JP5834176B2 - 発光素子点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）などの発光素子を点灯させる発光素子点灯装置、及びこれを用いた照明器具に関する。

従来より、薄型で、輝度や視野角の良い有機ＥＬ発光素子を光源とした有機ＥＬパネルが注目を浴びている。

この有機ＥＬパネルは、定電流源からの直流の電圧を陽極取出し部及び陰極取出し部に印加することによって、発光層に含まれる有機化合物の励起子を発生させ、この励起子が基底状態に戻るときに放射される光を外部に取り出すものである。

そして、この有機ＥＬを用いた灯具を複数駆動して発光させる駆動装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この駆動装置７０は、図７に示すように、有機ＥＬ素子などの発光素子を複数有する各灯具Ｓ１，Ｓ２と、これら各灯具Ｓ１，Ｓ２のそれぞれ対応する電流制御回路７１，７２とを備えている。この駆動装置７０では、灯具の数が増えると電流制御回路が増えるため電気配線が複雑化する可能性がある。

ところで、発光モジュールの電気配線の複雑化を緩和して、また、発光面の増設も容易な発光モジュール及びディスプレイ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、多数の光源の光量を略同時に変化させて使用者の望む照明制御を実現可能とする照明システムも開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００６−３２４２０８号公報 特開２００９−１２３４５６号公報 特開２００１−９３６７５号公報

しかしながら、上記従来の発光素子を備えた灯具の駆動装置では、上述のように、灯具の数が増えると配線の本数も増えるため、灯具の数が増えるに伴って配線が乱雑になるという問題がある。また、従来の駆動装置では、複数の灯具が電源線に並列接続されるため、灯具間での電流差異が発生しやすく、その結果、光出力がばらつく、という問題もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、有機ＥＬなどの発光素子を備える灯具を複数用いる場合にも、配線を乱雑にすることなく、灯具を簡単に増設できる発光素子点灯装置を提供することを目的とする。また、この発光素子点灯装置を備える照明器具を提供することをも目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、発光素子を点灯させる発光素子点灯装置において、前記発光素子、前記発光素子を駆動する点灯回路、及び調光信号を受けて前記点灯回路を制御する調光制御回路を有する複数の発光モジュールと、少なくとも１つ以上の前記発光モジュールを収納する複数の灯具と、を備え、前記発光モジュールに電力を供給する電源線と、前記調光制御回路に調光信号を供給する調光信号線とが並列に接続され、前記複数の灯具は、前記電源線及び前記調光信号線を介して直列に接続され、前記調光制御回路は、矩形波のデューティ又は直流電圧を可変にする信号である調光信号を調光指令値に変換して前記点灯回路に伝え、前記発光モジュールには、前記電源線、前記調光信号線、及び共通のグランド線に対応する一括のコネクタが設けられ、前記発光モジュールは当該コネクタを介して前記灯具に接続されることを特徴とする。

この発光素子点灯装置において、前記点灯回路は、出力電流を定電流制御することが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記点灯回路に供給される電圧は、商用電源を直流電圧に変換する電源ユニットからの出力電圧であることが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記電源ユニットは、前記調光制御回路に供給する調光信号を送信する調光信号送信回路を有することが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記発光モジュールには、前記電源線、前記調光信号線、及び共通のグランド線に対応する一括のコネクタが設けられ、前記発光モジュールは当該コネクタを介して前記灯具に接続されることが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記コネクタ間はケーブルを用いて接続されることが好ましい。

この発光素子点灯装置において、前記発光素子は、発光ダイオード又は有機ＥＬであることが好ましい。

また、本発明に係る照明器具は、前記発光素子点灯装置を備えることを特徴とする。

本発明に係る発光素子点灯装置によれば、発光モジュールに電力を供給する電源線と、調光信号を供給する調光信号線とが並列に接続され、複数の灯具は、電源線及び調光信号線を介して直列に接続される。このため、発光素子点灯装置では、灯具間や電源から灯具までの配線を複雑にすることなく、複数の灯具を任意に増設することができ、発光モジュールからの光出力のバラツキをも抑えることができる。

本発明の実施の形態１に係る発光素子点灯装置の構成図。 同上発光素子点灯装置を用いた照明器具の斜視図。 本発明の実施の形態２に係る発光素子点灯装置の構成図。 同実施の形態２に係る発光素子点灯装置における電源ユニットの回路図。 同上発光素子点灯装置を用いた照明器具の斜視図。 本発明の実施の形態３に係る発光素子点灯装置の構成図。 従来の照明器具の回路の一例を示す図。

以下、本発明に係る発光素子点灯装置の実施の形態に関して図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態１に係る発光素子点灯装置（以下、点灯装置と記す）１は、電源線２ａを介して電力を供給する直流電源Ｖｄｃ（２）、調光信号線３ａを介して光量の調光信号を送信する調光信号送信部３、及び複数の灯具４を備える。また、点灯装置１は、有機ＥＬなどから成る発光素子５ａに電力を供給して点灯させるものである。

直流電源Ｖｄｃ（２）は、電力を供給するバッテリーなどである。調光信号送信部３は、例えば、可変抵抗となる抵抗ボリュームを回すことによって抵抗値が動き、それに対応する電圧を指令値として調光信号に変換し、調光信号線３ａを介して発光モジュール５の調光制御回路５ｃに送信する。

点灯装置１において、電源線２ａ及び調光信号線３ａは、グランド線を共通として、並列に接続されている。そして、直流電源２からの出力電圧Ｖと調光信号送信部３からの調光信号Ｓとがグランド線を介した接地ラインを共通として灯具４に送られ、電圧Ｖがそれぞれ灯具４内の点灯回路５ｂに供給される。

灯具４は、複数の発光モジュール５（本図では２つ）を収納することができる。この灯具４は、電源線２ａ、調光信号線３ａ、及びグランド線に対応する一括のコネクタ６を両端部に有し、一端側が電源側からの電源線２ａ、調光信号線３ａ及びグランド線と配線接続され、多端側が他の灯具４のコネクタ６にケーブル線を介して直列接続される。このように、灯具４は、コネクタ６を用いて他の灯具４と直列接続でき、使用者は灯具４を増設して点灯装置１における発光面積を任意に変更することができる。

発光モジュール５は、発光素子５ａと、発光素子５ａを駆動点滅させる点灯回路５ｂと、調光信号Ｓを受け点灯回路５ｂを制御する調光制御回路５ｃとを備える。発光素子５ａは、入力電流と光出力がほぼ比例の関係にある有機ＥＬや発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）等の固体発光素子であり、１つ又は複数の発光素子からなる。

点灯回路５ｂは、発光素子５ａを点灯させるため定電流制御を行う、例えば降圧チョッパ回路を備える。この点灯回路５ｂは、定電流制御を行うことで発光素子５ａに安定した電圧を印加する。また、点灯回路５ｂには調光機能があり、調光制御回路５ｃからの信号を受けて発光素子５ａの振幅調光やＰＷＭ調光を行う。点灯回路５ｂの電源は直流電源Ｖｄｃ（２）から供給されている。

調光制御回路５ｃは、調光信号送信部３から受信した調光信号Ｓを元の調光指令値に変換し、点灯回路５ｂに伝える。この調光信号は、例えば矩形波のデューティ又は直流電圧を可変にするものであり、細かな調光が可能である。調光制御回路５ｃへの電源供給は調光信号Ｓからでも直流電源Ｖｄｃ（２）からでもよく、また、調光制御回路５ｃは、点灯回路５ｂ内に設けてもよい。

このように、本実施の形態１に係る点灯装置１では、各々の発光モジュール５の点灯回路５ｂに供給される電力を送信する電源線２ａ、及び調光制御回路５ｃに供給される調光信号を送信する調光信号線３ａが並列に接続される。また、各灯具４が電源線２ａ及び調光信号線３ａを介して直列に接続される。従って、点灯装置１は、灯具４間や電源から灯具４までの配線を乱雑にせず灯具４を増設して、発光面積を任意に設定することができる。また、発光素子５ａからの光出力のバラツキを抑制することができる。

図２は、本実施の形態１に係る点灯装置１で構成した照明器具７の例を示す。この照明器具７は、発光素子５ａをモジュール化した複数の発光モジュールと、これらの複数の発光モジュールを収納した複数の灯具４とを備え、電源からの給電を受けて有機ＥＬなどの発光素子５ａから発光する。また、照明器具７は、各コネクタ間の配線により、各発光モジュール間や灯具４間を任意の長さに調整される。

従って、点灯装置１を用いることで、照明器具７をコンパクトにして、複数の発光モジュール及び複数の灯具４の接続の自由度を高め、発光モジュールや灯具４の交換修理が容易となり、電源変動に強い、安定した照明器具７が得られる。さらに、発光素子５ａにはＬＥＤや有機ＥＬ素子を用いるので、小型で面状薄型の照明器具７とできる。

（実施の形態２）
本実施の形態２に係る点灯装置１では、図３に示すように、電源として電源ユニット８を用いる。なお、上記実施の形態１に係る点灯装置１と同様の構成には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する（以下、同様）。そして、点灯回路５ｂには、電源ユニット８からの出力電圧と発光素子５ａの電圧との関係から降圧チョッパ回路、昇圧チョッパ回路や昇降圧回路などが利用される。なお、上述した実施の形態１に係る点灯装置１と同様に、電源線２ａ及び調光信号線３ａは、グランド線を共通として並列接続される。また、各灯具４は、電源線２ａ、調光信号線３ａ及びグランド線を介して直列接続されている。

図４は、電源ユニット８の回路ブロック図の一例を示し、この電源ユニット８は、入力部９、ＡＣ／ＤＣ部１０、定電圧部１１、調光部１２、調光信号送信部１３、及び出力部１４を備える。入力部９は、商用交流電源に接続され、ノイズ除去用のインダクタやコンデンサからなる入力フィルタやサージアブゾーバを備え、ＡＣ／ＤＣ部１０に接続される。

ＡＣ／ＤＣ部１０は、例えば、整流ダイオードや力率改善機能を持った例えば昇圧チョッパ回路を備え、商用交流電源からの５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧を直流電圧に変換し、電解コンデンサＣ１に直流電圧を印加する。本図に示す回路では、交流電圧は、例えば数１００Ｖで一定に保たれており、この電圧値は商用交流電源の電圧を考慮して設定される。

定電圧部１１は、例えば降圧チョッパ回路である。定電圧部１１は、駆動回路でスイッチング素子Ｑ１を高周波（例えば数１０ｋＨｚから数ＭＨｚ）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発光素子の点灯に必要な電圧に変換して出力部１４に出力する。図４に示す定電圧部１１の降圧チョッパ回路は、電解コンデンサＣ１と、ＦＥＴ等からなるスイッチング素子Ｑ１と、制御回路からの駆動制御信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１をスイッチング駆動するＱ１駆動回路１１aとを備える。また、降圧チョッパ回路は、スイッチング素子Ｑ１のオフ時に発生する回生電流を流すための回生用ダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｑ１の出力波形電圧を濾過するためのインダクタＬ１及びコンデンサＣ２を有する。スイッチング素子Ｑ１の出力側は、直列にインダクタＬ１が接続され、インダクタＬ１の出力側はコンデンサＣ２で接地され、このコンデンサＣ２の両端の電圧が点灯電圧として発光モジュール５に印加される。

降圧チョッパ回路の電解コンデンサＣ１には、直流電圧が印加されるが、この直流電圧は、発光素子５ａを点灯維持するのに必要な電圧であって、例えば２４Ｖで一定に保たれている。なお、図３に示すような５〜１０Ｖの駆動電圧が必要な発光素子５ａを直列に２個接続したとき、降圧チョッパ回路から発光素子５ａへ必要な直流電圧は５〜２０Ｖとなる。また、電解コンデンサＣ１は電池で構成されていても良い。

調光部１２は、外部からの調光要求を調光指令値に変換している。例えば、抵抗ボリュームを回すことによって抵抗値が動き、それに対応する電圧を指令値として調光信号送信部１３に伝え調光信号に変換し送信する。また、有線や無線の通信手段で調光部１２に伝える場合には、それぞれ対応する変換機能で対応する。

調光信号送信部１３は、汎用ＩＣの組み合わせやマイコンなどで構成され、調光部１２からの指令値により出力部１４にＰＷＭ信号などの調光信号を送信する。例えばＰＷＭ信号は定格出力を調光率１００％とし、１２Ｖの振幅、１ｋＨｚでオン時間が少ないほど調光率を高くしている。この調光信号は振幅信号でもよい。

出力部１４は、定電圧部１１からの一定に制御された出力電圧Ｖと、調光信号送信部１３からの調光信号Ｓとを灯具４側に出力する。本回路ではそれぞれのＧＮＤを共通とし３線で出力している。なお、出力部１４から灯具４への電源供給、及び調光信号供給はケーブル線を介したコネクタ６で接続されている。

本実施の形態２に係る点灯装置１においては、点灯回路５ｂに供給される電圧は、商用電源を直流電圧に変換する電源ユニット８からの出力電圧であるので、電源ユニット８と灯具４間に発生するノイズを低くすることができる。また、電源ユニット８は調光信号を供給する調光信号送信部１３を備えているため、点灯装置１のシステム全体の構成をより簡略化することができる。さらに、灯具４に設けられたコネクタ６を介して灯具４間や、灯具４と電源ユニット８間を接続できるため、電源線２ａから発光モジュール５へ電源の給電と出力の両方が可能となり、調光信号線３ａからは調光信号の送信が可能となる。

図５は、本実施の形態２に係る点灯装置１を用いた照明器具１５を示している。照明器具１５は、電源ユニット８と、複数の発光素子５ａを備える発光モジュールと、発光モジュールを収納して天井に設置する灯具４と、発光モジュール及び灯具４を繋ぐ電源コードとを備える。この照明器具１５は、電源ユニット８からの給電を受けて発光面である有機ＥＬの発光素子５ａ側から発光する。

このように、照明器具１５は、点灯装置１を用いることで、コンパクトになり、複数の発光モジュール及び複数の灯具４の接続の自由度を高め、発光モジュールや灯具４の交換修理が容易となる。また、発光素子５ａにはＬＥＤや有機ＥＬ素子を用いるので、小型で面状薄型の照明器具１５となる。

（実施の形態３）
本実施の形態３に係る点灯装置１は、図６に示すように、各発光モジュール５の入力側に、電源線２ａ、調光信号線３ａ、及び回路グランド線の３本の線に対応した一括のコネクタ１６が設けられ、このコネクタ１６を用いて発光モジュール５を灯具４に接続する。なお、発光モジュール５と灯具４間の接続は、灯具４側のコネクタ及び発光モジュール５側のコネクタ１６を直接つないでも良いし、ケーブルを用いてつないでも良い。

この構成により、点灯装置１において、発光モジュール５のコネクタ１６は、灯具４の適切な位置に接続されるため、灯具４の配置や電源線２ａ、調光信号線３ａ、及び回路グランド線の引き回しを整然と配置することができる。また、発光モジュール５と灯具４との接続を３線一括のコネクタ１６を用いて実現でき、発光モジュール５と灯具４との接続がより簡単となる。

なお、本発明は、上記実施の形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態２において、定電圧部１１のスイッチング素子はＦＥＴに限らず、バイポーラトランジスタ等、他の半導体素子を用いてもよい。

１ 発光素子点灯装置
２ 直流電源
３，１３ 調光信号送信部
４ 灯具
５ 発光モジュール
５ａ 発光素子
５ｂ 点灯回路
５ｃ 調光制御回路
６，１６ コネクタ
７，１５ 照明器具
８ 電源ユニット
９ 入力部
１０ ＡＣ／ＤＣ部
１１ 定電圧部
１１ａ Ｑ１駆動回路
１２ 調光部
１４ 出力部

Claims (8)

1. 発光素子を点灯させる発光素子点灯装置において、
   前記発光素子、前記発光素子を駆動する点灯回路、及び調光信号を受けて前記点灯回路を制御する調光制御回路を有する複数の発光モジュールと、
   少なくとも１つ以上の前記発光モジュールを収納する複数の灯具と、を備え、
   前記発光モジュールに電力を供給する電源線と、前記調光制御回路に調光信号を供給する調光信号線とが並列に接続され、
   前記複数の灯具は、前記電源線及び前記調光信号線を介して直列に接続され、
   前記調光制御回路は、矩形波のデューティ又は直流電圧を可変にする信号である調光信号を調光指令値に変換して前記点灯回路に伝え、
   前記発光モジュールには、前記電源線、前記調光信号線、及び共通のグランド線に対応する一括のコネクタが設けられ、前記発光モジュールは当該コネクタを介して前記灯具に接続されることを特徴とする発光素子点灯装置。
2. 前記点灯回路は、出力電流を定電流制御することを特徴とする請求項１に記載の発光素子点灯装置。
3. 前記点灯回路に供給される電圧は、商用電源を直流電圧に変換する電源ユニットからの出力電圧であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子点灯装置。
4. 前記電源ユニットは、前記調光制御回路に供給する調光信号を送信する調光信号送信回路を有することを特徴とする請求項３記載の発光素子点灯装置。
5. 前記灯具には、前記電源線、前記調光信号線、及び共通のグランド線に対応するコネクタが設けられ、前記灯具は当該コネクタを介して他の灯具、電源、又は前記発光モジュールの少なくとも１つと接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光素子点灯装置。
6. 前記コネクタ間はケーブルを用いて接続されることを特徴とする請求項５に記載の発光素子点灯装置。
7. 前記発光素子は、発光ダイオード又は有機ＥＬであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光素子点灯装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。

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