えば、複数のＬＥＤを平面上にマトリックス状に配列させて実質的に平面状に発光するＬＥＤ面発光部が知られている。さらに、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）を利用した有機ＥＬ素子を用いたフィルム状又は板状の自発光型平面発光素子である有機ＥＬパネルも面発光部として知られている。

かかる面発光部においては経時変化による劣化の問題があり、かかる問題を解決する技術の１つが特許文献１に記載されている。特許文献１は、画像表示パネルを構成する発光素子から発せられる光を受光し、その素子毎の発光量を測定する受光素子と、測定された発光量を記憶するメモリ装置と、測定された発光量が所定基準値に近付くように画像信号の強度を補正する補正回路と、を備え発光素子の劣化による輝度低下を補償する画像表示装置を開示している。

特開２００３−３１７９４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発光素子の輝度低下の補償方式によれば、劣化の進行した発光素子に対してより大なる駆動電力が供給されることになり、劣化の進んだ発光素子においてはより急速に劣化が進行してしまうという問題がある。

仮に特許文献１に開示された発光素子の輝度低下の補償方式を、互いに並置された複数の面発光部から構成された照明パネルを含む照明装置に適用すると、劣化の進んだ面発光部はより大なる駆動電力が供給されて増々劣化が進行してしまうのである。

そこで、本発明は、複数の面発光部を含む照明装置であって当該面発光部の経時変化による輝度低下の進行速度のバラツキを抑制しつつ面発光部間の輝度ムラを抑制できる照明装置を提供することを課題の一例としている。

本発明の照明装置は、互いに並置された複数の面発光部からなる照明パネルと、明点灯モード又は該明点灯モードに比して暗い暗点灯モードにて前記照明パネルを点灯駆動する駆動部と、を含む照明装置であって、
前記面発光部の各々の輝度を検知して検知出力を生成する輝度検出部を更に含み、
前記駆動部は、前記明点灯モードの間に前記輝度検出部によって生成される検知出力を前記面発光部毎に記憶しておいて、前記暗点灯モードの間は、当該記憶した検知出力に応じて前記面発光部毎に輝度を選定して、当該選定した輝度にて前記面発光部を点灯駆動することを特徴とする。

以上の構成によれば、例えば夜間の就寝前の明るい「通常点灯」の他に就寝後の「常夜灯」という薄暗い点灯モード機能を有する複数の面発光部からなる照明装置において、「常夜灯モード」においては、劣化が進んだ面発光部への駆動電力を抑制して、通常点灯モードの照明パネルの発光ムラの進行を低減させることができる。

本発明の実施例としての複数の面発光部からなる照明パネルとこの照明パネルを駆動する駆動部とを含む照明装置を示すブロック図である。本発明の実施例の図１の照明装置の照明パネルの一部分の平面図である。本発明の他の実施例の照明装置の照明パネルの一部分の平面図である。図１の照明装置の制御部の動作を示すフローチャートである。図１の照明装置の面発光部に用いられる有機ＥＬパネルにおける累積駆動時間をパラメータとする輝度変化を示すグラフである。図１の照明装置の明点灯モードの面発光部（番号Ｎｏ．）毎の輝度Ｌの分布を示すグラフである。図６のグラフにおける輝度Ｌの高い順に面発光部Ｎｏ．を並べ変えた場合の当該面発光部毎の輝度Ｌの分布を示すグラフ（Ａ）と面発光部の輝度分布を暗点灯モードの基準値として設定するための基準線を説明するための面発光部（番号Ｎｏ．）と輝度Ｌを示すグラフ（Ｂ）である。図６のグラフにおける輝度Ｌの高い順に面発光部Ｎｏ．を並べ変えた場合の当該面発光部毎の輝度Ｌの分布を示すグラフ（Ａ）と本発明の他の実施例の照明装置の面発光部の輝度分布を暗点灯モードの基準値として設定するための基準線を説明するための面発光部（番号Ｎｏ．）と輝度Ｌを示すグラフ（Ｂ）である。図６のグラフにおける輝度Ｌの高い順に面発光部Ｎｏ．を並べ変えた場合の当該面発光部毎の輝度Ｌの分布を示すグラフ（Ａ）と本発明の他の実施例の照明装置の面発光部の輝度分布を暗点灯モードの基準値として設定するための基準線を説明するための面発光部（番号Ｎｏ．）と輝度Ｌを示すグラフ（Ｂ）である。図６のグラフにおける輝度Ｌの高い順に面発光部Ｎｏ．を並べ変えた場合の当該面発光部毎の輝度Ｌの分布を示すグラフ（Ａ）と本発明の他の実施例の照明装置の面発光部の輝度分布を暗点灯モードの基準値として設定するための基準線を説明するための面発光部（番号Ｎｏ．）と輝度Ｌを示すグラフ（Ｂ）である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明による照明装置１１の構成を示している。照明装置１１は、例えば二次元的に並べられた複数の面発光部２１を含む照明パネル２３と、ドライバ部２５と、複数の輝度センサ２９と、輝度検出部３１と、記憶部３３と、制御部３５と、コンソール２７と、を含む。なお、ドライバ部２５と、輝度センサ２９と、輝度検出部３１と、記憶部３３と、制御部３５と、コンソール２７と、は駆動部を構成する。

照明パネル２３は互いに並置された複数の面発光部２１からなり、例えば図２に示すように、面発光部２１は基盤２２の主表面に沿って並設されている。面発光部２１の各々には有機ＥＬ素子を用いることができる。面発光部は絶縁膜で発光エリアを区切った構成でも良いし、別々に作製した発光パネルでも良い。面発光部が発光パネルの場合、照明パネル２３は複数の発光パネルをタイリングした構成でも良い。

ドライバ部２５は、例えば基盤２２の主裏面側に設けられ、複数の面発光部２１の各々に個別に接続され、面発光部２１毎に発光のための電力を供給して駆動する。ドライバ部２５はさらに制御部３５に接続され、制御部３５からの信号に応じて複数の面発光部２１の各々の輝度制御を伴った点灯及び消灯を個別に制御する。すなわち、制御部３５は、通常点灯モード（明点灯モードという）又は該明点灯モードに比して暗い常夜灯モード（暗点灯モードという）で照明パネル２３を発光せしめる輝度制御信号をドライバ部２５へ供給して、ドライバ部２５は照明パネル２３を明点灯モード又は暗点灯モードにて点灯駆動する。

コンソール２７は、制御部３５に接続され、使用者による照明装置１１の点灯及び消灯や点灯モード切り替えなどの操作に応じた操作出力を制御部へ供給するための開閉スイッチを含むリモコンや部屋内に取り付けられる有線モジュールなどの装置である。

輝度検出部３１は制御部３５からの測定指令に応じて輝度センサ２９からの輝度信号を順次Ａ／Ｄ変換し輝度の測定値を輝度の測定データとして制御部３５へ供給する。

図２に示すように、輝度センサ２９の各々は、複数の面発光部２１の輝度を検知できるように、例えば、面発光部２１に向けその表面に接触するように配置される。さらに、図３に示すように、様々な位置において輝度センサ２９を矩形の面発光部２１の間（図３（Ａ）では面発光部の対角に、図３（Ｂ）では面発光部の長手方向の対向辺に、図３（Ｃ）では面発光部の短手方向の対向辺に、）に配置することができる。輝度センサは面発光部２１の輝度をそれぞれ検知できるように配置されていればよく、図示しないが、基盤や封止部材の外側に配置しても、基盤と封止部材と間に配置しても良い。ただし、輝度センサ２９は外光の影響を受けにくい箇所もしくは外光の影響を受けにくい構成で配置されることが望ましい。輝度センサは面発光部毎に１つに限定されず、面発光部の数より少ない数の輝度センサを設けても良い。例えば、図３（Ｄ）に示すように、４個の面発光部２１に囲まれるように配置された１つの輝度センサ２９を用いて、その周辺の面発光部２１を面発光部Ａ→面発光部Ｂ→面発光部Ｃ→面発光部Ｄと順に光らせて各面発光部２１の輝度を測定することでも、各面発光部の輝度を測定できる。

制御部３５はＣＰＵなどで構成され、ドライバ部２５を介して面発光部２１それぞれの発光を独立に制御し、各面発光部２１の輝度及び点灯／消灯の制御を司る点灯制御ルーティンを実行する。制御部３５に接続された記憶部３３には制御部３５の制御で必要なプログラムや輝度検出部３１からの測定データなどが保存される。制御部３５は、輝度検出部３１からの測定データに基づき演算して、通常点灯モード中の照明パネル２３の複数の面発光部２１の測定値を生成する。例えば、図３（Ａ）に示す配置の場合、面発光部２１Ａの測定値は、面発光部周辺のセンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの測定値の平均値とする。また、制御部３５は、ドライバ部２５を介して、面発光部２１の有機ＥＬ素子各々に供給する駆動電流を制御して、点灯時の照明パネル２１の発光分布を規定して調光する。

制御部３５は、明点灯モードの複数の面発光部２１の平均輝度よりも低い平均輝度となる暗点灯モードで照明パネル２３を発光せしめる輝度制御信号をドライバ部２５へ供給する。駆動部３５は、明点灯モードにおける輝度検出部３１によって生成される検知出力（測定値）を面発光部毎に記憶しておいて、暗点灯モードにおいては、当該記憶した検知出力に応じて面発光部毎に所定輝度（基準値）を算出し選定して、当該選定した所定輝度にて面発光部を個別に点灯駆動する。

また更に、制御部３５は、記憶部３３で保存された測定値に基づいて面発光部毎の輝度の基準値を算出する際に、制御部３５は、明点灯モードにおける面発光部の測定値（現在）輝度に応じた基準値の設定のみならず、当該測定値（現在）輝度の変化率（劣化速度に対応すると考えられる）に応じて基準値の大きさを変化させることもできる。例えば、制御部３５は面発光部毎の保存された前回測定値と今回測定値との差分を検知輝度変化率として算出し、当該検知輝度変化率を用いて今回測定値と演算して、パネル毎の劣化速度を考慮して、面発光部毎の輝度の新たな基準値を算出する。

次に、かかる構成の照明装置の動作を制御部３５の実行する点灯制御フローに従って説明する。

図４に示すように、制御部３５は先ず、使用者によりモード制御としてコンソール２７（図１）が操作された時、点灯入力か否か判断する（ステップＳ１）。点灯入力が無ければ、制御部３５はドライバ部２５へ消灯指令を送り、面発光部２１すべての発光を停止させる（ステップＳ２）。ステップＳ１で点灯入力があれば、指定された点灯モード、すなわち明点灯モード入力か否かを判別する（ステップＳ３）。明点灯モード入力があれば、制御部３５はドライバ部２５へ明点灯指令を送り（ステップＳ４）、ドライバ部２５は複数の面発光部２１へ電力を供給し駆動する。この場合、照明パネル２３は明点灯モードとして例えば単一レベルの通常輝度で白色点灯する。

明点灯モード開始の後、制御部３５は照明パネルの温度が飽和する時間などの閾値時間の経過を監視する（ステップＳ５）。閾値時間を経過したならば、制御部３５は測定指令信号を輝度検出部３１へ送り、測定開始信号に応じて輝度検出部３１が輝度測定を実行する（ステップＳ６）。輝度検出部３１は輝度センサ２９からの輝度信号を輝度測定データとし生成し、制御部３５はこれを取り込んで、記憶部３３内の測定データマップ（図示せず）を更新する。続いて、制御部３５は、記憶部３３に保存された測定データ（測定値）に基づいて暗点灯モードのための基準値を面発光部２１毎に算出して生成し、得られた基準値を例えば基準値データマップ（図示せず）として記憶部３３に記憶する（ステップＳ７）。

ステップＳ３でコンソール２７からの暗点灯モード指令入力という判別結果が得られたならば、制御部３５は基準値データマップを取り込み（ステップＳ８）、ドライバ部２５へ暗点灯指令を送り（ステップＳ９）、ドライバ部２５が複数の面発光部２１の各々を上記の基準値に応じて多様な輝度レベルの常夜灯パターンで点灯させる。

なお、上記輝度測定の閾値時間は例えば数分程度である。また、上記例では、明点灯モード毎に輝度測定を行っているが、これには限定されず、輝度測定を、照明パネルの一部若しくは全部の交換又は照明パネルの設置場所の変更を行った場合に、手動又は自動で１回行うように構成することも出来る。

つぎに、制御部３５における基準値の設定方法の一例を以下に説明する。

一般的に、図５に示すように、有機ＥＬ素子など発光素子は駆動時間とともに高抵抗化し明るさ（輝度Ｌ）が低下すなわち劣化する。よって、例えば、初期電流供給量で得られた発光素子の輝度を、同じに保つためには時間経過後では供給電流を増やす必要がある。例えばマトリクス（１０×１０）に並べた１００個の有機ＥＬ素子の面発光部を長時間駆動した場合において、かかる高抵抗化や輝度低下にはバラツキが存在する。図６に示すように、明点灯モードで駆動した場合に、複数の面発光部に輝度Ｌのバラツキが生じる（平均輝度Ｌｏａｖ）。この状態が続くと劣化が進んでしまい面発光部の寿命が短くなる。

そこで、明点灯モードで測定した輝度に関して降順に面発光部を並べ替えると、図７（Ａ）に示すように、複数の面発光部の測定輝度の右下がりのフィット又は包絡線Ｆが得られる。かかる右下がりの包絡線Ｆ（点灯モードでの測定輝度データ）に基づいて、図７（Ｂ）に示すような右下がりの基準線Ｌｒｅｆを算出して、暗点灯モードの面発光部の各々の輝度を基準値として設定する。図７に示すように面発光部の明点灯モードの測定輝度データと暗点灯モードの輝度分布を比例関係とすることにより、明点灯モードで輝度が低かった面発光部ほど暗点灯モードに輝度を下げることができる。例えば、右下がりの基準線Ｌｒｅｆをなす面発光部毎の基準値ＬｒはＬｒ＝α・Ｌを満たすように算定できる（ただし、Ｌは測定輝度、αは所定係数（０＜α＜１）である）。結果として、明点灯モードで輝度が低く劣化が進んでいる面発光部ほど、暗点灯モードに低負荷にすることにより、面発光部毎の劣化度合いがそれらの平均値に近付き、明点灯モードの照度ムラが低減する。ただし、明点灯モードでの平均輝度Ｌｏａｖと暗点灯モードでの平均輝度ＬａｖとはＬｏａｖ＞Ｌａｖとなされる。基準値は、例えば、複数の面発光部のすべてにおいて、暗点灯モードでは明点灯モードに比べて輝度が低くなるように、設定されている。

更に、図８（Ａ）に示すような複数の面発光部の輝度の測定輝度が右下がりのフィット又は包絡線Ｆの照明パネルの場合、暗点灯モードにおいて、図８（Ｂ）に示すように、直線的でなく指数関数的な右下がりの基準線Ｌｒｅｆにおける面発光部の各々の輝度を基準値（暗点灯モードのための基準値データマップ）として設定することもできる。

更に、図９（Ａ）に示すような複数の面発光部の輝度の測定輝度が右下がりのフィット又は包絡線Ｆの照明パネルの場合、暗点灯モードにおいて、図９（Ｂ）に示すように、直線又は曲線的でなく幾つかに区画して階段的な右下がりの基準線Ｌｒｅｆにおける面発光部の各々の輝度を基準値として設定することもできる。予め測定輝度を幾つかの範囲に例えば３つの範囲に分けて、当該範囲毎に輝度を基準値として設定しておく。このように、暗点灯モードの面発光部に設定した輝度は、記憶した明点灯モードの測定輝度データに対して直線的若しくは非直線的な比例関係にある。

更に、図１０（Ａ）に示すような複数の面発光部の輝度の測定輝度が右下がりのフィット又は包絡線Ｆの照明パネルの場合、暗点灯モードにおいて、図１０（Ｂ）に示すように、予め測定輝度を２つの範囲に設定し、範囲ごとに面発光部の各々の輝度を基準値として設定することもできる。例えば、図１０（Ａ）に示す閾値測定輝度Ｓｈ以上では図７（Ｂ）に示すような暗点灯モードで点灯させ、明点灯モードにて最低輝度（又は閾値測定輝度Ｓｈ以下）の面発光部場合には完全に消灯（少なくとも１つ）するように（Ｌｒｅｆ−１）、又は、明点灯モードで最高輝度（又はその近傍の所定輝度範囲）の面発光部を監視し暗点灯モードで最高輝度又はその近傍輝度の面発光部を例えば明点灯モードより輝度の高い輝度で少なくとも１つ点灯するように（Ｌｒｅｆ−２）、設定することもできる。なお、かかる基準線Ｌｒｅｆ−２の場合を除き、基準値は、暗点灯モードにおけるいずれの面発光部の輝度は、０≦（暗点灯モードでの面発光部の輝度）／（最も明るい明点灯モードの輝度）≦１の範囲内に収められるように設定される。

また、上記した各実施例においては、白色発光の有機ＥＬ素子（例えば、Iridium(III)bis[(4,6-di-nuoropheny)-pyridinato-N,C2']picolinate(FIrpic)などの青色発光層上に黄色蛍光層を用いたもの）からなる面発光部が用いられ得るが、カラー面発光部を用いても良い。たとえば、カラー面発光部は、ガラス基板上に陽極、ホール注入層、ホール輸送層、ＲＧＢ発光層、電子注入輸送層、及び陰極の順に積層された構造を有している。陽極は例えばＩＴＯ膜からなる。ホール注入層はＣｕＰｃ膜からなる。ホール輸送層はＮＰＢ膜からなる。ＲＧＢ発光層は、Ｒ（赤）発光層はＣＰＢをホスト材料とし、Ｉｒ(ｐｈｑ)２ｔｐｙをドーパントとしており、Ｇ（緑）発光層はＣＰＢをホスト材料とし、Ｉｒ(ｐｐｙ)３をドーパントとしており、Ｂ（青）発光層はＰＡＮＤをホスト材料とし、ＤＰＡＶＢｉをドーパントとした３層である。電子輸送層はＡｌｑ３膜からなる。電子注入材料はＬｉＦからなる。陰極はＡｌ膜からなる。なお、この面発光部２１の内部構造は一例であり、本発明はこれに限定されない。

さらに、本発明は、有機ＥＬ素子の面発光部だけでなく、複数の無機ＥＬ素子からなる面発光部や複数のＬＥＤ等の発光ダイオードの発光素子を用いた面発光部にも適用できる。

１１照明装置
２１面発光部
２２基盤
２３照明パネル
２５ドライバ部
２７コンソール
２９輝度センサ
３１輝度検出部
３３記憶部
３５制御部

Claims

互いに並置された複数の面発光部からなる照明パネルと、
明点灯モード又は該明点灯モードに比して暗い暗点灯モードにて前記照明パネルを点灯駆動する駆動部と、を含む照明装置であって、
前記面発光部の各々の輝度を検知して検知出力を生成する輝度検出部を更に含み、
前記駆動部は、前記明点灯モードの間に前記輝度検出部によって生成される検知出力を前記面発光部毎に記憶しておいて、前記暗点灯モードの間は、当該記憶した検知出力に応じて前記面発光部毎に輝度を選定して、当該選定した輝度にて前記面発光部を点灯駆動することを特徴とする照明装置。
前記明点灯モードでは前記面発光部が全体として単一輝度レベルであり、前記暗点灯モードでは前記面発光部が前記明点灯モードの輝度レベルよりも全体として低輝度で且つ多様な輝度レベルであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記駆動部は、前記記憶した検知出力に応じた基準値を前記面発光部毎に生成しておいて、前記基準値の大きさに応じて前記選定した輝度を選定することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記基準値は、前記明点灯モードで輝度が低い面発光部ほど、前記暗点灯モードでは前記明点灯モードに比べて前記選定した輝度が低くなるように、設定されることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
前記選定した輝度は、前記記憶した検知出力に対して直線的若しくは非直線的な比例関係にあることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記駆動部は、前記明点灯モード毎に記憶した検知出力の前回値と今回値との差分を検知輝度変化率として算出し、当該検知輝度変化率と当該今回値とに応じた基準値を生成することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
前記輝度検出部は、前記面発光部の各々の発光面の中央部若しくは側方に設けられた少なくとも１つの輝度センサを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
前記温度検出部は、前記複数の面発光部の内のいくつかに対して１つの輝度センサが対応しているように前記面発光部の数より少ない数の輝度センサを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
前記面発光部が少なくとも１つの有機ＥＬ素子からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明装置。
前記面発光部は発光エリアを絶縁膜で区切って作成された面発光部であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の照明装置。
前記面発光部は個別に作成された面発光部であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の照明装置。
互いに並置された複数の面発光部からなる照明パネルと、明点灯モード又は該明点灯モードに比して暗い暗点灯モードにて前記照明パネルを点灯駆動する駆動部と、前記面発光部の各々の輝度を検知して検知出力を生成する輝度検出部と、を含む照明装置による照明方法であって、
前記明点灯モードの間に前記輝度検出部によって生成される検知出力を前記面発光部毎に記憶するステップと、前記暗点灯モードの間は、当該記憶した検知出力に応じて前記面発光部毎に輝度を選定して、当該選定した輝度にて前記面発光部を点灯駆動するステップと、を含むことを特徴とする照明方法。