JP5032926B2

JP5032926B2 - 有機ｅｌ点灯装置及び照明器具

Info

Publication number: JP5032926B2
Application number: JP2007239881A
Authority: JP
Inventors: 洋史小西; 信請川; 稔前原; 将直大川; 博史 ▲高▼木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: JP2009070742A

Description

本発明は、有機ＥＬ素子を光源とする発光モジュールを点灯させる有機ＥＬ点灯装置並びに該有機ＥＬ点灯装置を用いた照明器具に関するものである。

従来から、有機ＥＬ素子を光源とした発光モジュールを点灯させる有機ＥＬ点灯装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２１０８４８号公報

有機ＥＬ素子を光源とした発光モジュールでは、供給する電流の電流値を増減させることによって光出力を変化させることができることが知られている。

しかし、一般に、発光モジュールでは、図８（ａ）に示すように光束φを低下させるときと図８（ｂ）に示すように光束φを増加させるときとのいずれにおいても、光束φは、供給される電流の電流値が変化した時点ｔ１で即座に変化するわけではなく、徐々に変化する。これは、発光モジュールの光束φが発光モジュールの温度にも依存していることに加え、発光モジュールの温度の変化には時間がかかることに起因する。

従来は、光出力を変化させる制御（以下、「調光制御」と呼ぶ。）が受け付けられた後、上記のように光束φが徐々に変化するため、調光制御が受け付けられたか否かが見た目からは判別しづらかった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、調光制御が受け付けられたことが見た目から判別しやすい有機ＥＬ点灯装置並びに該有機ＥＬ点灯装置を用いた照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、有機ＥＬ素子を光源とする発光モジュールを点灯させるための電力を出力する電源部と、前記発光モジュールへの供給電流の電流値を指示する調光信号が入力される調光信号入力部と、前記調光信号入力部に入力された調光信号に従った電流値の出力電流を前記発光モジュールに供給するように前記電源部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記調光信号に従って前記電源部の出力電流の電流値を変更する前に、前記電源部の出力電流の電流値を、前記変更の前後の出力電流の電流値に挟まれた範囲外の電流値とする過渡動作を行い、前記制御部は、前記過渡動作の後の電流値が前記過渡動作の前の電流値よりも低い場合には、前記過渡動作中は前記電源部の出力電流の電流値を前記過渡動作の前の電流値よりも高くした後で前記過渡動作の後の電流値よりも低くし、前記過渡動作の後の電流値が前記過渡動作の前の電流値よりも高い場合には、前記過渡動作中は前記電源部の出力電流の電流値を前記過渡動作の前の電流値よりも低くした後で前記過渡動作の後の電流値よりも高くすることを特徴とする。

この発明によれば、過渡動作中のいずれかの時点において、電源部の出力電流の電流値が、調光信号に従った調光制御の前後での出力電流の電流値の差よりも大きく変化することにより発光モジュールの光出力が大きく変化するから、調光制御が受け付けられたことが見た目から判別しやすくなる。

請求項２の発明は、請求項１記載の有機ＥＬ点灯装置と、前記有機ＥＬ点灯装置と前記有機ＥＬ点灯装置の前記電源部によって電流を供給される前記発光モジュールとをそれぞれ保持する器具本体とを備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、制御部が、調光信号入力部に入力された調光信号に従って電源部の出力電流の電流値を変更する前に、電源部の出力電流の電流値を、前記変更の前後の出力電流の電流値に挟まれた範囲外の電流値とする過渡動作を行うので、過渡動作中のいずれかの時点において、電源部の出力電流の電流値が、調光信号に従った調光制御の前後での出力電流の電流値の差よりも大きく変化することにより発光モジュールの光出力が大きく変化するから、調光制御が受け付けられたことが見た目から判別しやすくなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、図２に示すように、直流電源Ｅから電力の供給を受けて、有機ＥＬ素子を光源とする発光モジュール５に電力を供給するものであって、直流電源Ｅの出力電圧を降圧して発光モジュール５に供給する電源部２と、電源部２を制御する制御部３とを備える。直流電源Ｅの負極に接続される端子は、グランドと同電位とされている。直流電源Ｅとしては、交流電源から電源を供給されて所定の電圧の直流電力を出力する周知の直流電源回路や、電池を用いることができる。

電源部２は、直流電源Ｅの出力端間に接続される入力側コンデンサＣ１と、入力側コンデンサの両端間に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１と出力側コンデンサＣ２との直列回路と、アノードがグランドに接続されてカソードがスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との接続点に接続されたダイオードＤ１と、制御部３の制御に応じたデューティ比でスイッチング素子Ｑ１をオンオフ駆動する駆動回路２１とを備え、出力側コンデンサＣ２の両端を出力端とする、周知の降圧型コンバータである。

また、直流電源Ｅに接続される端子と電源部２との間には、制御部３の電源電圧（以下、「制御電圧」と呼ぶ。）Ｖｃｃを生成する制御電源部４が設けられている。制御電源部４は、直流電源Ｅの出力電圧を分圧することで制御電圧Ｖｃｃを生成する分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、低電圧側の分圧抵抗Ｒ２に並列に接続されたツェナーダイオードＺＤ１とからなる。

制御部３は、１番〜８番の８本のピンを有する集積回路３１を備える。集積回路３１において、１番ピンには制御電圧Ｖｃｃが入力され、８番ピンはグランドに接続され、５番ピンには発光モジュール５への供給電流の電流値を指示する信号である調光信号が外部から入力され、７番ピンには電源部２の出力電圧が分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５で分圧されて入力される。つまり、集積回路３１は、請求項における調光信号入力部でもある。５番ピンや７番ピンから集積回路３１に入力された電気信号は集積回路３１内でＡ／Ｄ変換される。集積回路３１は、５番ピンに入力された調光信号と、７番ピンに入力された電圧とに応じて、２番〜４番のピンからの出力をそれぞれＨレベルとＬレベルとのいずれかに切り換える。このような集積回路３１としては、例えばマイクロチップ社製のＰＩＣ１２Ｆ６２５を用いることができる。調光信号は、例えば指示する電流値に応じた電圧値の直流電圧信号である。

また、制御部３は、発光モジュール５の負極と電源部２との間に接続された抵抗Ｒ３と発光モジュール５との接続点に一端が接続された抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ６の他端とグランドとの間に接続されたコンデンサＣ３と、反転入力端子が抵抗Ｒ１０を介して抵抗Ｒ６とコンデンサＣ３との接続点に接続されるとともに抵抗Ｒ１１を介して出力端子に接続されたオペアンプＯＰ１と、正の入力端子がオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されたコンパレータＣＰ１と、一方の入力端子にコンパレータＣＰ１の出力端が接続され他方の入力端子に集積回路３１の４番ピンが接続されるとともに出力端子が駆動回路２１に接続された論理積ゲートＡＮＤとを備える。つまり、オペアンプＯＰ１の出力電圧は、抵抗Ｒ１０を介して反転入力端子に接続されたコンデンサＣ３の充電電圧が高いほど低くなり、非反転入力端子に接続されたコンデンサＣ５の充電電圧が高いほど高くなる。また、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子はコンデンサＣ５を介してグランドに接続されるとともに抵抗Ｒ１２を介して集積回路３１の３番ピンに接続されている。さらに、コンパレータＣＰ１の負の入力端子は、一端が抵抗Ｒ１４を介して制御電圧Ｖｃｃに接続されて他端がグランドに接続されたコンデンサＣ４とスイッチング素子Ｑ８との並列回路の前記一端に接続されている。また、コンパレータＣＰ１の反転入力端子とグランドとの間に接続されたスイッチング素子Ｑ８は、集積回路３１の２番ピンからの出力によりオンオフ駆動される。なお、オペアンプＯＰ１とコンパレータＣＰ１とは、１チップ化されたものが安価に市場に出回っている。

本実施形態の動作を説明する。集積回路３１は、２番ピンからの出力により、図３（ａ）に示すように定期的にスイッチング素子Ｑ８を短時間ずつオンする。そして、コンデンサＣ４が、スイッチング素子Ｑ８がオフされている期間に充電され、スイッチング素子Ｑ８がオンされている期間に放電されることにより、コンパレータＣＰ１の負の入力端子に入力される電圧の波形は、図３（ｂ）に示すように充電時のゆるやかな上昇と放電時の急激な低下とを交互に繰り返す波形となる。すなわち、コンパレータＣＰ１の正の入力端子への入力電圧が図３（ｃ）に示すように一定であった場合、コンパレータＣＰ１の出力電圧は図３（ｄ）に示すように正の入力端子への入力電圧が高いほどデューティ比が大きくなるような矩形波となる。発光モジュール５を連続点灯させる期間には、集積回路３１の４番ピンの出力はＨレベルに維持されるので、コンパレータＣＰ１の出力がそのまま論理積ゲートＡＮＤから駆動回路２１への入力となる。駆動回路２１は、入力された矩形波のデューティ比が大きいほどスイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティ比を大きくして電源部２の出力電圧を高くし、つまり発光モジュール５に供給する電流量を増加させる。

ここで、コンパレータＣＰ１の正の入力端子への入力電圧はオペアンプＯＰ１の出力電圧であるが、これは既に述べたように、抵抗Ｒ１０を介してオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されたコンデンサＣ３の充電電圧が高いほど低くなり、またオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続されたコンデンサＣ５の充電電圧が高いほど高くなる。前者のコンデンサＣ３の充電電圧は発光モジュール５に供給される電流が多いほど高くなり、後者のコンデンサＣ５の充電電圧は集積回路３１の３番ピンからの出力のデューティ比が高いほど高くなる。つまり、集積回路３１の３番ピンからの出力のデューティ比に対して発光モジュール５に供給される電流が多いほど、コンパレータＣＰ１への入力電圧が低くなり、コンパレータＣＰ１から駆動回路２１への出力のデューティ比が小さくなることにより、発光モジュール５に供給される電流が減少する。すなわち、発光モジュール５に供給する電流の電流値を集積回路３１の３番ピンからの出力のデューティ比に応じた一定値とするようなフィードバック制御がなされる。

また、集積回路３１は、７番ピンへの入力電圧に基いて無負荷状態や発光モジュール５における短絡を検出する。そして、無負荷状態や短絡が検出されたときには、例えば４番ピンの出力をＬレベルとすることによって駆動回路２１を停止させる。

以下、本実施形態の要点である、調光信号によって発光モジュール５への供給電流の電流値の変更が指示されたときの動作を説明する。

集積回路３１は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、５番ピンに入力された調光信号によって発光モジュール５への供給電流の電流値Ｉｏの変更が指示された時点ｔｓから、発光モジュール５への供給電流の電流値Ｉｏを調光信号によって指示された電流値Ｉ２とするように電源部２を制御する時点ｔｅまでの期間（以下、「過渡期間」と呼ぶ。）に、電源部２の出力電流（以下、単に「出力電流」と呼ぶ。）の電流値Ｉｏを、上記変更前の出力電流の電流値Ｉ１と上記変更後の出力電流の電流値Ｉ２とのいずれよりも高い電流値Ｉｔとするように、３番ピンからの出力のデューティ比によって電源部２の駆動回路２１を制御する過渡動作を行う。過渡動作を行う過渡時間Ｔｔは、発光モジュール５の特性に応じて、数秒から数分程度のうちから適宜選択する。具体的には、用いられる発光モジュール５の供給電流の変化に対する光出力の変化の応答が速いほど短い過渡時間Ｔｔを選択することが望ましい。

上記構成によれば、図１（ａ）のように調光制御で発光モジュール５への出力電流が減らされる場合には過渡期間の終了時点ｔｅで、逆に図１（ｂ）のように調光信号に従った調光制御で発光モジュール５への出力電流が増やされる場合には調光制御が受け付けられた時点ｔｓで、それぞれ上記変更の前後の出力電流の電流値Ｉ１，Ｉ２の差よりも大きく出力電流の電流値Ｉｏが変化することにより発光モジュール５の光出力が大きく変化するから、調光制御が受け付けられたことが見た目から判別しやすくなる。

なお、図４（ａ）（ｂ）に示すように、過渡期間における発光モジュール５への出力電流の電流値Ｉｏを、過渡期間の前後の出力電流の電流値Ｉ１，Ｉ２のいずれよりも低い電流値Ｉｂとするような過渡動作としてもよい。この場合であっても、図４（ａ）のように調光制御で発光モジュール５への出力電流の電流値Ｉｏが減らされる場合には調光制御が受け付けられた時点ｔｓで、逆に図４（ｂ）のように調光制御で発光モジュール５への出力電流の電流値Ｉｏが増やされる場合には過渡期間の終了時点ｔｅで、それぞれ変更の前後の出力電流の電流値Ｉ１，Ｉ２の差よりも大きく出力電流の電流値Ｉｏが変化することにより発光モジュール５の光出力が大きく変化するから、調光制御が受け付けられたことが見た目から判別しやすくなる。さらに、過渡期間における出力電流の電流値Ｉｏを図５（ａ）（ｂ）に示すように０とすれば、上記の光出力の変化がさらに大きくなることにより、調光制御が受け付けられたことをより判別しやすくなる。

さらに、図６（ａ）（ｂ）に示すように、過渡期間中に出力電流の電流値Ｉｏが変化するタイミング（以下、「中間時点」と呼ぶ。）ｔｃを有する過渡動作としてもよい。具体的には、図６（ａ）のように過渡期間の前の出力電流の電流値Ｉ１が過渡期間の後の出力電流の電流値Ｉ２よりも高い場合には、調光制御が受け付けられた時点ｔｓから中間時点ｔｃまでの出力電流の電流値Ｉｏを過渡期間の前の出力電流の電流値Ｉ１よりも高い電流値Ｉｔとして、中間時点ｔｃから過渡期間の終了時点ｔｅまでの出力電流の電流値Ｉｏを過渡期間の後の出力電流の電流値Ｉ２よりも低い電流値Ｉｂとする。また、図６（ｂ）のように過渡期間の前の出力電流の電流値Ｉ１が過渡期間の後の出力電流の電流値Ｉ２よりも低い場合には、調光制御が受け付けられた時点ｔｓから中間時点ｔｃまでの出力電流の電流値Ｉｏを過渡期間の前の出力電流の電流値Ｉ１よりも低い電流値Ｉｂとして、中間時点ｔｃから過渡期間の終了時点ｔｅまでの出力電流の電流値Ｉｏを過渡期間の後の出力電流の電流値Ｉ２よりも高い電流値Ｉｔとする。この構成を採用した場合には、中間時点ｔｃで、過渡期間の前後の出力電流の電流値Ｉ１，Ｉ２の差よりも大きく出力電流の電流値Ｉｏが変化することにより発光モジュール５の光出力が大きく変化するから、調光制御が受け付けられたことが見た目から判別しやすくなる。ここで、第１の過渡時間Ｔｔ１及び第２の過渡時間Ｔｔ２は、それぞれ、発光モジュール５の特性に応じて、数秒から数分程度のうちから適宜選択すればよいが、図６（ａ）（ｂ）の例では、中間時点ｔｃから出力電流の電流値Ｉｏが大きく変化するので、発光モジュール５の応答時間を考慮し、中間時点ｔｃから終了時点ｔｅまでの第２の過渡時間Ｔｔ２を、調光制御が受け付けられた時点ｔｓから中間時点ｔｃまでの第１の過渡時間Ｔｔ１よりも長くすることが望ましい。

ここで、上記各種の過渡時間Ｔｔ，Ｔｔ１，Ｔｔ２をそれぞれ対応する発光モジュール５に応じて一定とする代わりに、過渡時間Ｔｔ，Ｔｔ１，Ｔｔ２を変更する操作入力を受け付ける例えば半固定抵抗のような時間設定部を設け、時間設定部への操作入力に応じて過渡時間Ｔｔ，Ｔｔ１，Ｔｔ２を可変としてもよい。

また、集積回路３１が、上記のように３番ピンからの出力によって発光モジュール５への出力電流を制御する代わりに、４番ピンからＰＷＭ信号を出力し、このＰＷＭ信号のデューティ比の制御によって発光モジュール５への出力電流の実効値を制御するようにしてもよい。さらに、３番ピンからの出力による制御と、上記のような４番ピンからの出力による制御とを併せて用いてもよい。

上記のような有機ＥＬ点灯装置１は、図７（ａ）（ｂ）に示すような照明器具６に用いることができる。この照明器具６は、下面が開口したボディ７１と、ボディ７１に結合してボディ７１の下面を閉塞するカバー７２とからなる器具本体７を備える。器具本体７内には、電源部２を構成する各回路部品と制御部３を構成する各回路部品と制御電源部４を構成する各回路部品とがそれぞれプリント配線板Ｐに実装されてなる有機ＥＬ点灯装置１と、発光モジュール５とが保持されている。ボディ７１の底面（図７（ｂ）における上面）には、発光モジュール５を露出させる窓穴７１ａが貫設されている。発光モジュール５は、ガラス板５１と、ガラス板５１の一方の面（図７（ｂ）における下面）上に設けられた第１の電極層５２と、第１の電極層５２に重ねて設けられ厚さ方向に通電されることにより発光する発光層５３と、発光層５３に重ねて設けられ第１の電極層５２との間に発光層５３を挟む第２の電極層５４と、ガラス板５１とともに第１の電極層５２と発光層５３と第２の電極層５４とを覆うカバー５５とを備える。第１の電極層５２は、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のように、透光性と導電性とを有する材料からなる。第２の電極層５４は、例えばアルミニウムのように、導電性を有する材料からなる。カバー５５は例えばガラスからなる。第１の電極層５２と発光層５３と第２の電極層５４とにより、請求項における有機ＥＬ素子が構成されている。第１の電極層５２と第２の電極層５４とにはそれぞれ有機ＥＬ点灯装置１の電源部２の出力端に接続される端子部（図示せず）が設けられており、端子部間に通電されると発光層５３が発光してこの光が第１の電極層５２とガラス板５１とを介して出射されるようになっている。発光モジュール５は、ガラス板５１において第１の電極層５２が設けられた面を内側に向けて窓穴７１ａを閉塞する形でボディ７１に固定されている。

（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態において電源部から発光モジュールへの出力電流の電流値の変化を示す説明図であり、（ａ）は調光制御によって発光モジュールへの出力電流が減少する場合を示し、（ｂ）は調光制御によって発光モジュールへの出力電流が増加する場合を示す。同上を示す回路図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同上の動作を示す説明図であり、（ａ）はスイッチング素子のオンオフの状態を示し、（ｂ）はコンパレータの負の入力端子への入力電圧を示し、（ｃ）はコンパレータの正の入力端子への入力電圧を示し、（ｄ）はコンパレータの出力電圧を示す。（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の別の形態において電源部から発光モジュールへの出力電流の電流値の変化を示す説明図であり、（ａ）は調光制御によって発光モジュールへの出力電流が減少する場合を示し、（ｂ）は調光制御によって発光モジュールへの出力電流が増加する場合を示す。（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の更に別の形態において電源部から発光モジュールへの出力電流の電流値の変化を示す説明図であり、（ａ）は調光制御によって発光モジュールへの出力電流が減少する場合を示し、（ｂ）は調光制御によって発光モジュールへの出力電流が増加する場合を示す。（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の別の形態において電源部から発光モジュールへの出力電流の電流値の変化を示す説明図であり、（ａ）は調光制御によって発光モジュールへの出力電流が減少する場合を示し、（ｂ）は調光制御によって発光モジュールへの出力電流が増加する場合を示す。（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上を用いた照明器具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面の要部を示す断面図である。（ａ）（ｂ）はそれぞれ供給される電流の電流値が変化した際の発光モジュールの光束の変化の例を示す説明図であり、（ａ）は供給される電流が減少する場合を示し、（ｂ）は供給される電流が増加する場合を示す。

符号の説明

１有機ＥＬ点灯装置
２電源部
３制御部
５発光モジュール
３１集積回路（請求項における調光信号入力部）

Claims

有機ＥＬ素子を光源とする発光モジュールを点灯させるための電力を出力する電源部と、
前記発光モジュールへの供給電流の電流値を指示する調光信号が入力される調光信号入力部と、
前記調光信号入力部に入力された調光信号に従った電流値の出力電流を前記発光モジュールに供給するように前記電源部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記調光信号に従って前記電源部の出力電流の電流値を変更する前に、前記電源部の出力電流の電流値を、前記変更の前後の出力電流の電流値に挟まれた範囲外の電流値とする過渡動作を行い、
前記制御部は、前記過渡動作の後の電流値が前記過渡動作の前の電流値よりも低い場合には、前記過渡動作中は前記電源部の出力電流の電流値を前記過渡動作の前の電流値よりも高くした後で前記過渡動作の後の電流値よりも低くし、
前記過渡動作の後の電流値が前記過渡動作の前の電流値よりも高い場合には、前記過渡動作中は前記電源部の出力電流の電流値を前記過渡動作の前の電流値よりも低くした後で前記過渡動作の後の電流値よりも高くすることを特徴とする有機ＥＬ点灯装置。
請求項１記載の有機ＥＬ点灯装置と、前記有機ＥＬ点灯装置と前記有機ＥＬ点灯装置の前記電源部によって電流を供給される前記発光モジュールとをそれぞれ保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。