JPWO2014097904A1

JPWO2014097904A1 - 照明装置

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Publication number: JPWO2014097904A1
Application number: JP2014553076A
Authority: JP
Inventors: 正利米山; 伸哉三木; 淳弥若原; 司八木; 将積　直樹; 直樹将積
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2017-01-12
Also published as: WO2014097904A1

Abstract

照明装置は、直列に接続された発光スペクトルが各々異なる複数の発光素子と、複数の発光素子を駆動するための駆動装置とを備える。駆動装置は、各発光素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する発光素子に対して供給する電流量を調整するための供給電流調整回路と、複数の発光素子のうち隣接する２つの発光素子の間にある接続ノードにそれぞれ対応して設けられ、２つの発光素子のうち接続ノードと接続された上流側の発光素子から接続ノードを介して排出する電流量を調整するための排出電流調整回路とを含む。排出電流調整回路により排出する電流量は、対応する発光素子に対して設けられた供給電流調整回路から供給する電流量と同じ値に設定される。

Description

本発明は、定電流源に直列接続された複数の発光素子を備える照明装置に関する。

特表２０１０−５２４２２１号公報（特許文献１）は、発光ダイオードの駆動方法に関する発明を開示している。この駆動方法は、直列接続の発光ダイオードの輝度を個々に調整可能な構成が示されている。

具体的には、主電流を供給して、当該主電流に対して発光ダイオード間の中間電極から引かれる電流を制御することにより、直列接続された各発光ダイオードに流れる電流量を調整する駆動方式が開示されている。

特表２０１０−５２４２２１号公報

しかしながら、当該特表２０１０−５２４２２１号公報（特許文献１）に開示される駆動方式では、主電流に対して中間電極から引かれる電流を常に演算して制御する必要がある。特に３つの発光ダイオードを直列接続する場合、最終段の発光ダイオードに流す電流は、前段の発光ダイオードに流れる電流に律則されるため演算調整が必要であり、回路構成が複雑になるという問題がある。

本発明は、複数の発光素子が直列に接続された構成において、簡易に各発光素子に流れる電流量を個々独立に調整することが可能な照明装置を提供することを目的とする。

本発明のある局面に従う照明装置は、直列に接続された発光スペクトルが各々異なる複数の発光素子と、複数の発光素子を駆動するための駆動装置とを備える。駆動装置は、各発光素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する発光素子に対して供給する電流量を調整するための供給電流調整回路と、複数の発光素子のうち隣接する２つの発光素子の間にある接続ノードにそれぞれ対応して設けられ、２つの発光素子のうち接続ノードと接続された上流側の発光素子から接続ノードを介して排出する電流量を調整するための排出電流調整回路とを含む。排出電流調整回路により排出する電流量は、対応する発光素子に対して設けられた供給電流調整回路から供給する電流量と同じ値に設定される。

複数の発光素子が直列に接続された構成において、簡易に各発光素子に流れる電流量を個々独立に調整することが可能である。

本実施の形態に従う照明装置１の構成を説明する概略ブロック図である。本実施の形態に従う照明部４の発光素子群１５の概略構成図である。本実施の形態に従う照明部４の具体的構成を説明する図である。

本実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態の説明において、個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。実施の形態の説明において、同一の部品および相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。特に制限が無い限り、実施の形態に示す構成に示す構成を適宜組み合わせて用いることは、当初から予定されていることである。

（全体構成）
図１は、本実施の形態に従う照明装置１の構成を説明する概略ブロック図である。

図１を参照して、照明装置１は、照明パネル２と、発光素子を含む照明部４と、照明装置１全体を制御するコントローラ６とを含む。

照明パネル２は、照明部４の発光素子から発光された光を均一にした光として照射する。なお、レンズ等を設けて指向性を持たせることにより特定のスポット領域を照射するようにしても良い。

照明部４は、発光スペクトラムが各々異なる複数の発光素子を含む。本例においては、一例として３種類の発光素子が設けられる場合について説明する。具体的には、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）色の発光スペクトラムを有する発光素子を有する。なお、本例においては、３種類の発光素子について説明するが、特にこれに限られず、複数（２以上）が直列に接続される構成であれば、どのような構成を採用しても良く、さらに発光素子を設ける構成とすることが可能である。

なお、これらを構成する発光素子としては、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode、若しくはOrganic Electroluminescenceともいう）等が挙げられる。あるいは、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等であってもよい。照明装置１は、これらに加えて他の発光素子をさらに備えていてもよい。

コントローラ６は、照明部４に対して発光制御を指示する。具体的には、外部からの指示（輝度調整の指示）に従って照明部４の輝度を調整するための制御信号を照明部４に出力する。

図２は、本実施の形態に従う照明部４の発光素子群１５の概略構成図である。
図２を参照して、本例においては、一例として発光素子として有機ＥＬを用いた場合が示されている。具体的には、赤色発光素子（赤色発光層）１０、緑色発光素子（緑色発光層）１２および青色発光素子（青色発光層）１４が積層されており、各色発光素子の発光層が電極１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄでそれぞれ挟持されている。

各電極１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに駆動部１６を介して外部電源から給電することにより、各色発光層が発光する。このとき、各電極１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに供給される電流を駆動部１６がコントローラ６からの制御に従って駆動することにより、各色発光素子の輝度バランスを調光し、照明装置１から発光される光の調光および調色を制御することができる。

（具体的構成）
図３は、本実施の形態に従う照明部４の具体的構成を説明する図である。

図３を参照して、照明部４は、発光素子群１５と駆動部１６とを含む。発光素子群１５は、上述したように直列に接続された複数の発光素子を含む。

本例においては、発光スペクトラムがそれぞれ異なる直列に接続された有機ＥＬ１０、１２、１４について説明する。なお、当該有機ＥＬは、単体の素子でもよいし、複数の素子が接続されたストリングスの構成であっても良い。

有機ＥＬ１０は、ノードＮ０とノードＮ１との間に設けられる。また、有機ＥＬ１２は、ノードＮ１とノードＮ２との間に設けられる。有機ＥＬ１４は、ノードＮ３と接地電圧ＧＮＤとの間に設けられる。有機ＥＬ１０に対して電源電圧ＶＤＤとノードＮ０との間に供給電流調整回路２０Ａが設けられる。

また、有機ＥＬ１２に対して供給電流調整回路２０Ａと並列に電源電圧ＶＤＤとノードＮ１との間に供給電流調整回路２０Ｂが設けられる。

また、有機ＥＬ１４に対して供給電流調整回路２０Ｂと並列に電源電圧ＶＤＤとノードＮ２との間に供給電流調整回路２０Ｃが設けられる。

また、ノードＮ１に対応して設けられ、ノードＮ１と接地電圧ＧＮＤとの間に有機ＥＬ１０に流れる電流を排出するための排出電流調整回路３０Ａが設けられる。

また、ノードＮ２に対応して設けられ、ノードＮ２と接地電圧ＧＮＤとの間に有機ＥＬ１２に流れる電流を排出するための排出電流調整回路３０Ｂが設けられる。

本例において、電圧レベル設定部８は、コントローラ６からの指示に従って各有機ＥＬ１０，１２，１４の各々に流れる電流を規定するための基準電圧Ｖ１〜Ｖ３を生成して出力する。

また、駆動部１６は、電圧レベル設定部８を含み、コントローラ６からの制御信号に従って基準電圧を設定する。

本例におけるコントローラ６は、一例として各有機ＥＬの輝度を調整するための制御信号として、輝度に対応付けられた基準電圧を設定するように電圧レベル設定部８に対して指示する。

（供給電流調整回路の構成）
供給電流調整回路の構成について説明する。

供給電流調整回路２０Ａ〜２０Ｃの構成は全て同じ構成であるため、その１つの構成である供給電流調整回路２０Ａについて代表的に説明する。当該供給電流調整回路は、基準電圧Ｖ１に応じた所定の定電流Ｉ１をノードＮ０に供給する回路である。

供給電流調整回路２０Ａは、抵抗素子２２Ａと、トランジスタ２４Ａと、増幅器２６Ａと、比較器２８Ａとを含む。

抵抗素子２２Ａおよびトランジスタ２４Ａは、電源電圧ＶＤＤとノードＮ０との間に直列に接続される。そして、増幅器２６Ａは、抵抗素子２２Ａを通過する電流値に基づく抵抗素子２２Ａの両端電圧（電位差）を計測して、それを増幅して比較器２８Ａに出力する。

比較器２８Ａは、増幅器２６Ａから出力された電圧と、通過する電流量を規定するための基準電圧Ｖ１とを比較して比較結果に基づく制御電圧をトランジスタ２４Ａのゲートに出力する。

電圧レベル設定部８は、目標電流値に応じて設定される基準電圧を生成して、比較器２８Ａに出力する。比較器２８Ａは、増幅器２６Ａから出力された電圧と、基準電圧Ｖ１とを比較して、基準電圧Ｖ１が増幅器２６Ａから出力された電圧よりも大きければ、制御電圧の電圧レベルを上げる。これによりトランジスタ２４Ａを通過する電流は増加し、増幅器２６Ａの出力が大きくなり、基準電圧Ｖ１と同じ値となるまで当該処理が繰り返される。

一方、基準電圧Ｖ１が増幅器２６Ａから出力された電圧よりも小さければ、制御電圧の電圧レベルを下げる。これによりトランジスタ２４Ａを通過する電流は減少し、増幅器２６Ａの出力が小さくなり、基準電圧Ｖ１と同じ値となるまで当該処理が繰り返される。

当該回路により基準電圧Ｖ１に応じた目標電流を供給することが可能となる。
なお、他の供給電流調整回路についても同様の構成であるためその詳細な説明は繰り返さない。

（排出電流調整回路の構成）
排出電流調整回路の構成について説明する。

排出電流調整回路３０Ａ，３０Ｂの構成は全て同じ構成であるため、その１つの構成である排出電流調整回路３０Ａについて代表的に説明する。当該排出電流調整回路３０Ａは、有機ＥＬ１０に対して設けられ、基準電圧Ｖ１に応じた所定の定電流Ｉ１を、有機ＥＬ１０と有機ＥＬ１２との間にあるノードＮ１（接続ノード）から排出する（引き抜く）回路である。

排出電流調整回路３０Ａは、抵抗素子３２Ａと、トランジスタ３４Ａと、増幅器３６Ａと、比較器３８Ａとを含む。

抵抗素子３２Ａおよびトランジスタ３４Ａは、ノードＮ１と接地電圧ＧＮＤとの間に直列に接続される。そして、増幅器３６Ａは、抵抗素子３２Ａを通過する電流値に基づく抵抗素子３２Ａの両端電圧（電位差）を計測して、それを増幅して比較器３８Ａに出力する。

比較器３８Ａは、増幅器３６Ａから出力された電圧と、通過する電流量を規定するための基準電圧Ｖ１とを比較して比較結果に基づく制御電圧をトランジスタ３４Ａのゲートに出力する。

電圧レベル設定部８は、目標電流値に応じて設定される基準電圧Ｖ１を生成して、比較器３８Ａに出力する。比較器３８Ａは、増幅器３６Ａから出力された電圧と、基準電圧Ｖ１とを比較して、基準電圧Ｖ１が増幅器３６Ａから出力された電圧よりも大きければ、制御電圧の電圧レベルを上げる。これによりトランジスタ３４Ａを通過する電流は増加し、増幅器３６Ａの出力が大きくなり、基準電圧Ｖ１と同じ値となるまで当該処理が繰り返される。

一方、基準電圧Ｖ１が増幅器３６Ａから出力された電圧よりも小さければ、制御電圧の電圧レベルを下げる。これによりトランジスタ３４Ａを通過する電流は減少し、増幅器３６Ａの出力が小さくなり、基準電圧Ｖ１と同じ値となるまで当該処理が繰り返される。

当該回路により基準電圧Ｖ１に応じた目標電流を排出することが可能となる。
なお、他の排出電流調整回路についても同様の構成であるためその詳細な説明は繰り返さない。

（駆動方式の説明）
本実施の形態においては、上記で説明したように有機ＥＬ１０に対して、供給電流調整回路２０Ａが設けられて基準電圧Ｖ１に従って電流量Ｉ１が供給される。また、有機ＥＬ１０に対して、排出電流調整回路３０Ａが設けられて基準電圧Ｖ１に従って電流量Ｉ１が排出される。

したがって、供給電流調整回路２０Ａから供給された電流は、ノードＮ１を経て全て排出電流調整回路３０Ａを介して排出されることになる。

また、有機ＥＬ１２に対して供給電流調整回路２０Ｂが設けられて、基準電圧Ｖ２に従って電流量Ｉ２が供給される。また、有機ＥＬ１２に対して排出電流調整回路３０Ｂが設けられて、基準電圧Ｖ２に従って、有機ＥＬ１２と有機ＥＬ１４との間にあるノードＮ２を経て電流量Ｉ２が排出される。

したがって、供給電流調整回路２０Ｂから供給された電流は、全て排出電流調整回路３０Ｂを介して排出されることになる。

また、有機ＥＬ１４に対して供給電流調整回路２０Ｃが設けられて基準電圧Ｖ３に従って電流量Ｉ３が供給される。供給された電流量Ｉ３はそのまま接地側へ流れ込み、他の有機ＥＬに流れることはない。したがって、有機ＥＬ１４に対しては排出電流調整回路を設けなくてもよい。

以上のとおり、有機ＥＬ１２，１４のように下流側の発光素子と電気的に直接接続されている上流側の発光素子（このように直接接続される２つの発光素子を、便宜上、隣接する２つの発光素子ともいう）に対して設けられた供給電流調整回路から供給される電流は、隣接する２つの発光素子の間にある接続ノードを介して排出電流調整回路により排出される。また、有機ＥＬ１６のように、下流側に発光素子が接続されていない発光素子に対して設けられた供給電流調整回路から供給される電流は、接地側に流れ込む。したがって、上流側の発光素子から流れ出る電流が下流側の発光素子に流れ込むことはない。それゆえ、それぞれの発光素子に対して流れる電流量を独立制御することが可能である。

具体的には、電圧レベル設定部８は、有機ＥＬ１０に対して電流量Ｉ１を設定するために供給電流調整回路２０Ａおよび排出電流調整回路３０Ａに入力する基準電圧を基準電圧Ｖ１に設定すれば良い。

また、電圧レベル設定部８は、有機ＥＬ１２に対して電流量Ｉ２を設定するために供給電流調整回路２０Ｂおよび排出電流調整回路３０Ｂに入力する基準電圧を基準電圧Ｖ２に設定すれば良い。

また、電圧レベル設定部８は、有機ＥＬ１４に対して電流量Ｉ３を設定するために供給電流調整回路３０Ｃに入力する基準電圧を基準電圧Ｖ３に設定すれば良い。

以上のように、複数の発光素子が直列に接続された構成において、各発光素子に対して設けられた供給電流調整回路および排出電流調整回路に出力する基準電圧を設定することにより、各発光素子に流れる電流を個々独立に調整することができる。具体的には、隣接する２つの発光素子のうち、上流側の発光素子に対して供給電流調整回路を通じて供給された電流量を全て、下流側の発光素子との間にある接続ノードから排出電流調整回路を通じて排出し、下流側の発光素子に対しては、下流側の発光素子に対して設定された基準電圧に基づき新たに供給電流調整回路を通じて電流を供給する。そのため、従来構成の如く、発光素子間の中間電極から引かれる電流を演算して個々の発光素子に流れる電流を制御する必要はなく、簡易な構成で、各発光素子に供給される電流量を個別独立して制御することが可能である。

なお、本例においては、電圧レベル設定部８から供給電流調整回路２０Ａと、排出電流調整回路３０Ａとに出力する基準電圧Ｖ１について同じ基準電圧の電圧値を設定する場合について説明したが、製造時の素子のばらつき等により基準電圧に応じた電流量にばらつきが生じる場合も考えられる。当該場合には、供給電流調整回路２０Ａと、排出電流調整回路３０Ａとに出力する基準電圧をそれぞれ調整して異なる電圧値に設定するようにして所望の電流量に調整するようにしても良い。他の基準電圧についても同様である。

なお、本例においては、供給電流調整回路および排出電流調整回路について定電流源回路の構成を用いて説明したが定電圧源回路の構成を用いるようにすることも当然に可能である。

以上、本発明に基づいた実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１照明装置、２照明パネル、４照明部、６コントローラ、８電圧レベル設定部、１０，１２，１４発光素子、１５発光素子群、１５Ａ〜１５Ｄ電極、１６駆動部、２０Ａ〜２０Ｃ供給電流調整回路、３０Ａ，３０Ｂ排出電流調整回路。

Claims

直列に接続された発光スペクトルが各々異なる複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を駆動するための駆動装置とを備え、
前記駆動装置は、
各前記発光素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する発光素子に対して供給する電流量を調整するための供給電流調整回路と、
前記複数の発光素子のうち隣接する２つの発光素子の間にある接続ノードにそれぞれ対応して設けられ、前記２つの発光素子のうち前記接続ノードと接続された上流側の発光素子から前記接続ノードを介して排出する電流量を調整するための排出電流調整回路とを含み、
前記排出電流調整回路により排出する電流量は、対応する発光素子に対して設けられた前記供給電流調整回路から供給する電流量と同じ値に設定される、照明装置。
前記複数の発光素子は、赤色、緑色、青色発光素子である、請求項１記載の照明装置。
前記供給電流調整回路および前記排出電流調整回路は、入力電圧に応じて電流量を調整し、
前記駆動装置は、前記入力電圧の電圧レベルを設定する電圧レベル設定部をさらに含む、請求項１または２記載の照明装置。
前記供給電流調整回路および前記排出電流調整回路のそれぞれに入力する前記入力電圧の値は同じである、請求項３に記載の照明装置。
前記複数の発光素子の各々は、有機ＥＬであり、前記複数の発光素子が積層されており、前記発光素子の各々が電極で挟持されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。