JP5874059B2 - 有機ｅｌ照明モジュール及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

有機ｅｌ照明モジュール及びそれを用いた照明器具 Download PDF

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Description

本発明は、有機ＥＬ素子を光源とする有機ＥＬ照明モジュール及びそれを用いた照明器具に関する。
有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、含有する有機化合物の種類によって様々な発光色が得られ、また、平板状の発光パネルとしての製造が容易であるので、近年、照明器具の光源として用いることが注目されている。
この種の照明器具は、透明基板上に透明正電極、有機発光層、負電極が順次積層された発光パネルを備える（例えば、特許文献１参照）。これら正電極及び負電極は、共に発光パネルに駆動電圧を供給する電源回路と接続されている。負電極は接地されている。
特開２００７−２２７５２３号公報
しかしながら、上述したような照明器具では、交流電源にコモンモードのノイズ電圧が重畳された場合等に、そのノイズ電圧によるパルス電流が発光パネルに伝搬されて、発光パネルの動作が不安定になる虞がある。
本発明は、上記課題を解決するものであって、有機ＥＬ素子を光源とする有機ＥＬ照明モジュールにおいて、ノイズ電圧が重畳された場合等でも、発光パネルの動作を安定化することができる有機ＥＬ照明モジュールを提供することを目的とする。
本発明の有機ＥＬ照明モジュールは、有機ＥＬ素子を光源とする平板状の発光パネルと、この発光パネルを支持する支持部材と、を備え、前記支持部材は、少なくともその一部に導電性部材を有し、前記導電性部材と、前記発光パネルに設けられ該発光パネルに駆動電圧を供給するための給電用電極と、の間に容量成分を配置したことを特徴とする。
前記容量成分は、前記給電用電極と、該給電用電極上に絶縁層を介して設けられると共に前記支持部材の導電性部材に接合された容量用電極と、により構成されていることが好ましい。
前記容量成分は、チップコンデンサにより構成され、前記チップコンデンサは、前記発光パネル上又は支持部材上に配置されていることが好ましい。
前記容量成分の静電容量は、前記発光パネルの正の給電用電極と負の給電用電極との間の寄生容量よりも大きくなるように構成されていることが好ましい。
前記支持部材の導電性部材は、接地されていることが好ましい。
前記支持部材は、前記発光パネルの給電用電極と、該発光パネルに駆動電圧を供給する電源回路と、を接続するための接続コネクタを有し、前記支持部材の導電性部材は、前記接続コネクタへ配線されることで前記電源回路側で接地されていることが好ましい。
本発明の照明器具は、上記有機ＥＬ照明モジュールと、前記発光パネルに駆動電圧を供給する電源回路と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、有機ＥＬ照明モジュールにノイズ電圧が重畳された場合等でも、そのノイズ電圧によるパルス電流が発光パネルと支持部材との間に設けられた容量成分により吸収されるので、発光パネルの動作を安定化することができる。
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ照明モジュールの分解斜視図。 上記有機ＥＬ照明モジュールを模式的に示す分解断面図。 上記有機ＥＬ照明モジュールの斜視図。 上記有機ＥＬ照明モジュールを模式的に示す断面図。 上記有機ＥＬ照明モジュールの回路図。 上記有機ＥＬ照明モジュールを構成する発光パネル及び第２の支持部材の平面図。 上記有機ＥＬ照明モジュールを模式的に示す分解斜視図。 他の実施形態に係る有機ＥＬ照明モジュールを模式的に示す分解断面図。 上記の変形例に係る有機ＥＬ照明モジュールを模式的に示す分解断面図。 上記有機ＥＬ照明モジュールの斜視図。 更に他の実施形態に係る有機ＥＬ照明モジュールの斜視図。 （ａ）（ｂ）は、それぞれ更に他の実施形態に係る有機ＥＬ照明モジュールの回路図。 上記実施形態に係る有機ＥＬ照明モジュールを用いた照明器具の分解斜視図。 上記照明器具の回路図。
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ照明モジュール（以下、照明モジュールという）について図１乃至図６を参照して説明する。ここで、図１は照明モジュール１の分解斜視図であり、図２は図１に示す照明モジュール１の断面図である。また、図３は組み立てられた照明モジュール１の斜視図であり、図４は図３に示す照明モジュール１の断面図である。なお、図２及び図４は、それぞれ照明モジュール１の構成を模式的に示した図であって、図１及び図３に示した照明モジュール１の断面構成と必ずしも正確に対応している訳ではない。図５は照明モジュール１の回路図であり、図６は照明モジュール１を構成する部材の大きさを示す図である。
図１乃至図４に示すように、照明モジュール１は、平板状の発光パネル２と、発光パネル２をその非発光面側から支持する第１の支持部材３と、発光パネル２をその発光面側から支持する第２の支持部材４と、を備える。発光パネル２は、第１の支持部材３に埋設された配電線５を介して、発光パネル２と発光パネル２に駆動電圧を供給する電源回路（不図示）とを結ぶ接続コネクタ６に接続されている。接続コネクタ６は、第１の支持部材３の発光パネル２と相対する面とは反対側の面に配置される。第１の支持部材３は、グランド線７を介して接地されている。グランド線７は、ハンダ付けやネジ締め等により第１の支持部材３に固定される。
発光パネル２は、平板正方形状の透光性基板２１上に設けられた発光部２２を有する。発光部２２は、透光性基板２１の中央に配置される。発光部２２は、有機ＥＬ素子を光源とし、透光性基板２１側から、透明導電膜から成る正電極２３と、発光性有機材料を含む発光層２４と、光反射性を持つ負電極２５と、が順次積層されたものである（図２及び図４参照）。正電極２３の一部は発光層２４よりも外縁側に延設され、この延設された部分が正の電極取り出し部（不図示）として機能する。負電極２５の一部は直接又は導電層を介して発光層２４よりも外縁側に延設され、この延設された部分が負の電極取り出し部（不図示）として機能する。発光部２２の周縁には、正の電極取り出し部と接続された正の給電用電極２６と、負の電極取り出し部と接続された負の給電用電極２７と、これら正負の給電用電極２６、２７の間に配置され容量成分を形成するための容量用電極２８と、が設けられる。給電用電極２６、２７は、発光部２２に駆動電圧を供給する。容量用電極２８は、絶縁層２９を介して負電極２５と接続される。絶縁層２９は、高い誘電率を有し、かつ耐久性に優れた材料、例えば、チタン酸バリウムやポリイミドフィルムにより構成される。給電用電極２６、２７及び容量用電極２８は、各々の上面が互いに面一となっている。
第１の支持部材３は、導電性、剛性及び熱伝導性に優れた金属、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金又は銅合金により構成され、導電性部材として機能する。第１の支持部材３は、一面が開口した箱型形状とされ、その開口側の端部が発光パネル２の透光性基板２１に当接された状態で発光パネル２を内含する。このとき、第１の支持部材３の内面と給電用電極２６、２７及び容量用電極２８の上面とがそれぞれ接合するように、第１の支持部材３の高さが構成されている。
第１の支持部材３に接合された容量用電極２８は、絶縁層２９を介して発光部２２の負電極２５と対峙する。この構成によれば、容量用電極２８と負電極２５との間に絶縁層２９（誘電体）が存在するので、これらによって実質的な容量成分Ｃ１が形成される。これを回路図で示すと、図５のように、発光層２４の負電極２５側に容量成分Ｃ１が接続され、この容量成分Ｃ１は第１の支持部材３及びグランド線７を介して接地される。また、発光層２４には一部誘電性を有する材料が含まれているので、正電極２３と負電極２５との間には自然に生じる寄生容量Ｃ２が存在する。容量成分Ｃ１の静電容量は、寄生容量Ｃ２よりも大きくなるように構成される。容量成分Ｃ１の静電容量は、容量用電極２８の表面積、容量用電極２８と負電極２５との間の距離及び絶縁層２９を構成する材料の誘電率を調整することで、ユーザによって任意に設定可能である。例えば、容量成分Ｃ１の静電容量を大きくしたければ、容量用電極２８の表面積を大きくしたり、絶縁層２９を薄くしたり、又は絶縁層２９を高い誘電率を持つ材料により構成すればよい。
第１の支持部材３は、発光パネル２の給電用電極２６に対向する位置に、給電用電極２６と電気的に接続される配電線５ａを有する。配電線５ａは、絶縁層３１により被覆され、第１の支持部材３と絶縁されている。また、第１の支持部材３は、給電用電極２７に対向する位置に、給電用電極２７と電気的に接続される配電線５ｂを有する。配電線５ｂは、絶縁層３１により被覆され、第１の支持部材３と絶縁されている。
第２の支持部材４は、第１の支持部材３と同じ材料により構成される。第２の支持部材４は、その中央に正方形の開口４１を有する正方形盆形状とされる。第２の支持部材４は、その底部において透光性基板２１の発光面側を支持する。すなわち、透光性基板２１は、第１の支持部材３及び第２の支持部材４により挟持される。発光パネル２は、第１の支持部材３及び第２の支持部材４とハンダ付けにより接合される。
図６に示すように、有機ＥＬ素子では、通常、給電用電極２６、２７が発光パネル２の一の辺及び該一の辺に対向する辺の各々に沿って配置される。従って、給電用電極２６、２７が配置されていない二辺に沿って大きな空きスペースが生じる。また、給電用電極２６、２７が配置されている二辺においても、給電用電極２６、２７の間に空きスペースがある。容量用電極２８は、このような空きスペースに給電用電極２６、２７と同様にパターニングによって形成され、その形状及び大きさは適宜調整可能である。これにより、容量成分Ｃ１の静電容量を任意に設定することができる。また、容量用電極２８の大きさは、発光パネル２の大きさに対して一定の割合を占めるように調節される。例えば、発光パネル２が２倍の大きさに形成された場合には、寄生容量Ｃ２が略２倍となるので、これに応じて容量成分Ｃ１も略２倍となるように容量用電極２８が２倍の大きさに形成される。
発光パネル２の一辺の長さをＬ１、第２の支持部材４の外側の一辺の長さをＬ２とすると、発光パネル２の全体が第２の支持部材４に収納されるようにＬ１はＬ２よりも短く構成されている。また、発光パネル２が第１の支持部材３と第２の支持部材４との間に挟持されるように、Ｌ１は第２の支持部材４の開口４１の一辺の長さＬ３よりも長く構成されている。これにより、発光パネル２の周縁部に、第２の支持部材４によってマスクされて発光に寄与しない領域（ドットで示す）が生じる。給電用電極２６、２７及び容量用電極２８は、この発光に寄与しない領域に配置される。
本実施形態の照明モジュール１によれば、発光パネル２の負電極２７と第１の支持部材３との間に容量成分Ｃ１が接続されているので、交流電源にコモンモードのノイズ電圧が重畳された場合等でも、ノイズ電圧によるパルス電流が容量成分Ｃ１により吸収される。そのため、発光パネル２の回路動作が安定化される。また、第１の支持部材３が接地されているので、対地間電圧が安定して発光パネル２の回路動作がより安定化される。
また、容量成分Ｃ１の静電容量が発光パネル２の寄生容量Ｃ２よりも大きくなるように構成されているので、容量成分Ｃ１の方がより低インピーダンスとなる。これにより、ノイズ電圧によってパルス的な大電流が発生したとしても、このような大電流を容量成分Ｃ１を通じてバイパスして発光パネル２の破損を防ぐことができる。
また、容量用電極２８の大きさと発光パネル２の大きさとの比率が一定に維持されているので、発光パネル２の大きさを変更した場合に、この変更に比例して容量用電極２８の大きさも変わり、その結果、容量成分Ｃ１の静電容量が変化する。そのため、発光パネル２の大きさを変更したとしても、容量成分Ｃ１の静電容量を常に適値に維持することができる。なお、発光パネル２の大きさを変更した場合に、容量用電極２８の大きさが変化しないようにすれば、容量成分Ｃ１の静電容量を一定値に維持することができる。
また、容量成分Ｃ１が発光パネル２の負電極２５を利用して設けられているので、部材数の増加を最小限にとどめつつ容量成分Ｃ１を設置することができる。また、容量用電極２８が発光パネル２の発光に寄与しない領域に設けられているので、発光パネル２の発光面面積を減少させることなく容量成分Ｃ１を設置することができる。更に、この領域は照明モジュール１の外側からは見えないので、容量成分Ｃ１を設けても照明モジュール１の見栄えが悪くならない。
また、第１の支持部材３及び第２の支持部材４が剛性に優れた金属により構成されているので、照明モジュール１全体の強度が高まる。これにより、照明モジュール１を大型化することが可能となる。更に、第１の支持部材３及び第２の支持部材４が熱伝導性に優れた金属により構成されているので、発光パネル２で生じた熱を効率良く外界へ放熱して、発光パネル２の熱変性を防ぐことができる。
次に、本発明の他の実施形態に係る照明モジュールについて図７乃至図１０を参照して説明する。図７に示すように、照明モジュール１は、発光パネル２の給電用電極２７（負電極２５）と第１の支持部材３との間に容量成分Ｃ１を備える。図８及び図９に示す照明モジュール１においては、容量成分Ｃ１がチップコンデンサ８により構成されている。図８においては、チップコンデンサ８が発光パネル２上に設けられている。チップコンデンサ８は、その一方の電極８ａが給電用電極２７にハンダ付けされ、他方の電極８ｂが第１の支持部材３にハンダ付けされた状態で絶縁層２９に埋設されている。図９においては、チップコンデンサ８が第１の支持部材３上に設けられている。チップコンデンサ８は、その一方の電極８ａが配電線５ｂにハンダ付けされ、他方の電極８ｂが第１の支持部材３にハンダ付けされた状態で第１の支持部材３に埋設されている。図１０に示すように、複数のチップコンデンサ８が、１つの照明モジュール１に設けられてもよい。
本実施形態によれば、容量成分Ｃ１がチップコンデンサ８により構成されているので、容量成分Ｃ１の静電容量を正確に設定することができる。また、図９に示した照明モジュール１では、チップコンデンサ８が第１の支持部材３に埋設されているので、発光パネル２への加工工程が少なくなって発光パネル２に加えられる余分な外力や埃等の影響を低減することができる。また、複数のチップコンデンサ８を１つの照明モジュール１に搭載することで、それぞれのチップコンデンサ８への負荷を少なくして、各チップコンデンサ８にかかるストレスを低減することができる。また、複数のチップコンデンサ８を用いれば、１つのチップコンデンサ８しか用いない場合に比べて、各々のチップコンデンサ８を小型化することができる。なお、複数のチップコンデンサ８は、すべて同一とされてもよいし、低減したい周波数域に応じて互いに種類の異なるチップコンデンサにより構成されてもよい。
次に、本発明の更に他の実施形態に係る照明モジュールについて図１１を参照して説明する。本実施形態においては、第１の支持部材３が、グランド線７を介して接続コネクタ６に接続され、電源回路側で接地される。これにより、図３に示した照明モジュール１のようにグランド線７が第１の支持部材３から導出されないので、照明モジュール１の見栄えを良くすることができる。また、グランド線７の接続コネクタ６への接続に２ピン以上用いれば、実質的にグランド線７を太くすることができる。
次に、本発明の更に他の実施形態に係る照明モジュールについて図１２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図１２（ａ）に示した照明モジュール１においては、容量成分Ｃ１が発光部２２の正電極２３側に接続される。図１２（ｂ）に示した照明モジュール１においては、複数の発光部２２が並列して設けられ、各々の発光部２２の負電極２５側に容量成分Ｃ１が接続される。このように、容量成分Ｃ１は、照明モジュール１の回路構成に応じて任意の位置に取り付けることができる。
次に、上述の照明モジュール１を備えた照明器具について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３に示すように、照明器具１１は、２ｘ２のマトリクス状に配置された４つの発光パネル２と、これら発光パネル２を一括して支持する第１の支持部材３及び第２の支持部材４と、電源回路９と、を備える。電源回路９は、矩形平板状とされ、接続コネクタ６と接続するための接続コネクタ６ａを有する。電源回路９は、この接続コネクタ６ａと接続コネクタ６とが互いに接続されることで、照明モジュール１と電気的に接続される。電源回路９は、第１の支持部材３の発光パネル２と相対する面とは反対側の面に配置される。
図１４に示すように、電源回路９は、商用交流電源ＡＣから得た交流電流を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣ回路９ａと、このＡＣ／ＤＣ回路９ａと絶縁されたＤＣ／ＤＣ回路９ｂと、を備える。これらＡＣ／ＤＣ回路９ａ及びＤＣ／ＤＣ回路９ｂは、スイッチング素子を高周波でオンオフして電圧変換を行うように構成されることで小型化されている。電源回路９は、照明モジュール１を全点灯する場合には駆動電圧として定常電圧を照明モジュール１に供給し、照明モジュール１を調光する場合には駆動電圧としてＰＷＭ制御等によるパルス状電圧を照明モジュール１に供給する。電源回路９は１次側で接地され、照明モジュール１は第１の支持部材３を介して接地される。照明器具１１によれば、容量成分Ｃ１を設けることにより回路動作が安定化された照明器具を提供することができる。また、容量成分Ｃ１は、上記の高周波スイッチングによって発生するノイズも低減することができる。
なお、本発明に係る有機ＥＬ照明モジュール及び照明器具は、上記実施形態及びその変形例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、発光パネルに設けられる容量成分の静電容量は、必ずしも発光パネルの寄生容量よりも大きい必要はなく、発光パネルの寄生容量よりも小さくてもよい。また、第１の支持部材を接地せず、有機ＥＬ照明モジュールをグランドに対して浮いた状態としてもよい。このような状態でも、容量成分を介して発光パネルと第１の支持部材とを同電位とすることで、有機ＥＬ照明モジュールを安定化することができる。
また、第１の支持部材は、その全体が導電性部材である必要はなく、容量成分及びグランド線と接続される部分が導電性部材により構成されていれば、その他の部分は樹脂等の非導電性部材により構成されていてもよい。また、第２の支持部材は、その全体が非導電性の樹脂により構成されていてもよい。更に、第１の支持部材及び第２の支持部材の全体を非導電性樹脂で覆ってもよい。こうすることで、ユーザが誤って導電性部材に触れて感電する危険がなくなる。
１ 有機ＥＬ照明モジュール
１１ 照明器具
２ 発光パネル
２６ 正の給電用電極
２７ 負の給電用電極
２８ 容量用電極
２９ 絶縁層
３ 第１の支持部材（支持部材）
４ 第２の支持部材（支持部材）
６ 接続コネクタ
８ チップコンデンサ
９ 電源回路
Ｃ１ 容量成分
Ｃ２ 正の給電用電極と負の給電用電極との間の寄生容量

Claims (7)

  1. 有機ＥＬ素子を光源とする平板状の発光パネルと、この発光パネルを支持する支持部材と、を備えた有機ＥＬ照明モジュールであって、
    前記支持部材は、少なくともその一部に導電性部材を有し、
    前記導電性部材と、前記発光パネルに設けられ該発光パネルに駆動電圧を供給するための給電用電極と、の間に容量成分を配置したことを特徴とする有機ＥＬ照明モジュール。
  2. 前記容量成分は、前記給電用電極と、該給電用電極上に絶縁層を介して設けられると共に前記支持部材の導電性部材に接合された容量用電極と、により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ照明モジュール。
  3. 前記容量成分は、チップコンデンサにより構成され、
    前記チップコンデンサは、前記発光パネル上又は支持部材上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ照明モジュール。
  4. 前記容量成分の静電容量は、前記発光パネルの正の給電用電極と負の給電用電極との間の寄生容量よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ照明モジュール。
  5. 前記支持部材の導電性部材は、接地されてい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有機ＥＬ照明モジュール。
  6. 前記支持部材は、前記発光パネルの給電用電極と、該発光パネルに駆動電圧を供給する電源回路と、を接続するための接続コネクタを有し、
    前記支持部材の導電性部材は、前記接続コネクタへ配線されることで前記電源回路側で接地されてい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有機ＥＬ照明モジュール。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ照明モジュールと、前記発光パネルに駆動電圧を供給する電源回路と、を備えたことを特徴とする照明器具。
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