JP5598960B2 - 有機エレクトロルミネッセンス駆動装置、有機エレクトロルミネッセンス照明装置、及び、有機エレクトロルミネッセンス駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、入射される光量に対応して自動的に調光する有機エレクトロルミネッセンス駆動装置、有機エレクトロルミネッセンス照明装置、及び、有機エレクトロルミネッセンス駆動方法に関する。

近年、発光素子として有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）素子が注目されており、有機ＥＬ素子を用いた照明装置が様々開発されている。

また、特許文献１には、光電変換素子を光センサとして機能させ、各種照明機器、照明設備のＯＮ／ＯＦＦ制御用センサとして用いることが開示されている。

特開２００８−２１１１９１号公報

しかし、有機ＥＬ素子をはじめ、光センサを別途実装することは、価格及び部品点数が上昇する、という欠点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、光センサを別途実装することなしに、周囲の明るさに合わせて自動的に調光を行う有機ＥＬ駆動装置、有機ＥＬ照明装置、及び、有機ＥＬ駆動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第一の観点に係る有機エレクトロルミネッセンス駆動装置は
発光のための電力を有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電源回路と、
前記電源回路から前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力が供給されていない期間に前記有機エレクトロルミネッセンス素子に光起電力効果によって発生した光起電圧を検出する光起電圧検出手段と、
前記光起電圧検出手段で検出された光起電圧値から、周囲の明るさを示す環境照度値を求める環境照度導出手段と、
目標とされる周囲の明るさを示す目標照度値を記憶する目標照度記憶手段と、
を備え、
前記電源回路は、前記目標照度記憶手段に記憶された前記目標照度値と、前記環境照度導出手段で求められた環境照度値と、に基づいて電力を調整して前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給し、
前記光起電圧検出手段は、前記電源回路からの出力を検知し、検知した前記出力に基づいて、前記電力が供給されていない期間の前記有機エレクトロルミネッセンス素子の端子間電圧を前記光起電圧とする、
ことを特徴とする。

また、本発明の第二の観点に係る有機エレクトロルミネッセンス照明装置は、
前記有機エレクトロルミネッセンス駆動装置と、
前記有機エレクトロルミネッセンス駆動装置によって検出される光起電圧を発生すると共に、当該有機エレクトロルミネッセンス駆動装置から電力を供給される有機エレクトロルミネッセンス素子と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の第三の観点に係る有機エレクトロルミネッセンス駆動方法は、
発光のための電力を電源回路から有機エレクトロルミネッセンス素子に供給するステップと、
前記電源回路の出力を検知することにより、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力が供給されていない期間の前記有機エレクトロルミネッセンス素子の端子間電圧を光起電力効果によって発生した光起電圧として検出するステップと、
前記検出された光起電圧値から、周囲の明るさを示す環境照度値を求めるステップと、
目標とされる周囲の明るさを示す目標照度値と、前記求められた環境照度値と、に基づいて、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電力を調整するステップと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光センサを別途実装することなしに、周囲の明るさに合わせて自動的に調光を行う有機ＥＬ駆動装置、有機ＥＬ照明装置、及び、有機ＥＬ駆動方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ照明装置のブロック図である。 （ａ）は、有機ＥＬ素子に供給される電力と、有機ＥＬ素子から放射される照度との関係の例を示す図である。（ｂ）は有機ＥＬ素子に照射される照度と、有機ＥＬ素子の端子間に発生する光起電圧の平均値と、の関係の例を示す図である。 図１の有機ＥＬ照明装置の応用例を示す図である。 図１の有機ＥＬ照明装置の応用例を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ照明装置の構成を説明する。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ照明装置１０を説明する。
有機ＥＬ照明装置１０は、有機ＥＬ素子１００と、目標照度記憶回路２００と、光起電圧検出回路３００と、電源回路４００と、から構成される。

光起電圧検出回路３００は、光起電圧検出部３１０と、増幅部３２０と、平均化部３３０と、から構成される。電源回路４００は、環境照度導出部４４０と、電源部４５０と、から構成される。

有機ＥＬ素子１００は外部環境に露光されている。
有機ＥＬ素子１００は、図示せぬアノード、カソードを備え、カソードに対してアノードに正電圧を印加されると発光する。このアノードとカソードとの間から供給される電力と、素子表面から放射される光量とは、図２（ａ）に示すように、強い正の相関がある。
また、素子表面に周囲の光が照射されると光起電力効果によってアノードに対してカソードに光起電圧が発生する。この光起電圧は一定の波状であり、その平均値は、図２（ｂ）に示すように、照射される光量に強い正の相関がある。

図１に戻って、目標照度記憶回路２００は、周囲の環境において目標とされる明るさを示す目標照度値ＡＬを記憶し、目標照度値ＡＬを電源部４５０に送信する。目標照度記憶回路２００は、調光ダイヤル２１０を備え、目標照度値ＡＬは、調光ダイヤル２１０によって調整される。

光起電圧検出部３１０は、有機ＥＬ素子１００のアノードに対するカソードの電圧Ｖを測定し、測定した電圧値のうち、正の電圧値ＥＶを検出して、増幅部３２０に送信する。
増幅部３２０は、受信した電圧値ＥＶを増幅し、増幅後の電圧値ＡＥＶを平均化部３３０に送信する。

平均化部３３０は、受信した増幅後の電圧値ＡＥＶの移動平均を求め（例えば、過去１００ミリ秒間の平均値）求めた平均値ＡＶを、電源回路４００の環境照度導出部４４０に送信する。

環境照度導出部４４０は、有機ＥＬ素子１００に照射される光量と上記平均値ＡＶとの関係（例えば、図２（ｂ）に示す関係）を予め記憶しており、平均値ＡＶから周囲の明るさを示す環境照度値ＥＬを求め、環境照度値ＥＬを電源部４５０に送信する。

電源部４５０は、周波数１０００Ｈｚ、電圧３５Ｖの直流パルス電圧を有機ＥＬ素子１００のアノードとカソードとの間に印加する。電源部４５０は、有機ＥＬ素子１００に供給される直流パルス電圧のデューティ比と有機ＥＬ素子１００の放射する光量との関係（例えば、図２（ａ）に示す関係）を予め記憶している。
電源部４５０は、目標照度値ＡＬから環境照度値ＥＬを減算して差ＤＬを算出し、差ＤＬに相当する光量の光が、有機ＥＬ素子１００から放射されるように、デューティ比ＤＲを決定する。差ＤＬが負の値の時、デューティ比ＤＲは０とする。
つまり、電源部４５０は、目標照度値ＡＬより環境照度値ＥＬが小さい場合、目標照度値ＡＬより環境照度値ＥＬの差が値０に近いほど小さい値の電力を有機エレクトロルミネッセンス素子１００に供給し、値０より離れているほど大きい値の電力を有機エレクトロルミネッセンス素子１００に供給する。

次に、上記構成をした有機ＥＬ照明装置１０の動作について説明する。なお、理解を容易にするために、目標照度値記憶部２２０の目標照度値ＡＬは５００ルクスに設定されており、環境照度導出部４４０によって算出される環境照度値ＥＬは２００ルクスであるとして説明する。

光起電圧検出回路３００の光起電圧検出部３１０は、有機ＥＬ素子１００のアノードに対するカソードの電圧Ｖを測定して、正の電圧値ＥＶを抽出し、増幅部３２０に出力する。電源部４５０からは、カソードに対して正の直流パルス電圧がアノードに印加され、光起電力効果によってカソードに発生する光起電圧はアノードに対して正の電圧をもつ。そのため、アノードに対するカソードの電圧Ｖのうち正の電圧値ＥＶは、光起電力効果によって発生した光起電圧によるものである。

増幅部３２０は、電圧値ＥＶを増幅し、増幅した電圧値ＡＥＶを平均化部３３０に出力する。
平均化部３３０は、増幅された電圧値ＡＥＶの過去１００ミリ秒の平均値を算出し、算出した電圧値ＡＶを環境照度導出部４４０に出力する。

環境照度導出部４４０は、平均化部３３０から受信した電圧値ＡＶから環境照度値ＥＬすなわち２００ルクスを算出し、電源部４４０に送信する。

電源部４５０は、目標照度値ＡＬすなわち５００ルクスから、環境照度値ＥＬすなわち２００ルクスを減算し、算出された明るさの差ＤＬすなわち３００ルクスを得る。

電源部４５０は、明るさの差ＤＬすなわち３００ルクスからデューティ比ＤＲを決定し、有機ＥＬ素子１００から周囲の３００ルクスの明るさに相当する光量の光を放射させる。
これによって、周囲は、目標照度値ＡＬすなわち５００ルクスの光を得る。

次に、上述の動作中に、周囲の明るさが変化した場合について説明する。
周囲が暗くなり、環境照度導出部４４０で得られる環境照度値ＥＬが２００ルクスから１００ルクスに変化したとする。

すると、電源部４５０に、環境照度導出部４４０から入力される環境照度値ＥＬは、２００ルクスから１００ルクスに変化する。電源部４５０は、目標照度値ＡＬすなわち５００ルクスから、環境照度値ＥＬすなわち１００ルクスを減算し、明るさの差ＤＬすなわち４００ルクスを得る。

電源部４５０は、明るさの差ＤＬすなわち４００ルクスからデューティ比ＤＲを決定し、有機ＥＬ素子１００から周囲の４００ルクスに相当する光量の光を放射させる。
このように、有機ＥＬ照明装置１０は、周囲の明るさが変化すると、周囲の明るさに対応して自動的に調光することができる。

次に、目標照度値ＡＬが更新された場合について説明する。
例えば、ユーザによって、目標照度値ＡＬが、５００ルクスから９００ルクスに更新されたとする。

電源部４５０は、目標照度値ＡＬすなわち９００ルクスから、環境照度値ＥＬすなわち１００ルクスを減算する。
電源部４５０は、減算して得た値８００に基づいてデューティ比ＤＲを決定し、有機ＥＬ素子１００に周囲の８００ルクスに相当する光量の光を放射させる。
このように、目標照度値ＡＬを調整することで、ユーザは周囲の明るさを所望の明るさに調光することができる。

以上のように、目標照度値ＡＬあるいは環境照度値ＥＬが変化すると、自動的にデューティ比が更新されるため、有機ＥＬ照明装置１０は、自動調光することができる。

以上説明したとおり、本実施形態にかかる有機ＥＬ照明装置１０は、電源回路４００から電力が供給されていない期間の有機ＥＬ素子１００のアノード−カソード間の電圧から光起電圧を検出することによって、別途受光センサを用いずに、周囲の明るさを求めることができる。

また、電源回路４００は、目標照度値ＡＬより環境照度値ＥＬが小さい場合、目標照度値ＡＬと環境照度値ＥＬとの差の大きさに対応する光量が発光されるように、電力を調整して有機ＥＬ素子１００に供給するため、周囲の明るさは目標の明るさに自動的に調整される。
例えば、電源回路４００は、目標照度値ＡＬと環境照度値ＥＬとの差が値０に近いほど小さい電力を有機エレクトロルミネッセンス素子１００に供給し、差が値０より大きいほど大きい電力を有機エレクトロルミネッセンス素子１００に供給する。

また、有機ＥＬ素子１００に印加する電圧を高周波数のパルス電圧にすることにより、有機ＥＬ素子の発光を維持しながら（実際には、点灯消灯を繰り返すが、人は点灯が持続しているように感じる）、電圧が印加されていない期間の有機ＥＬ素子１００の光起電圧を検出することができる。

また、調光ダイヤル２１０によって、目標照度値ＡＬを調整可能なため、ユーザは、所望の明るさに、周囲の明るさを調節することができる。

従って、目標照度記憶回路２００と光起電圧検出回路３００と電源回路４００とは、周囲の明るさに対して有機ＥＬ素子１００を自動的に調光する有機ＥＬ駆動装置として機能することができる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

例えば、上記実施形態では、光起電圧検出部３１０は、アノードに対するカソードの電圧のうち、正の電圧を光起電圧として検出した。しかし、方法はこれに限定されない。
例えば、図３に示すように、電源部４５０から、上記直流パルス電圧に同期した制御信号ＳＧを、光起電圧検出部３１０に送信し、光起電圧検出部３１０は、パルスが出力されていない期間の有機ＥＬ素子の端子間電圧を電圧値ＥＶとしてもよい。
また、図４に示すように、電力計ＷＭによって、電源部４５０から有機ＥＬ素子に供給される電力を検知して光起電圧検出部３１０に送信し、光起電圧検出部３１０は、有機ＥＬ素子１００に印加されている電圧のうち、電源部４５０から電力が供給されていない期間の電圧を電圧値ＥＶとしてもよい。

また、上記実施形態では、光起電圧検出回路３００は、抽出した光起電圧を増幅・平均化した。しかし、増幅や平均化などの処理は必須ではなく、別の処理であってもよい。
例えば、一定期間の光起電圧を積分処理してもよいし、処理を全く行わなくともよい。

また、上記実施形態では、パルス幅変調で調光したが、調光の方法は別の方法でもよい。
例えば、パルスの振幅を変調しても良い。
パルスの振幅を変調する場合、例えば、人の感知レベルを下回る期間、有機ＥＬ素子１００に電圧を印加せず、その期間の有機ＥＬ素子１００の電圧を上記電圧値ＥＶとしてフィードバックすればよい。この場合も、結果として、直流パルス電圧が有機ＥＬ素子１００に印加される。

また、上記実施形態では、目標照度値ＡＬは、不連続な値として説明したが、連続の値であってもよい。
また、上記実施形態では、各種テーブルを用いたが、これらは関数であってもよい。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
発光のための電力を有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電源回路と、
前記電源回路から前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力が供給されていない期間に前記有機エレクトロルミネッセンス素子に光起電力効果によって発生した光起電圧を検出する光起電圧検出手段と、
前記光起電圧検出手段で検出された光起電圧値から、周囲の明るさを示す環境照度値を求める環境照度導出手段と、
目標とされる周囲の明るさを示す目標照度値を記憶する目標照度記憶手段と、
を備え、
前記電源回路は、前記目標照度記憶手段に記憶された前記目標照度値と、前記環境照度導出手段で求められた環境照度値と、に基づいて電力を調整して前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する、
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。

（付記２）
前記電源回路は、前記目標照度値より前記環境照度値が小さい場合、前記目標照度値と前記環境照度値との差に相当する光量の光が発光されるように、電力を調整して前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する、
ことを特徴とする付記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。

（付記３）
前記電源回路は、前記目標照度値より前記環境照度値が小さい場合、前記目標照度値より前記環境照度値の差が値０に近いほど小さい電力を前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給し、当該差が値０より大きいほど大きい電力を前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する、
ことを特徴とする付記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。

（付記４）
前記光起電圧検出手段は、検出した前記光起電圧を増幅かつ平均化し、
前記環境照度導出手段は、前記光起電圧検出手段で検出され増幅かつ平均化された光起電圧に基づき、前記環境照度値を求める、
ことを特徴とする付記１乃至３に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。

（付記５）
前記電源回路は、直流パルス電圧によって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力を供給する、
ことを特徴とする付記１乃至４に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。

（付記６）
前記電源回路は、前記直流パルス電圧のデューティ比を変調することによって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電力を調整する、
ことを特徴とする付記５に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。

（付記７）
前記電源回路は、前記直流パルス電圧の振幅を変調することによって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電力を調整する、
ことを特徴とする付記５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。

（付記８）
前記目標照度記憶手段の目標照度値を調整する調光手段を更に備える、
ことを特徴とする付記１乃至７に有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。

（付記９）
付記１乃至８の何れかに記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置と、
前記有機エレクトロルミネッセンス駆動装置によって検出される光起電圧を発生すると共に、当該有機エレクトロルミネッセンス駆動装置から電力を供給される有機エレクトロルミネッセンス素子と、
を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス照明装置。

（付記１０）
発光のための電力を有機エレクトロルミネッセンス素子に供給するステップと、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力が供給されていない期間に前記有機エレクトロルミネッセンス素子に光起電力効果によって発生した光起電圧を検出するステップと、
前記検出された光起電圧値から、周囲の明るさを示す環境照度値を求めるステップと、
目標とされる周囲の明るさを示す目標照度値と、前記求められた環境照度値と、に基づいて、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電力を調整するステップと、
を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス駆動方法。

１０ 有機ＥＬ照明装置
１００ 有機ＥＬ素子
２００ 目標照度記憶回路
３００ 光起電圧検出回路
３１０ 光起電圧抽出部
３２０ 増幅部
３３０ 平均化部
４００ 電源回路
４４０ 環境照度導出部
４５０ 電源部

Claims (11)

1. 発光のための電力を有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電源回路と、
   前記電源回路から前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力が供給されていない期間に前記有機エレクトロルミネッセンス素子に光起電力効果によって発生した光起電圧を検出する光起電圧検出手段と、
   前記光起電圧検出手段で検出された光起電圧値から、周囲の明るさを示す環境照度値を求める環境照度導出手段と、
   目標とされる周囲の明るさを示す目標照度値を記憶する目標照度記憶手段と、
   を備え、
   前記電源回路は、前記目標照度記憶手段に記憶された前記目標照度値と、前記環境照度導出手段で求められた環境照度値と、に基づいて電力を調整して前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給し、
   前記光起電圧検出手段は、前記電源回路からの出力を検知し、検知した前記出力に基づいて、前記電力が供給されていない期間の前記有機エレクトロルミネッセンス素子の端子間電圧を前記光起電圧とする、
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
2. 前記電源回路は、前記目標照度値より前記環境照度値が小さい場合、前記目標照度値と前記環境照度値との差に相当する光量の光が発光されるように、電力を調整して前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
3. 前記電源回路は、前記目標照度値より前記環境照度値が小さい場合、前記目標照度値より前記環境照度値の差が値０に近いほど小さい電力を前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給し、当該差が値０より大きいほど大きい電力を前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
4. 前記光起電圧検出手段は、検出した前記光起電圧を増幅かつ平均化し、
   前記環境照度導出手段は、前記光起電圧検出手段で検出され増幅かつ平均化された光起電圧に基づき、前記環境照度値を求める、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
5. 前記電源回路は、直流パルス電圧によって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力を供給する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
6. 前記電源回路は、前記直流パルス電圧のデューティ比を変調することによって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電力を調整する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
7. 前記電源回路は、前記直流パルス電圧の振幅を変調することによって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電力を調整する、
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
8. 前記目標照度記憶手段の目標照度値を調整する調光手段を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
9. 前記電源回路は、前記直流パルス電圧に同期した制御信号を出力し、
   前記光起電圧検出手段は、前記電源回路から出力された前記制御信号を検知することにより、前記電源回路から前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力が供給されていない期間を決定する、ことを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス駆動装置と、
    前記有機エレクトロルミネッセンス駆動装置によって検出される光起電圧を発生すると共に、当該有機エレクトロルミネッセンス駆動装置から電力を供給される有機エレクトロルミネッセンス素子と、
    を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
11. 発光のための電力を電源回路から有機エレクトロルミネッセンス素子に供給するステップと、
    前記電源回路の出力を検知することにより、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記電力が供給されていない期間の前記有機エレクトロルミネッセンス素子の端子間電圧を光起電力効果によって発生した光起電圧として検出するステップと、
    前記検出された光起電圧値から、周囲の明るさを示す環境照度値を求めるステップと、
    目標とされる周囲の明るさを示す目標照度値と、前記求められた環境照度値と、に基づいて、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に供給する電力を調整するステップと、
    を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス駆動方法。

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