JP5219255B2

JP5219255B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5219255B2
Application number: JP2008080240A
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: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP2009238434A; US20100045193A1; US8138679B2

Description

本発明は、発光素子電流制御を行う有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）発光装置および照明器具に関し、特に、順逆反転回路によって一時的に低電圧異常の発光素子に逆電圧を印加し、電流を流すことによってインピーダンスを低下した部分を修復し、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する有機エレクトロルミネッセント発光装置および照明器具に関する。

近年、有機エレクトロルミネッセント装置を用いた照明器具として、発光素子電流を一定に制御するようなものが知られている。有機エレクトロルミネッセント装置は、有機物中に注入された電子と正孔が再結合して生じた励起子によって発光が起こる現象を利用した装置である。近年では、この有機エレクトロルミネッセント装置を用いたディスプレイの開発が盛んに行われている。これは、有機エレクトロルミネッセント装置が、液晶表示装置と比較して、広い視野角、速い応答速度および高いコントラストなどを有することによるものである。

一般に、有機ＬＥＤ装置は、陰極と陽極の間に有機層が挟持された構造を有している。そして、電圧を印加すると、陰極からは電子が、陽極からは正孔がそれぞれキャリアとして注入される。これらのキャリアが有機層の内部で再結合すると、励起子が発生して発光が起こる。

このように有機エレクトロルミネッセント装置は、一般的に発光層と正孔輸送層や電子輸送層等とを含む有機層と、その有機層を介して対向配置された一対の電極（陰極及び陽極）とを備えている。通常、有機層は、例えば１００ｎｍ程度といった非常に薄い層厚を有するものである。従って、微少異物の混入や有機層の形成ムラ等に起因して、電極間でリーク不良が発生したり、電極間の絶縁耐圧性不良等が発生したりする虞がある。

このような不良が発生すると、有機エレクトロルミネッセント装置駆動時に黒点や暗線、黒線が観察されることとなり、有機エレクトロルミネッセント装置の表示品位が低下する。また、黒点等には至らないまでも、十分な絶縁耐圧性を有さない箇所がある場合は、有機エレクトロルミネッセント装置駆動中にリーク電流が発生してしまう虞もある。特に、近年では有機エレクトロルミネッセント装置の大型化が進み、このような不良の発生確率が増大する傾向にあり、大きな問題となっている。

このような状況に鑑み、例えば、複数種類の有機層に、その発光色毎に相互に異なる印加条件で逆バイアス電圧を印加して絶縁不良部を絶縁化することにより、各々、発光色が相互に異なる発光層を少なくとも含む複数種類の有機層と、複数種類の有機層を介して対向配置された一対の電極とを備えた有機エレクトロルミネッセント装置の一対の電極間の絶縁不良部を修復する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、基板の上に、陽極、発光層を含む有機層および陰極が順次積層されてなる積層体が形成された有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、陰極が、第１の導電層、バッファ層および第２の導電層が順次配置されて形成され、積層体を形成した後にエージングを行うことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法が知られている。

これによれば第１の導電層、バッファ層および第２の導電層を順次積層して陰極を形成し、また積層体を形成した後にエージングを行うことによって、従来より、駆動電圧の低い有機エレクトロルミネッセント素子を製造することができる（例えば、特許文献２参照）。
また、有機エレクトロルミネッセント素子に所望の直流電圧を供給する直流電源手段と、直流電源手段の電圧供給の停止を検出する検出手段と、直流電源手段の電圧供給が停止されたときに有機エレクトロルミネッセント素子に逆特性の電圧を供給する逆電圧供給手段とを具備した照明装置も提案されている（特許文献３）。
特開2007-207703号公報特開2007-200662号公報特開2007-149463号公報

発光素子に使用している有機エレクトロルミネッセント素子は、製造上のバラツキや発光素子の点灯状態によって、部分的に電流集中し、インピーダンスが低下するという発光素子の低電圧異常の故障を発生することがある。しかしながら、上記従来例では、発光素子電流を一定に制御しているだけで、発光素子が低電圧異常になった場合、発光素子の点灯を維持することができないという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたもので、順逆反転回路によって一時的に低電圧異常の発光素子に逆電圧を印加し、電流を流すことによってインピーダンスを低下した部分を修復し、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する有機エレクトロルミネッセント発光装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、直流電流の供給を受けて発光する複数の発光素子と、発光素子に一定以上の電流を供給する直流電源回路と、発光素子ごとに割当てられ、発光素子に印加される電流の順逆を、複数のスイッチを介して切替える複数の順逆反転回路とを具備した発光装置であって、前記順逆反転回路は、前記複数の発光素子のいずれかの異常を検出した場合に、異常を検出した発光素子に逆方向電圧を印加し、逆方向電圧を印加した発光素子の正常を検出した場合に、正常を検出した発光素子に順方向電圧を印加し、前記複数の発光素子は、直列接続された第１および第２の発光素子を含み、前記順逆反転回路は、電源間に直列接続された第１、第２および第３のスイッチペアを含み、前記第１の発光素子は、前記第１および第２のスイッチペアの直列接続点間に接続され、前記第２の発光素子は、前記第２および第３のスイッチペアの直列接続点間に接続されることを特徴とする。

上記構成によれば、異常を検出した発光素子に逆方向電圧を印加し、逆方向電圧を印加した発光素子の正常を検出した場合に、正常を検出した発光素子に順方向電圧を印加する順逆反転回路を備えるので、発光素子に異常が発生しても、正常な発光素子を不点灯にすることなく、正常に修復することができる。また、上記構成によれば、第１および第２の発光素子を第１から第３のスイッチペアで駆動できるので、発光装置のスイッチ数を少なくすることができる。

また、本発明の発光装置において、前記第２のスイッチペアは、正常な発光素子に流れる順方向電流と、異常な発光素子に流れる逆方向電流とを兼用して流すスイッチを含むことを特徴とする。

上記構成によれば、第２のスイッチペアは、正常な発光素子に流れる順方向電流と異常な発光素子に流れる逆方向電流とを兼用して流すスイッチを含むので、低電圧異常の発光素子に逆電圧を印加している間も他の正常な発光素子の点灯を維持することができる。

また、本発明の発光装置は、直流電流の供給を受けて発光する複数の発光素子と、発光素子に一定以上の電流を供給する直流電源回路と、発光素子ごとに割当てられ、発光素子に印加される電流の順逆を、スイッチを介して切替える複数の順逆反転回路とを具備した発光装置であって、前記順逆反転回路は、前記スイッチを複数の発光素子で兼用し、前記複数の発光素子のいずれかの異常を検出した場合に、異常を検出した発光素子に逆方向電圧を印加し、逆方向電圧を印加した発光素子の正常を検出した場合に、正常を検出した発光素子に順方向電圧を印加することを特徴とする。また、本発明の発光装置において、前記順逆反転回路は、前記複数の発光素子に印加される電流の順逆を切替える複数のスイッチと、前記複数の発光素子の電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出した前記複数の発光素子の電圧に基づいて、前記複数のスイッチのオンオフを制御する順逆反転回路制御部と、前記順逆反転回路制御部からの信号に応じて前記複数のスイッチを駆動するドライブ回路とを備えることを特徴とする。また、本発明の発光装置において、前記複数の発光素子は、直列接続されたｎ個のランプを含み、前記順逆反転回路は、電源間に直列接続された（ｎ＋１）個のスイッチペアを含み、前記ｎ個のランプのそれぞれは、前記（ｎ＋１）個のスイッチペアのそれぞれの直列接続点間に接続されることを特徴とする。

上記構成によれば、異常を検出した発光素子に逆方向電圧を印加し、逆方向電圧を印加した発光素子の正常を検出した場合に、正常を検出した発光素子に順方向電圧を印加する順逆反転回路を備えるので、発光素子に異常が発生しても、正常な発光素子を不点灯にすることなく、正常に修復することができる。また、上記構成によれば、電圧検出部が検出した複数の発光素子の電圧に基づいて、複数のスイッチのオンオフを制御する順逆反転回路制御部を備えるので、一時的に異常となった発光素子に逆電圧を印加し、電流を流すことによってインピーダンスを低下した部分を修復し、異常が発生した発光素子を正常に修復することができる。また、上記構成によれば、ｎ個のランプのそれぞれが（ｎ＋１）個のスイッチペアのそれぞれの直列接続点間に接続されるので、発光装置のスイッチ数を少なくすることができる。

また、本発明の発光装置において、異常な発光素子の正極側で電源の負極と接続されているスイッチをローサイドスイッチとし、異常な発光素子の負極側で電源の正極と接続されるスイッチをハイサイドスイッチとした場合に、前記順逆反転回路制御部は、前記ローサイドスイッチおよび前記ハイサイドスイッチのどちらかもしくは両方を間欠的に動作させ、異常な発光素子に逆方向電圧を間欠的に印加することを特徴とする。

上記構成によれば、順逆反転回路制御部は、ローサイドスイッチおよびハイサイドスイッチのどちらかもしくは両方を間欠的に動作させ、異常な発光素子に逆方向電圧を間欠的に印加するので、間欠駆動のＯＮデューティを制御することにより、逆電圧を印加した時に流れる電流量を制御して低電圧異常が発生した発光素子を正常に修復することができる。

また、本発明の発光装置において、前記ローサイドスイッチおよび前記ハイサイドスイッチのどちらかもしくは両方は、正常な発光素子の順方向電流および異常な発光素子の逆方向電流を兼用して流すように制御されることを特徴とする。

上記構成によれば、ローサイドスイッチおよびハイサイドスイッチのどちらかもしくは両方は、正常な発光素子の順方向電流および異常な発光素子の逆方向電流を兼用して流すように制御されるので、低電圧異常の発光素子に逆電圧を印加している間も他の正常な発光素子の点灯を維持することができる。

また、本発明の発光装置は、直列接続されたｎ個の発光素子と、電源間に直列接続された（ｎ＋１）個のスイッチペアとを含む順逆反転回路を、ｍ個並列に接続して構成されることを特徴とする。

上記構成によれば、直列接続されたｎ個の発光素子をｍ個並列に接続して構成され、発光装置のスイッチ数を少なくすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、複数の発光素子への供給電力を調整する発光素子電力供給回路と、発光素子電圧を検出する発光素子電圧検出回路と、発光素子に印加される電流の順逆を切替える複数の順逆反転回路からなる発光装置において、前記順逆反転回路は、前記発光素子電圧検出回路で発光素子電圧が所定の値以下で発光素子の低電圧異常を検出し、その検出した発光素子に逆電圧を印加し、隣接する順逆反転回路のスイッチの一部を兼用するようにしているため、低電圧異常発光素子に逆電圧を印加している場合も他の正常は発光素子の点灯を維持することができ、小型化を維持しつつ、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する発光装置を提供することができる。

また、本発明によれば、前記順逆反転回路は、ｎ個の発光素子を直列に接続することができ、スイッチの数を（２ｎ＋２）個にしているため、スイッチ数を少なくし、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する発光装置を提供することができる。

また、本発明によれば、前記順逆反転回路は、前記発光素子電圧検出回路で発光素子電圧が所定の値以下で発光素子の低電圧異常を検出し、その検出した発光素子に逆電圧を印加したとき、スイッチの一部を間欠駆動しているため、逆電圧を印加するときの電流量を制御することができ、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する発光装置を提供することができる。

さらに、本発明によれば、前記順逆反転回路は、ｎ個の発光素子を直列に接続することができ、かつｎ個の直列接続した発光素子をｍ個並列接続することができ、スイッチの数を（ｍ×（２ｎ＋２））個にしているため、スイッチ数を少なくし、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する発光装置を提供することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図１から図７を用いて説明する。本実施の形態は、図１に示すように、発光装置１００は発光素子としての有機エレクトロルミネッセント素子からなるランプと、このランプを点灯するランプ点灯装置から構成される。すなわち、本実施の形態の発光装置１００のランプ点灯装置は、制御電圧を生成する制御電源回路１と、直流電圧を発光素子としての有機エレクトロルミネッセント素子からなるランプに必要な電力に変換する降圧チョッパ回路２と、ランプに流れる電流を検出するランプ電流検出回路３と、複数のランプを含み、複数のランプの接続の順逆を反転可能な順逆反転回路４と、ランプに所望の電力を供給するための制御信号を生成する制御回路５と、ランプに流れる電流を制御するランプ電流指令回路６とを備える。

図１の各回路について説明する。直流電源としてランプに点灯電流を流すための電解コンデンサＣ１には、例えば図示しない昇圧チョッパ回路により商用交流電源を整流平滑して得られた直流電圧が印加されている。この直流電圧は、本回路では、例えば約１００Ｖで一定に保たれており、これは有機エレクトロルミネッセント素子から成るランプを点灯維持するのに必要なランプ両端電圧となっている。

なお、５Ｖから７Ｖ程度必要な有機エレクトロルミネッセント素子を５個直列接続したランプが２個直列に接続した場合、５０Ｖから７０Ｖ程度の電圧が必要になる。５Ｖから７Ｖ程度必要な有機エレクトロルミネッセント素子を１個からなるランプが２個直列に接続した場合、１０Ｖから１４Ｖ程度の電圧が必要になり、直流電圧は２０Ｖ程度でよい。また、直流電源は電池でもよい。

制御電源回路１は、分圧用の抵抗Ｒ１，Ｒ２とツェナーダイオードＺＤ１よりなり、制御回路５に供給する電圧Ｖｃｃを生成する回路である。

降圧チョッパ回路２は、スイッチング素子Ｑ１、回生用ダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ２よりなり、スイッチング素子Ｑ１が高周波でスイッチングすることにより、電解コンデンサＣ１に蓄積されている直流電圧をランプに必要な電力に変換する。

制御回路５には、ランプ電流指令回路６とランプ電流検出回路３からの信号を受けてＱ１駆動回路７へ信号を出す回路から構成されている。

ランプ電流指令回路６はランプピーク電流値指令値、ランプ電流デューティーを決定している。たとえば、マイクロチップ社製ＰＩＣ１２Ｆ６７５（Ａ／Ｄ変換機能・フラッシュメモリ付８ビットマイコン）のような汎用マイコンＩＣ１で構成されており、抵抗Ｒ４、Ｒ５の分圧点の電圧を監視することにより、ランプ電圧を検出し、その検出値に応じて、負荷であるランプの点灯判別をしている（負荷異常検出もしている）。

そのために７番ピンはＡ／Ｄ変換入力に設定されており、コンデンサＣ２の両端電圧から得られるランプ電圧値を読み取る。また、２番、３番、４番ピンは２値出力に設定されている。１番ピンは電源端子、８番ピンはグランド端子である。

制御回路５は降圧チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１を制御することによりランプに所望の電力を供給する。電流検出抵抗Ｒ３によりランプの電流値を検出し、誤差アンプＯＰ１により電流値を調整する。

具体的には、誤差アンプＯＰ１の出力電圧と比較器ＯＰ２のマイナス端子の三角波信号とを比較することにより降圧チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ動作を調整し、供給する電力を調整する。比較器ＯＰ２によるスイッチング素子Ｑ１の駆動信号の生成動作を図２に示す。

図２（ａ）はマイコンＩＣ１の２番ピンのＨ／Ｌの出力状態を示しており、同図（ｂ）は比較器ＯＰ２のマイナス端子に印加されるコンデンサＣ４の電圧、同図（ｃ）の実線は比較器ＯＰ２のプラス端子に印加される基準電圧、破線はコンデンサＣ４の電圧、同図（ｄ）は比較器ＯＰ２の出力を示している。なお、比較器ＯＰ２と誤差アンプＯＰ１は１パッケージに２個のオペアンプを内蔵したＩＣなどで安価に構成でき、その制御電源は電圧Ｖｃｃから供給される。

マイコンＩＣ１の２番ピンがＨレベルのとき、スイッチング素子Ｑ８がオンすることにより、コンデンサＣ４が短絡され、その蓄積電荷は放電される。マイコンＩＣ１の２番ピンがＬレベルになると、スイッチング素子Ｑ８がオフすることにより、抵抗Ｒ１４を介してコンデンサＣ４が充電され、その電圧が上昇して行く。

コンデンサＣ４の電圧は比較器ＯＰ２のマイナス端子に印加されている。比較器ＯＰ２のプラス端子には誤差アンプＯＰ１の出力電圧が基準電圧として印加されている。コンデンサＣ４の電圧が基準電圧よりも低い期間は比較器ＯＰ２の出力はＨレベルとなる。

したがって、マイコンＩＣ１の２番ピンから出力される周波数で、スイッチング素子Ｑ１はオン・オフ駆動され、そのパルス幅は誤差アンプＯＰ１の出力電圧が上昇するにつれて大きくなる。それゆえ、誤差アンプＯＰ１のプラス端子の基準電圧を可変することにより、ランプ電流値を調整することが可能である。

ＡＮＤ回路ＩＣ２は、ＡＮＤの論理素子でマイコンＩＣ１の４番ピンの出力とＯＰ２の出力によって、スイッチング素子Ｑ１の駆動回路へのオン・オフ信号を決定する。

ランプに直流電流を流す場合には、マイコンＩＣ１の４番ピンの出力がＨレベルにすることによって制御する。また、ランプに直流電流を間欠的に流す場合（ＰＷＭ制御と呼ぶ）は、マイコンＩＣ１の４番ピンの出力を任意の周波数でオン・オフし、そのオン時間の割合を変えることによってランプ電流の実効値を制御する。

図３に順逆反転回路４の構成を示す。順逆反転回路４は、スイッチＱ４１〜Ｑ４６と、電圧検出回路Ｒ４１〜Ｒ４６と、スイッチＱ４１〜Ｑ４６のドライブ回路１１〜１３と電圧検出回路Ｒ４１〜Ｒ４６からそれぞれのランプ電圧を算出する電圧検出部１５と、電圧検出部１５の結果からそれぞれのスイッチＱ４１〜Ｑ４６のＯＮ／ＯＦＦを制御する順逆反転回路制御部１６で構成される。図３はランプが２個直列に接続できる例を示している（ランプ１とランプ２が接続できる）。

複数の有機エレクトロルミネッセント素子から構成されている場合のランプを例に説明する。定格が７Ｖ程度必要な有機エレクトロルミネッセント素子を５個直列接続にしているのでランプ１個あたりのランプ定格電圧は３５Ｖ程度で、ランプ定格電流は４００ｍＡである。ランプが２個直列に接続しているので、順逆反転回路４の入力電圧は７０Ｖ程度の電圧になる。順逆反転回路４の入力電流は４００ｍＡとなる。

電圧検出部１５は、定常点灯の場合、ランプ１のランプ電圧をＶｌａ２とＶｌａ４との差として算出する。同様にランプ２のランプ電圧をＶｌａ４とＶｌａ６との差として算出する。検出したランプ電圧が定常のランプ電圧より低い所定の電圧（例えば数Ｖ）を下回った場合、ランプの低電圧異常を検出し、そのランプに逆電圧がかかるようにスイッチＱ４１〜Ｑ４６を制御する。順逆反転回路制御部１６、電圧検出部１５は汎用マイコンＩＣで構成され、図１のＩＣ１と兼用することも可能である。

ランプが２個直列に接続できる例でランプ２が低電圧異常になった場合についての動作を、図７に示す電圧および電流波形を参照して説明する。

順逆反転回路４の正常時（定常接続）の状態を図４に示す。この場合、Ｑ４１とＱ４６がＯＮでその他をＯＦＦとしている。ランプ１とランプ２は直列に接続され、Ｑ４１側からＱ４６側に電流が流れている。電流Ｉｌａは、降圧チョッパ回路２によって定電流になるように制御されている。

すなわち、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）の電圧波形に示すように、定常時は時間０〜ｔ１（横軸）に対して、抵抗Ｒ４１と抵抗４２の接続点の電圧Ｖｌａ２はＶ１、抵抗Ｒ４３と抵抗４４の接続点の電圧Ｖｌａ４はＶ２、抵抗Ｒ４５と抵抗４６の接続点の電圧Ｖｌａ６は０である。また、図７（ｄ），（ｅ）の電流波形に示すように、ランプ１を流れる電流Ｉｌａ１およびランプ２を流れる電流Ｉｌａ２はともにＩｌａである。なお、図７（ｆ）〜（ｉ）はスイッチQ４１，４６，４４，４５のＯＮ／ＯＦＦ波形である。

ランプ２が異常になりインピーダンスが低下してくると、ランプ２電圧が低下しランプ２電圧（Ｖｌａ４−Ｖｌａ６）（ただし、Ｖｌａ６=０）が定常のランプ電圧より低い所定の電圧に下がることによって低電圧異常を検出する。すなわち、図７（ａ），（ｂ）に示すように、時間ｔ１〜ｔ２における電圧Ｖｌａ２および電圧Ｖｌａ４の低下を検出する（異常検出）。

図５は、ランプ２が異常の場合の様子を示す。ランプ２の異常時はＱ４４をＯＮにし、Ｑ４６をＯＦＦにし、Ｑ４５をＯＮ／ＯＦＦの間欠駆動をさせる。Ｑ４１はＯＮを維持する。間欠駆動の周波数は、ランプの光ちらつきを感じない程度の周波数とする（例えば、数１００Ｈｚから数ｋＨｚとする）。この場合、Ｑ４５がＯＮのときランプ２に逆電圧が印加され、Ｑ４５がＯＦＦのときランプ１が点灯する。また、Ｑ４４はランプ２の逆方向電流とランプ１の順方向電流を流すために兼用される。

すなわち、図７（ａ）の時間ｔ２〜ｔ３は順逆反転期間で、電圧Ｖｌａ２が間欠的になり、図７（ｄ），（ｅ）に示すように、ランプ１を流れる電流Ｉｌａ１とランプ２を流れる電流Ｉｌａ２が、間欠的に逆方向に流れる。

図５に示すように、ランプ２のランプ電圧はＶｌａ６−Ｖｌａ４（ただし、Ｖｌａ４＝０）で算出できるので、ランプ電圧が定常電圧に近い値まで上昇すると（図７の時間ｔ３）ランプ２が正常に修復されたと判断し、図４の接続にもどす（図７（ａ）の正常検出・順逆反転）。正常検出はランプ電流を検出することによっても可能である（逆電位電流が流れなくなる。図７（ｅ）のＩｌａ２）。

この場合、異常時の間欠駆動のＯＮデューティを変えることによって、正常ランプの明るさを制御することが可能であり、異常ランプへ印加する逆電流の量を制御することができる。すなわち、Ｑ４５のＯＮデューティを上げることによって異常ランプへの印加する逆電流の量を増やすことになり、反対に正常ランプへの電流を抑え明るさを抑えることになる。

ランプが2個直列に接続された順逆反転回路４のスイッチの数は６個で、ランプ１個づつに順逆反転回路４を用いたものより２個少なくすることができる。ランプがｎ個直列に接続された場合は、順逆反転回路４のスイッチの数が２ｎ＋２個で、２ｎ−２個削減することができる。

したがって、順逆反転回路４のスイッチ数を少なくし、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する有機エレクトロルミネッセント発光装置および照明器具を提供することができる。また、低電圧異常ランプに逆電圧を印加している場合も他の正常ランプを点灯維持することができる有機エレクトロルミネッセント発光装置および照明器具を提供することができる。

次に、図６を参照して、ランプ１が低電圧異常になった場合についての動作を説明する。正常時（定常接続）は図４と同様で、Ｑ４１とＱ４６がＯＮでその他をＯＦＦとしている。ランプ１とランプ２は直列に接続され、Ｑ４１側からＱ４６側に電流が流れている。電流Ｉｌａは、降圧チョッパ回路２によって定電流になるように制御されている。

ランプ１が異常になりインピーダンスが低下してくると、ランプ電圧が低下しランプ電圧（Ｖｌａ２−Ｖｌａ４）が定常のランプ電圧より低い所定の電圧に下がることによって低電圧異常を検出する。

ランプ１の低電圧異常を検出するとＱ４３をＯＮにし、Ｑ４１をＯＦＦにし、Ｑ４２をＯＮ／ＯＦＦの間欠駆動をさせる。Ｑ４６はＯＮを維持する。間欠駆動の周波数は、ランプの光ちらつきを感じない程度の周波数とする（例えば、数１００Hzから数kＨｚとする）。

この場合、Ｑ４２がＯＮのときはランプ１に逆電圧が印加され、Ｑ４２がＯＦＦのときはランプ２が点灯する。また、Ｑ４３はランプ１の逆方向電流とランプ２の順方向電流を流すために兼用される。ランプ１のランプ電圧はＶｌａ４−Ｖｌａ２で算出できるので、ランプ電圧が定常電圧に近い値まで上昇するとランプ１が正常に修復されたと判断し、図４の接続にもどす。

すなわち、ランプ２が異常な場合（図５）、Ｑ４１、Ｑ４４が常時ＯＮで、Ｑ４５がＯＮのときランプ２に逆電圧を印加し、Ｑ４５がOFFのときランプ１を点灯させる。そして、Ｑ４４はランプ１の点灯電流とランプ2の逆電圧電流を兼用で流す（同時には流さない）。一方、ランプ１が異常な場合（図６）、Ｑ４３、Ｑ４６が常時ＯＮで、Ｑ４２がＯＮのときランプ１に逆電圧を印加し、Ｑ４２がＯＦＦのときランプ２を点灯させる。そして、Ｑ４３はランプ２の点灯電流とランプ1の逆電圧電流を兼用で流す（同時には流さない）。

このように、本実施の形態にかかる発光装置１００は、複数のランプのいずれかの異常を検出した場合に、異常を検出したランプに逆方向電圧を印加し、逆方向電圧を印加したランプの正常を検出した場合に、正常を検出したランプに順方向電圧を印加する順逆反転回路４を備えるので、ランプに異常が発生しても正常に修復することができる。

また、電圧検出部１５が検出した複数のランプの電圧に基づいて、複数のスイッチのオンオフを制御する順逆反転回路制御部１６を備えるので、一時的に異常となったランプに逆電圧を印加し、電流を流すことによってインピーダンスを低下した部分を修復し、異常が発生したランプを正常に修復することができる。

さらに、スイッチペアＱ４３，Ｑ４４は、正常なランプに流れる順方向電流と、異常なランプに流れる逆方向電流とを兼用して流すスイッチを含むので、低電圧異常のランプに逆電圧を印加している場合も他の正常なランプの点灯を維持することができる。

（実施の形態２）
図８〜図１１は、ランプ１〜３を直列に接続した場合の順逆反転回路４の接続を説明するための図である。本実施の形態の順逆反転回路４は、スイッチＱ４１〜Ｑ４８と、電圧検出回路Ｒ４１〜Ｒ４８と、スイッチＱ４１〜Ｑ４８のドライブ回路１１〜１４と電圧検出回路Ｒ４１〜Ｒ４８からそれぞれのランプ電圧を算出する電圧検出部１５と、電圧検出部１５の結果からそれぞれのスイッチＱ４１〜Ｑ４８のＯＮ／ＯＦＦを制御する順逆反転回路制御部１６で構成される。

図８は順逆反転回路４の正常時（定常接続）でＱ４１とＱ４８がＯＮでその他をＯＦＦとしている。ランプ１、ランプ２およびランプ３が直列に接続され、Ｑ４１側からＱ４８側に電流が流れている。電流Ｉｌａは、降圧チョッパ回路２によって定電流になるように制御されている。

図９は、ランプ１が異常の場合を示す。ランプ１が異常になりインピーダンスが低下してくると、ランプ電圧が低下しランプ電圧（Ｖｌａ２−Ｖｌａ４）が定常のランプ電圧より低い所定の電圧に下がることによって低電圧異常を検出する。

ランプ１の低電圧異常を検出するとＱ４３をＯＮにし、Ｑ４１をＯＦＦにし、Ｑ４２をＯＮ／ＯＦＦの間欠駆動をさせる。Ｑ４８はＯＮを維持する。間欠駆動の周波数は、ランプの光ちらつきを感じない程度の周波数とする（例えば、数１００Ｈｚから数ｋＨｚとする）。

この場合、Ｑ４２がＯＮのときはランプ１に逆電圧が印加され、Ｑ４２がＯＦＦのときはランプ２，３が点灯する。また、Ｑ４３はランプ１の逆方向電流とランプ２，３の順方向電流を流すために兼用される。ランプ１のランプ電圧はＶｌａ４−Ｖｌａ２で算出できるので、ランプ電圧が定常電圧に近い値まで上昇するとランプ１が正常に修復されたと判断し、図８の接続にもどす。

図１０は、ランプ２が異常の場合を示す。ランプ２が異常になりインピーダンスが低下してくると、ランプ電圧が低下しランプ電圧（Ｖｌａ４−Ｖｌａ６）が定常のランプ電圧より低い所定の電圧に下がることによって低電圧異常を検出する。

ランプ２の低電圧異常を検出するとＱ４１，４８を常時ＯＮにし、Ｑ４４，４５をＯＮ／ＯＦＦの間欠駆動をさせる。間欠駆動の周波数は、ランプの光ちらつきを感じない程度の周波数とする（例えば、数１００Hzから数kＨｚとする）。

この場合、Ｑ４４，４５がＯＮのときはランプ２に逆電圧が印加され、Ｑ４４がＯＮでＱ４５がＯＦＦのときはランプ１のみが点灯し、Ｑ４４がＯＦＦでＱ４５がＯＮのときはランプ３のみが点灯する。また、Ｑ４４，４５はランプ２の逆方向電流とランプ１，３の順方向電流を流すために兼用される。ランプ２のランプ電圧はＶｌａ６−Ｖｌａ４で算出できるので、ランプ電圧が定常電圧に近い値まで上昇するとランプ２が正常に修復されたと判断し、図８の接続にもどす。

図１１は、ランプ３が異常の場合を示す。ランプ３が異常になりインピーダンスが低下してくると、ランプ電圧が低下しランプ電圧（Ｖｌａ６−Ｖｌａ８）が定常のランプ電圧より低い所定の電圧に下がることによって低電圧異常を検出する。

ランプ３の低電圧異常を検出するとＱ４６をＯＮにし、Ｑ４８をＯＦＦにし、Ｑ４７をＯＮ／ＯＦＦの間欠駆動をさせる。Ｑ４１はＯＮを維持する。間欠駆動の周波数は、ランプの光ちらつきを感じない程度の周波数とする（例えば、数１００Hzから数kＨｚとする）。

この場合、Ｑ４７がＯＮのときはランプ３に逆電圧が印加され、Ｑ４７がＯＦＦのときはランプ１，２が点灯する。また、Ｑ４６はランプ３の逆方向電流とランプ１，２の順方向電流を流すために兼用される。ランプ３のランプ電圧はＶｌａ８−Ｖｌａ６で算出できるので、ランプ電圧が定常電圧に近い値まで上昇するとランプ３が正常に修復されたと判断し、図８の接続にもどす。

以上は、ランプ１、２、３(ｎ＝３の場合）のそれぞれが異常な場合を説明した。ランプの数がn=3以上の場合は、異常ランプの正極側のローサイドスイッチ（電源の負極と接続されている）と負極側のハイサイドスイッチ（電源の正極と接続されている）のどちらかもしくは両方を間欠的に動作させ、そのスイッチのどちらかもしくは両方が正常ランプの順方向電流と異常ランプの逆方向電流を兼用で流すように制御すればよい。

このように本実施の形態の発光装置１００は、直列接続されたｎ個のランプを含むことができ、その場合、順逆反転回路４は、電源間に直列接続された（ｎ＋１）個のスイッチペアを含み、ｎ個のランプのそれぞれは、（ｎ＋１）個のスイッチペアのそれぞれの直列接続点間に接続されるので、発光装置１００に含まれるスイッチ数を少なくすることができる。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について図１から図７および図１２を用いて説明する。回路は図１から図３に示すように、実施の形態１と同じであるので省略する。図１２にランプ１、２の直列接続体とランプ３、４の直列接続体とを並列に接続した例を示す。動作についても図４から図７に示すように、実施の形態１と同じであるので省略する。

複数の有機エレクトロルミネッセント素子から構成されている場合のランプを例に説明する。定格が７Ｖ程度必要な有機エレクトロルミネッセント素子を５個直列接続にしているのでランプ1個あたりのランプ定格電圧は３５Ｖ程度で、ランプ定格電流は４００ｍＡである。ランプが２個直列に接続し、さらに２個並列に接続しているので、順逆反転回路の入力電圧は７０Ｖ程度の電圧になる。順逆反転回路の入力電流は８００ｍＡとなる。

ランプが２個直列接続されたものをさらに２個並列に接続された順逆反転回路４のスイッチの数は１２個で、ランプ１個づつに順逆反転回路を用いたものより４個少なくすることができる。ランプがｎ個直列かつｍ個並列に接続された場合は、順逆反転回路４のスイッチの数がｍ×（２ｎ＋２）個で、ｍ×（２ｎ−２）個削減することができる。したがって、順逆反転回路４のスイッチ数を少なくし、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する有機エレクトロルミネッセント発光装置および照明器具を提供することができる。

以下、本発明で用いられる有機エレクトロルミネッセント素子照明器具について図１３を参照しつつ説明する。有機エレクトロルミネッセント照明器具２００はガラス基板２７，保護ガラス３１、ＩＴＯ（陽極）２８、有機発光層２９、アルミニウム電極（陰極）３０で構成される有機エレクトロルミネッセント素子３２と有機エレクトロルミネッセント素子３２に発光装置とケース２２からなる。２１は発光面、２５はケース上面、２６はケース下面を示す。また、前記実施の形態１乃至３で説明した発光装置の順逆反転回路を含む点灯回路は電力を供給する給電部（図示省略）と電子部品２３とプリント基板２４で構成される。

したがって、有機エレクトロルミネッセント照明器具２００に含まれるスイッチ数を少なくするとともに、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有し、異常の発生したランプに逆電圧を印加している間も他の正常なランプの点灯を維持することができる有機エレクトロルミネッセント照明器具２００を提供することができる。
なお、前記実施の形態では、発光素子として有機エレクトロルミネッセント素子を用いた場合について説明したが、有機エレクトロルミネッセント素子に限定されることなく、無機エレクトロルミネッセント素子、ＬＥＤなど、電極間に電圧を印加することによって発光する素子などにおいて、絶縁不良部を修復することで、リフレッシュできる他の素子にも適用可能であることはいうまでもない。
また、前記実施の形態では、照明器具について説明したが、照明器具に限定されることなく、露光用光源などの各種光源に適用可能であることはいうまでもない。

本発明は、順逆反転回路によって一時的に低電圧異常の発光素子に逆電圧を印加し、電流を流すことによってインピーダンスを低下した部分を修復し、低電圧異常が発生しても正常に修復する機能を有する有機エレクトロルミネッセント発光装置および照明器具として利用可能である。

本発明の実施の形態１にかかる発光装置１００の概略構成を説明するための図本発明の実施の形態１において比較器ＯＰ２によるスイッチング素子Ｑ１の駆動信号の生成動作を示す図本発明の実施の形態１にかかる順逆反転回路４の概略構成を説明するための図本発明の実施の形態１において順逆反転回路４の正常時（定常接続）の状態を示す図本発明の実施の形態１において順逆反転回路４の異常時（ランプ２が異常）の状態を示す図本発明の実施の形態１において順逆反転回路４の異常時（ランプ１が異常）の状態を示す図本発明の実施の形態１にかかる発光装置１００の電圧波形および電流波形を示す図本発明の実施の形態２において順逆反転回路４の正常時（定常接続）の状態を示す図本発明の実施の形態２において順逆反転回路４の異常時（ランプ１が異常）の状態を示す図本発明の実施の形態２において順逆反転回路４の異常時（ランプ２が異常）の状態を示す図本発明の実施の形態２において順逆反転回路４の異常時（ランプ３が異常）の状態を示す図本発明の実施の形態３における順逆反転回路４の概略構成を説明するための図本発明の実施の形態で用いられる有機エレクトロルミネッセント照明器具２００の概略構成を説明するための図

符号の説明

１制御電源回路
２降圧チョッパ回路
３ランプ電流検出回路
４順逆反転回路
５制御回路
６ランプ電流指令回路
７Ｑ１駆動装置
１１，１２，１３，１４ドライブ回路
１５電圧検出部
１６順逆反転回路制御部
２１発光面
２２ケース
２３電子部品
２４プリント基板
２５ケース上面
２６ケース下面
２７，３１ガラス
２８ＩＴＯ（透光性電極）
２９有機発光層
３０アルミニウム電極
１００発光装置
２００照明器具

Claims

直流電流の供給を受けて発光する複数の発光素子と、
発光素子に一定以上の電流を供給する直流電源回路と、
発光素子ごとに割当てられ、発光素子に印加される電流の順逆を、複数のスイッチを介して切替える複数の順逆反転回路とを具備した発光装置であって、
前記順逆反転回路は、
前記複数の発光素子のいずれかの異常を検出した場合に、異常を検出した発光素子に逆方向電圧を印加し、逆方向電圧を印加した発光素子の正常を検出した場合に、正常を検出した発光素子に順方向電圧を印加し、
前記複数の発光素子は、直列接続された第１および第２の発光素子を含み、
前記順逆反転回路は、電源間に直列接続された第１、第２および第３のスイッチペアを含み、
前記第１の発光素子は、前記第１および第２のスイッチペアの直列接続点間に接続され、
前記第２の発光素子は、前記第２および第３のスイッチペアの直列接続点間に接続されることを特徴とする発光装置。
請求項１記載の発光装置であって、
前記第２のスイッチペアは、正常な発光素子に流れる順方向電流と、異常な発光素子に流れる逆方向電流とを兼用して流すスイッチを含むことを特徴とする発光装置。
直流電流の供給を受けて発光する複数の発光素子と、
発光素子に一定以上の電流を供給する直流電源回路と、
発光素子ごとに割当てられ、発光素子に印加される電流の順逆を、複数のスイッチを介して切替える複数の順逆反転回路とを具備した発光装置であって、
前記順逆反転回路は、
前記複数の発光素子のいずれかの異常を検出した場合に、異常を検出した発光素子に逆方向電圧を印加し、逆方向電圧を印加した発光素子の正常を検出した場合に、正常を検出した発光素子に順方向電圧を印加し、
前記順逆反転回路は、
前記複数の発光素子に印加される電流の順逆を切替える複数のスイッチと、
前記複数の発光素子の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した前記複数の発光素子の電圧に基づいて、前記複数のスイッチのオンオフを制御する順逆反転回路制御部と、
前記順逆反転回路制御部からの信号に応じて前記複数のスイッチを駆動するドライブ回路とを備え、
前記複数の発光素子は、直列接続されたｎ個の発光素子を含み、
前記順逆反転回路は、電源間に直列接続された（ｎ＋１）個のスイッチペアを含み、
前記ｎ個の発光素子のそれぞれは、前記（ｎ＋１）個のスイッチペアのそれぞれの直列接続点間に接続されることを特徴とする発光装置。
請求項３記載の発光装置であって、
異常な発光素子の正極側で電源の負極と接続されているスイッチをローサイドスイッチとし、異常な発光素子の負極側で電源の正極と接続されるスイッチをハイサイドスイッチとした場合に、前記順逆反転回路制御部は、前記ローサイドスイッチおよび前記ハイサイドスイッチのどちらかもしくは両方を間欠的に動作させ、異常な発光素子に逆方向電圧を間欠的に印加することを特徴とする発光装置。
請求項４記載の発光装置であって、
前記ローサイドスイッチおよび前記ハイサイドスイッチのどちらかもしくは両方は、正常な発光素子の順方向電流および異常な発光素子の逆方向電流を兼用して流すように制御されることを特徴とする発光装置。
請求項３記載の発光装置であって、
直列接続されたｎ個の発光素子と、電源間に直列接続された（ｎ＋１）個のスイッチペアとを含む順逆反転回路を、ｍ個並列に接続して構成されることを特徴とする発光装置。