JP5821004B2 - 点灯装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子からなる光源を点灯させる点灯装置及びこの点灯装置を用いた照明装置に関するものである。

一般に、自発光型の有機ＥＬ素子は、発熱が少なく、軽量且つ薄型に設計可能で、駆動電圧が低く、省電力といった利点を有しており、この有機ＥＬ素子を光源として用いた照明装置が提供されている。

この種の照明装置においては、室内などの広い空間を照明することが要望されているが、有機ＥＬ素子のサイズを大型化すると、有機ＥＬ素子を構成する有機発光層の膜厚を均一に形成することが難しく、電極材料の抵抗によって発光むらが生じる恐れがあった。そこで、小型の有機ＥＬ素子により面状光源（面状光源）を構成し、この面状光源を複数並列に接続することで、広い空間を照明する照明装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された照明装置では、点灯装置からの駆動電圧が給電される一対の給電レールに有機ＥＬ素子からなる複数の面状光源を接続することで、面状光源が駆動電圧を受電して発光している。このとき、点灯装置から給電レールへの給電点を互いに対称の位置に配置することで、点灯装置から各面状光源への電路の長さが等しくなり、発光むらを抑制している。

特開２００９−１５２００９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような照明装置では、端に配置された面状光源のように、隣り合う面状光源数が少ない面状光源の付近は、光の重なりが少ない為に暗く見える可能性が高い。また、一般に有機ＥＬ素子のインピーダンスは、温度に対して負特性であるので、隣り合う面状光源数が少ない面状光源では周囲の面状光源から熱を受けにくい為に出力が低下する恐れがあった。また、隣り合う面状光源数が多い面状光源では、周囲の面状光源から熱を受け易い為に、出力は大きくなるものの回路部品が熱の影響を受けて寿命が短くなっていた。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、複数の有機ＥＬ素子を並べて配置した際に、均一な光出力を得ることが可能で長寿命な点灯装置、及び、その点灯装置を用いた照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願の点灯装置は、並設された複数の面状光源に接続され、複数の面状光源の各々に対して、当該面状光源と隣り合う他の面状光源の数に応じた駆動電力を供給し、複数の面状光源のそれぞれを収納する矩形箱状のケースの四方の側壁にそれぞれ設けられ、四方の側壁のそれぞれに隣り合って配置される他の面状光源の有無に応じて接点状態が切り替わる接点部を備え、各々の側壁に設けられた接点部の接点状態から、各々の面状光源が隣り合う他の面状光源の数を求めるように構成されたことを特徴とする。

この点灯装置において、隣り合う他の面状光源の数が多いほど、当該面状光源に供給する電流又は電圧を小さくすることが好ましい。

また、隣り合う他の面状光源の数が同じ面状光源を同じ光源グループとし、光源グループ毎に共通する直流電源又はＰＷＭ電源で、駆動電力を一括制御するようにしても良い。

また本願の照明装置は、上述の点灯装置と複数の面状光源とを備えることを特徴とする。

この照明装置において、面状光源に設けられた接点部は、隣り合う他の面状光源を介して駆動電力が入力される電力入力端子と、隣り合う他の面状光源に駆動電力を出力する電力出力端子と、電力入力端子及び電力出力端子のグランド端子とを備え、グランド端子は側壁の中央に配置され、電力入力端子及び電力出力端子は、グランド端子を中点とする当該面状光源の表面と平行な線分の両端に配置されていることが好ましい。

また上述の面状光源は有機ＥＬ素子であることが好ましい。

本願の点灯装置及び照明装置によれば、有機ＥＬ素子からなる面状光源を複数並べて配置した際に、隣り合う面状光源の数に応じて個々の面状光源の発光を調整でき、均一な光出力を得ることができる。

（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる照明装置を示す概略回路図であり、（ｂ）は同照明装置の別例を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態２にかかる照明装置を示す概略図である。 同照明装置を示す概略回路図である。 （ａ）は本発明の実施の形態３にかかる照明装置を示す概略回路図であり、（ｂ）は同照明装置の別例を示す概略回路図である。 （ａ）は本発明の実施の形態４にかかる照明装置を示す概略回路図であり、（ｂ）〜（ｄ）は同照明装置の別例を示す概略回路図である。 （ａ）は同照明装置の要部を示す概略ブロック図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。 （ａ）は同照明装置を示す概略回路図であり、（ｂ）は同照明装置の要部を示す概略図である。 （ａ）は同照明装置の別例を示す概略回路図であり、（ｂ）〜（ｃ）は同照明装置の要部を示す概略図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態にかかる照明装置は、図１（ａ）に示すように、商用電源ＡＣに接続された点灯装置１と、点灯装置１から供給される点灯電力に基づいて点灯する複数の面状光源２ａ〜２ｄとをその構成要素として備える。

各面状光源２（２ａ〜２ｄ）は、例えば平板状に形成された有機ＥＬ素子からなり、入力される点灯電力に応じた照度で発光する光源である。各面状光源２は、それぞれに入力される点灯電力と照度との関係や、大きさなど、諸性能が同じものを利用している。

また各面状光源２は、矩形状に形成されており、図１（ａ）に示すように、所定の方向に並べて配置されている。本実施の形態においては、図１（ａ）の上方側から面状光源２ａ、面状光源２ｂ、面状光源２ｃ、面状光源２ｄの順に並べて配置されている。すなわち、面状光源２ａ、２ｄは１つの面状光源２と隣り合い、面状光源２ｂ、２ｃは２つの面状光源２と隣り合うように配置されている。

点灯装置１は、ダイオードブリッジＤＢ、ＰＦＣ（力率改善）回路１１、及び、降圧回路１０ａ、１０ｂをその構成要素として備える。ＰＦＣ回路１１は、ダイオードブリッジＤＢにより全波整流された交流電力を、直流電力に変換して、各降圧回路１０（１０ａ、１０ｂ）に出力している。なお、ＰＦＣ回路１１のスイッチング素子（図示せず）は、数十〜数百kHzで動作している。

各降圧回路１０（１０ａ、１０ｂ）は、例えば降圧チョッパ回路からなる降圧回路であり、ＰＦＣ回路１１から入力される直流電力を降圧し、接続された面状光源２に出力している。降圧回路１０ａと降圧回路１０ｂは、入力電力に対する降圧レベルが異なるよう設定されており、入力電力が同じ場合には降圧回路１０ｂの出力よりも降圧回路１０ａの出力の方が大きい値に設定されている。なお、降圧回路１０ａ、１０ｂには、接続された面状光源２を流れる電流値を検出するフィードバック回路１２ａ、１２ｂがそれぞれ接続されている。これにより、面状光源２の点灯を開始してから安定的に点灯するまでの期間や、周囲の温度変化によらず面状光源２からの出力を一定に保つことができる。なお、面状光源２に入力する点灯電力は、所望の明るさに応じて電圧又は電流のいずれかを変化させることで、面状光源２からの光出力を調整している。

ここで、降圧回路１０ａには面状光源２ａ、２ｄの直列回路が接続され、降圧回路１０ｂには面状光源２ｂ、２ｃの直列回路が接続されている。すなわち、隣り合う面状光源２の数が同じ面状光源２ごとに光源グループを構成し、光源グループごとに出力電力の異なる降圧回路１０（１０ａ、１０ｂ）が接続されている。図１（ａ）の例では、隣り合う面状光源２の数が１つの面状光源２ａ、２ｄで１つの光源グループを構成し、隣り合う面状光源２の数が２つの面状光源２ｂ、２ｃで１つの光源グループを構成している。

このようにして、隣り合う面状光源２の数が少ない為に暗く見える面状光源２ａ、２ｄには、他の面状光源２ｂ、２ｃよりも大きな電力が供給されるので、面状光源２ａ、２ｄからの光出力が面状光源２ｂ、２ｃより大きくなる。これにより、照明装置から出力される光出力は、発光むらが低減されて均一な光出力を得ることができる。

また、隣り合う面状光源２の数が多い為に周囲の面状光源２から熱を受け易い面状光源２ｂ、２ｃへの供給電力は、他の面状光源２ａ、２ｄよりも小さく設定されているので、面状光源２ｂ、２ｃの回路部品への熱を低減でき寿命が長くなる。

また隣り合う面状光源２の数が同じ光源グループごとに降圧回路１０を設けているので、個々の面状光源２に降圧回路１０を設ける場合と比べて回路を簡略化することができる。

なお、本実施の形態においては、ＰＦＣ回路１１を用いて交流電力を直流電力に変換しているが、降圧・昇圧チョッパ回路などを用いて交流電力を直流電力に変換するようにしてもよい。また、商用電源ＡＣに接続するのではなく、直流電源に直接接続するようにしてもよい。

また降圧回路１０は、降圧チョッパ回路に限定されるものではなく、他の降圧回路であってもよく、また、面状光源２からの光出力を調整するために、ＰＷＭ電源を用いるようにしても良い。ＰＷＭ電源を用いた場合には、出力のオンデューティを調整することで面状光源２からの光出力を調整する。

また、本実施の形態においては、面状光源２として有機ＥＬ素子を使用しているが、無機ＥＬ素子や発光ダイオードを用いてもよく、発光ダイオードと発光ダイオードからの出射光を導いて面発光する導光板とを組み合わせて用いることもできる。さらには、冷陰極蛍光灯を有する直下式もしくはエッジライト式の面光源ユニットを利用しても良い。

また、図１（ｂ）に示すように、同じ光源グループに属する面状光源２を並列に接続するようにしてもよい。このようにすることで、面状光源２を交換する際など、面状光源２を取り外した場合であっても、他の面状光源２は発光することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態にかかる照明装置は、図２に示すように、前面が開口した略箱状のケース３０、３０、３０が並べて配置されており、各ケース３０には面状光源２ｅ、２ｆ、２ｇがそれぞれ収納されている。各ケース３０は、側面に設けられたヒンジからなる連結部３０ａによって、折りたたみ可能な状態で連結されている。また中央に配置されたケース３０の背面側には支持部材４０が取り付けられており、支持部材４０をネジなどによって壁面などの造営面に取り付けることで、この照明装置を造営面に支持固定することができる。

また面状光源２ｅが収納されたケース３０と、面状光源２ｇが収納されたケース３０の側面には、面状光源２に供給される点灯電力を調整するためのコントローラＣＴＲ１、ＣＴＲ２がそれぞれ取り付けられている。本実施の形態においてコントローラＣＴＲ１、ＣＴＲ２は、ケース３０の側壁に沿ってスライドするスライド形式の操作子からなるが、回転式の操作子であってもよく、その操作位置に応じた出力が得られるものであれば良い。

各面状光源２（２ｅ、２ｆ、２ｇ）は、実施の形態１にかかる面状光源２と同じものであり、有機ＥＬ素子や発光ダイオードなどを利用することができる。中央の面状光源２ｅは、他の面状光源２ｆ、２ｇよりも幅広に形成されており、本実施の形態においては、面状光源２ｆ、２ｇの約２倍の幅に設定されている。これは面状光源２ｅの大きさを制限するものではなく、面状光源２ｅ、２ｆ、２ｇは同形状であってもよい。

またこの照明装置は図３に示すように、光源２ｅに接続された直流電源ＤＣ１と、光源２ｆ、２ｇの直列回路に接続された直流電源ＤＣ２とをその構成要素として備える。直流電源ＤＣ１、ＤＣ２は、コントローラＣＴＲ１、ＣＴＲ２の操作位置に応じて、光源２ｆ、２ｇに出力する点灯電力を調整する。

これにより、使用者はコントローラＣＴＲ１及びコントローラＣＴＲ２を操作することで、面状光源２ｅ及び面状光源２ｆ、２ｇの光出力を所望の出力に設定することができる。この時、面状光源２ｆ、２ｇは、隣り合う面状光源２の数が１つであるので、面状光源２ｅよりも光出力が大きくなるように調整することにより、この照明装置からの光出力を均一にすることができる。

なお、コントローラＣＴＲ１のみを使用し、このコントローラＣＴＲ１の操作位置に応じて予め設定された比率で直流電源ＤＣ１及びＤＣ２の両方の出力を調整するように設定しても良い。このようにすれば、使用者はコントローラＣＴＲ１のみを操作することで、照明装置からの光出力が均一の状態で光出力の絶対値を増減して、所望の明るさを得ることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態にかかる照明装置は、図４（ａ）に示すように、複数の面状光源２ｈ、２ｉ、２ｊ、２ｋが所定の方向に沿って並べられている。各面状光源２ｈ、２ｉ、２ｊ、２ｋには、直流電源ＤＣ３、ＤＣ４、ＤＣ５、ＤＣ６がそれぞれ接続されている。

各面状光源２（２ｈ〜２ｋ）は、実施の形態１及び２にかかる面状光源２と同じものであり、有機ＥＬ素子や発光ダイオードなどを利用することができる。直流電源ＤＣ（ＤＣ３〜ＤＣ６）は、所定の電流値及び電圧値に設定可能な直流電源であり、それぞれ接続された各面状光源２の点灯電力を供給する。

直流電源ＤＣ３とＤＣ６、及び、直流電源ＤＣ４とＤＣ５から出力される点灯電力はそれぞれ等しい値に設定されており、直流電源ＤＣ３とＤＣ６からの出力は直流電源ＤＣ４とＤＣ５からの出力よりも大きな値に設定されている。すなわち、隣り合う面状光源２が１つである面状光源２ｈ、２ｋに供給される点灯電力は、隣り合う面状光源２が２つである面状光源２ｉ、２ｊに供給される点灯電力よりも大きな値となるように設定されている。

これにより、並べて配置された面状光源２ｈ〜２ｋは、隣り合う面状光源２の数に応じた光出力に調整され、光の重なりが少なく周囲から熱を受けにくい面状光源２ｈ、２ｋからの光出力が大きくなり、照明装置全体としての光出力が均一となる。また、周囲から熱を受け易い面状光源２ｉ、２ｈの発熱を抑制できるので寿命が長くなる。

なお、図４（ｂ）に示すように、面状光源２ｈ〜２ｋを複数列配置した場合には、隣り合う面状光源２の数が同じ面状光源２ごとに光源グループを構成し、光源グループごとに出力電力の異なる直流電源ＤＣを接続するようにしてもよい。このようにすれば、個々の面状光源２に降圧回路１０を設ける場合と比べて回路を簡略化することができる。なお、例えば面状光源２ｈ、２ｈと面状光源２ｋ、２ｋは、隣り合う面状光源２の数が同じであるので、同じ直流電源ＤＣ（例えば直流電源ＤＣ３）に接続しても良く、許容電圧などに応じて適宜分けるようにすればよい。

（実施の形態４）
本実施の形態にかかる照明装置は、図５（ａ）に示すように、複数の光源ブロック３が例えば３×３のマトリックス状に配置されている。光源ブロック３は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、樹脂材料からなる矩形箱状のケース３０を備え、ケース３０の四方の側壁には、側壁の中央に接点部３１がそれぞれ設けられている。またケース３０の前方側（図６（ａ）の上方側）は透光性の材料からなる照射面３０ａが設けられている。

ケース３０の内部には、有機ＥＬ素子からなる面状光源２と、面状光源２へ点灯電力を供給するための回路を構成する複数の電子部品１４が実装されたプリント基板１３が収納されている。

面状光源２は有機ＥＬ素子からなり、図６（ｂ）に示すように、ガラス基板２１、陽極２２、有機発光層２３、陰極２４、ガラス２５が積層されている。陽極２２には、例えばITO(Indium Tin Oxide)膜などの透光性の高い導電性素材が用いられ、陰極２４には、アルミ電極などが用いられている。なお有機ＥＬ素子の詳細な説明については、従来既知の技術であるので詳細な説明については省略する。

図７（ａ）は、上述の電子部品１４により構成される回路の回路図である。この照明装置は、面状光源２の点灯電力を供給するための降圧回路１０と、隣り合う光源ブロック３を検出する検出回路１６（１６ａ〜１６ｄ）と、検出回路１６を駆動させるための制御用電源１５とを備える。また、降圧回路１０及び制御用電源１５の駆動電力を受電するための入力端子ＩＮ１〜ＩＮ４と、隣り合う光源ブロック３に電力を供給するための出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４と、グランド端子ＧＮＤ１〜ＧＮＤ４とが接続されている。

側壁の各端子部３１は、図７（ｂ）に示すように、上述の入力端子ＩＮ（ＩＮ１〜ＩＮ４）、出力端子ＯＵＴ（ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４）、グランド端子ＧＮＤ（ＧＮＤ１〜ＧＮＤ４）がそれぞれ一個ずつ配置されている。例えば、図７（ｂ）の上側に位置する端子部３１には、入力端子ＩＮ１、出力端子ＯＵＴ１、及び、グランド端子ＧＮＤ１が配置されている。

各グランド端子ＧＮＤは、ケース３０の側壁の中央に位置するように配置されている。また、各入力端子ＩＮ及び各出力端子ＯＵＴは、対応するグランド端子ＧＮＤを中点とし、面状光源２の発光面と平行な線分の両端に配置されている。すなわち、各入力端子ＩＮ、各出力端子ＯＵＴ、及び、各グランド端子ＧＮＤは、面状光源２の中心から見た場合にそれぞれが同じ位置になるよう配置されている。これにより、光源ブロック３を９０°単位で回転させた場合でも、端子部３１の位置や、端子部３１内の各端子の配列が同じになるので、光源ブロック３を配置する際にその方向を意識することなく配置することが出来る。

降圧回路１０は、入力端子ＩＮ１〜ＩＮ４の何れかの端子から供給された電力により動作し、入力された電力を降圧して面状光源２に出力することで面状光源２を所定の明るさで発光させる。また降圧回路１０には、制御用電源１５からの出力が検出回路１６ａ〜１６ｄを介し、並設された面状光源２の数に応じた電圧値に設定される制御電圧Ｖ１が入力される。この制御電圧Ｖ１に応じて、降圧回路１０は制御電圧Ｖ１が低いほど面状光源２への出力を大きくしている。

各検出回路１６（１６ａ〜１６ｄ）は、図７（ａ）に示すように抵抗ｒ１、ｒ２の直列回路と、抵抗ｒ３、ｒ４の直列回路が並列に接続され、抵抗ｒ１、ｒ２の中点電位に応じてオン・オフ制御されるスイッチング素子ＳＷが抵抗ｒ４と並列に接続されている。ここで、直流電源からの電力供給を受ける光源ブロック３と隣り合わせて光源ブロック３を配置すると、隣り合う側壁に設けられた接点部３１が互いに接触して、配置した光源ブロック３の何れかの入力端子ＩＮに電力が供給される。この電力が供給された入力端子ＩＮに対応する検出回路１６では、抵抗ｒ１、ｒ２の中点電位が閾値レベルを超えてスイッチング素子ＳＷ１がオンになり抵抗ｒ４の両端間が短絡されるので、制御電圧Ｖ１が低下する。電力が供給されない入力端子ＩＮに対応する検出回路１６では、抵抗ｒ１、ｒ２の中点電位が閾値レベルを超えずスイッチング素子ＳＷ１がオフとなり抵抗ｒ４の両端間が開放されるので制御電圧Ｖ１が増加する。これにより、隣り合わせに配置された光源ブロック３の数に応じて制御電圧Ｖ１が増減し、降圧回路１０が制御電圧Ｖ１に応じて面状光源２への出力を変化させることで、各々の光源ブロック３の光出力が調整されて照明装置の光出力が均一になる。

このようにすれば、例えば、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、一部の光源ブロック３が取り外された場合には、取り外された光源ブロック３と隣り合っていた光源ブロック３の光出力が動的に調整され、均一な光出力を保つことができる。また、図５（ｄ）に示すように、光源ブロック３を所定の方向に沿って直線的に配置した場合でも同様の効果が得られる。

なお、本実施の形態においては、隣に配置された光源ブロック３の個数を電気的に検出していたが、図８（ｂ）に示すように各接点部３１にプッシュスイッチからなるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をそれぞれ設け、機械的に検出するようにしてもよい。この場合には、例えば図８（ａ）に示すように、スイッチＳＷ（ＳＷ１〜ＳＷ４）と並列に接続された抵抗Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４）からなる検出回路１６ａ〜１６ｄを設け、降圧回路１０に入力される制御電圧Ｖ１を変化させる。このとき、隣り合わせに他の光源ブロック３が接続されると対応するスイッチＳＷがオンになり抵抗Ｒの両端間が短絡されて制御電圧Ｖ１が低下するので、降圧回路１０は制御電圧Ｖ１が高いほど面状光源２への出力を小さくするよう設定すればよい。また、この場合には、図８（ｃ）に示すように、商用電源ＡＣからの交流電力を直流電力に変換する直流電源ＤＣを個々の光源ブロック３に接続して、制御用電源１５及び降圧回路１０の駆動電力を確保すればよい。この時、光源ブロック３と直流電源ＤＣとの接続には、速結端子を用いれば接続を容易にすることができる。

また本実施の形態では、矩形状の光源ブロック３０を用いているが、光源ブロック３０の形状を限定するものではなく、例えば三角形や六角形などの多角形であっても良い。

１ 点灯装置
２（２ａ〜２ｋ） 面状光源
１０（１０ａ、１０ｂ） 降圧回路
１１ ＰＦＣ回路
１２ａ、１２ｂ フィードバック回路
ＡＣ 商用電源
ＤＢ ダイオードブリッジ
ＤＣ（ＤＣ１〜ＤＣ６） 直流電源

Claims (6)

1. 並設された複数の面状光源に接続され、
   前記複数の面状光源の各々に対して、当該面状光源と隣り合う他の前記面状光源の数に応じた駆動電力を供給し、
   複数の前記面状光源のそれぞれを収納する矩形箱状のケースの四方の側壁にそれぞれ設けられ、四方の前記側壁のそれぞれに隣り合って配置される他の前記面状光源の有無に応じて接点状態が切り替わる接点部を備え、
   各々の前記側壁に設けられた前記接点部の接点状態から、各々の前記面状光源が隣り合う他の前記面状光源の数を求めるように構成されたことを特徴とする点灯装置。
2. 隣り合う他の前記面状光源の数が多いほど、当該面状光源に供給する電流又は電圧を小さくすることを特徴とする請求項１の点灯装置。
3. 隣り合う他の前記面状光源の数が同じ前記面状光源を同じ光源グループとし、
   光源グループ毎に共通する直流電源又はＰＷＭ電源で、前記駆動電力を一括制御することを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の点灯装置。
4. 前記複数の面状光源と、請求項１〜３の何れか一項に記載の点灯装置とを備えることを特徴とする照明装置。
5. 前記面状光源に設けられた前記接点部は、隣り合う他の前記面状光源を介して駆動電力が入力される電力入力端子と、隣り合う他の前記面状光源に駆動電力を出力する電力出力端子と、前記電力入力端子及び前記電力出力端子のグランド端子とを備え、
   前記グランド端子は前記側壁の中央に配置され、
   前記電力入力端子及び前記電力出力端子は、前記グランド端子を中点とする当該面状光源の表面と平行な線分の両端に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記面状光源は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項４又は５の何れか一項に記載の照明装置。

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