JP2011049015A - 有機ｅｌ素子点灯装置及びそれを備えた発光モジュール並びに照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子点灯装置において、有機ＥＬ素子の両極間電圧の変動に応じて有機ＥＬ素子への供給電流を制御することで、有機ＥＬ素子の温度変動による輝度ばらつきを排除できるようにする。
【解決手段】本点灯装置１は、有機ＥＬ素子を有したランプ部１０に供給される電流を制御する制御回路６と、ランプ部１０の有機ＥＬ素子の両電極間電圧を検出する電圧電流検出部４とを備える。制御回路６は、電圧電流検出部４により検出される電圧値が設定された電圧値を超えれば、素子温度が低く輝度が下がったときであることから、有機ＥＬ素子への供給電流を増やして輝度を上げる。また、検出される電圧値が設定された電圧値を下回れば、素子温度が高く輝度が上がったときであることから、有機ＥＬ素子への供給電流を減らして輝度を下げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光層を電極で挟持して成る有機ＥＬ素子に電力を供給して該素子を点灯させる有機ＥＬ素子点灯装置、及びそれを備えた発光モジュール並びに照明器具に関する。

一般に、この種の点灯装置は、有機ＥＬ素子の輝度を一定に維持するため、有機ＥＬ素子に供給される電流を一定にする定電流制御を行っている。例えば、上記のような制御構成を持つ照明器具として、有機ＥＬ素子を光源とする発光パネルを複数有し、各発光パネルが隣り合うパネルと電気的に接続されて発光パネル間で電力供給を行い、各発光パネル毎に有機ＥＬ素子への供給電流を制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特表２００７−５３６７０８号公報

ところで、有機ＥＬ素子は、素子温度が上がると輝度が高くなり、素子温度が下がると輝度が低くなる特性を有している。そのため、上述のような複数の発光モジュールから成る器具構成においては、その使用態様や周囲温度等の影響によって素子温度が変動すると、各有機ＥＬ素子の輝度にばらつきが生じて、一様な光出力で点灯を行えないことがある。

ここに、定電流制御が行われる状況下においては、有機ＥＬ素子の素子温度と素子両電極間電圧との間には相関関係があり、素子温度が下がるに従って素子両端電圧の値が高くなり、素子温度が下がるに従って素子両端電圧の値が低くなることが知られている。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、有機ＥＬ素子の両極間電圧の変動に応じて有機ＥＬ素子への供給電流を制御することで、有機ＥＬ素子の温度変動による輝度ばらつきを排除することができる有機ＥＬ素子点灯装置、及びそれを備えた発光モジュール並びに照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、発光層を電極で挟持して成る有機ＥＬ素子に電力を供給して該素子を点灯させる有機ＥＬ素子点灯装置において、前記有機ＥＬ素子に供給される電流を制御する電流制御手段と、前記有機ＥＬ素子の両電極間電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記電流制御手段は、前記電圧検出手段により検出される電圧値が予め設定された電圧値を超えると前記有機ＥＬ素子への供給電流を増加させ、該電圧値が予め設定された電圧値を下回ると前記有機ＥＬ素子への供給電流を減少させるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記有機ＥＬ素子の点灯時間を計測する計時手段を備え、前記電流制御手段は、前記計時手段による計測時間が予め設定された時間経過後に、前記電圧検出手段により検出される電圧値が予め設定された電圧値を超えると前記有機ＥＬ素子への供給電流を増加させ、該電圧値が予め設定された電圧値を下回ると前記有機ＥＬ素子への供給電流を減少させるものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記電圧検出手段により検出される電圧の単位時間当たり変化量を算出する算出手段を備え、前記電流制御手段は、前記算出手段により算出される電圧変化量が予め設定された値以下になった後に、前記電圧検出手段により検出される電圧値が予め設定された電圧値を超えると前記有機ＥＬ素子への供給電流を増加させ、該電圧値が予め設定された電圧値を下回ると前記有機ＥＬ素子への供給電流を減少させるものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記有機ＥＬ素子の累積点灯時間を記録する記録手段を備え、前記予め設定された電圧値を前記記録手段に記録される累積点灯時間に対応して増加させるものである。

請求項５の発明は、有機ＥＬ素子と、この有機ＥＬ素子に給電する給電ラインと、この給電ラインに対して給電制御する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子点灯装置と、を備えた発光モジュールである。

請求項６の発明は、請求項５に記載の発光モジュールを複数配置して成ること照明器具である。

請求項７の発明は、請求項６に記載の発明において、複数の給電ラインと、これら給電ラインの各々に接続された複数の発光モジュールと、を備え、各給電ライン毎に前記有機ＥＬ素子点灯装置により有機ＥＬ素子を点灯制御するものである。

請求項１の発明によれば、有機ＥＬ素子の両極間電圧が設定された電圧値を超えれば、素子温度が低く輝度が下がったときであることから、有機ＥＬ素子への供給電流を増やして輝度を上げる。また、有機ＥＬ素子の両極間電圧が設定された電圧値を下回れば、素子温度が高く輝度が上がったときであることから、有機ＥＬ素子への供給電流を減らして輝度を下げる。これにより、有機ＥＬ素子の光出力が一定に制御され、有機ＥＬ素子の温度変動による輝度ばらつきを排除できる。

請求項２の発明によれば、有機ＥＬ素子が点灯してから設定された時間経過後に、有機ＥＬ素子の光出力が一定になるように電流制御を行うので、有機ＥＬ素子の点灯直後に素子両極間電圧が変動することに伴う素子電流の誤制御を排除でき、有機ＥＬ素子の輝度ばらつきを安定して抑制することができる。

請求項３の発明によれば、有機ＥＬ素子の両端電圧の変化をモニタリングしてその変化量が設定された値以下となってから、有機ＥＬ素子の光出力が一定になるように電流制御を行うので、有機ＥＬ素子の点灯直後や素子電流の制御直後に素子両極間電圧が変動することに伴う素子電流の誤制御を排除でき、有機ＥＬ素子の輝度ばらつきを安定して抑制することができる。

請求項４の発明によれば、有機ＥＬ素子の累積点灯時間に対応して、素子電流制御のための電圧閾値が大きくなるので、有機ＥＬ素子の累積点灯に伴う両端電圧の上昇を考慮した電流制御を行うことができ、経時的な性能変動による輝度ばらつきを抑制することができる。

請求項５の発明によれば、給電ラインから有機ＥＬ素子に供給される電力を効果的に制御し、有機ＥＬ素子の輝度ばらつきを抑制する発光モジュールを得ることができる。

請求項６の発明によれば、輝度ばらつきが生じることのない照明器具を得ることができる。

請求項７の発明によれば、同一の給電ラインに接続された発光モジュールの有機ＥＬ素子を一括制御でき、各給電ライン毎に複数の発光モジュールを同じ光出力で点灯させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置の電気回路図。 （ａ）は上記点灯装置の制御回路におけるマイコンの２番端子の出力波形図、（ｂ）は同制御回路における比較部のマイナス端子の入力波形図、（ｃ）は同比較部のプラス端子の入力波形図、（ｄ）は同比較部の出力波形図。 有機ＥＬ素子に流れる電流と輝度との関係図。 有機ＥＬ素子の温度と素子両極間電圧との関係図。 有機ＥＬ素子の温度と輝度との関係図。 （ａ）は素子電流の時間変化を示す図、（ｂ）は素子両極間電圧の時間変化を示す図、（ｃ）は輝度Ｌの時間変化を示す図、（ｄ）は温度Ｔの時間変化を示す図。 光源部への供給電流を増加する場合の有機ＥＬ素子の電圧電流特性図。 光源部への供給電流を減少する場合の有機ＥＬ素子の電圧電流特性図。 上記点灯装置の動作のフローチャート。 本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置の電気回路図。 上記点灯装置の動作のフローチャート。 本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置の電気回路図。 設定電圧値と累積点灯時間との関係の一態様を示すグラフ。 設定電圧値と累積点灯時間との関係の他の態様を示すグラフ。 上記点灯装置が適用される発光モジュールの分解図。 上記発光モジュールの斜視図。 上記発光モジュールを用いた照明器具の斜視図。 上記発光モジュールを用いた照明器具の他例を示す平面図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置について図１乃至図９を参照して説明する。図１は本実施形態に係る有機ＥＬ素子（以下、点灯装置という）１の電気的な構成を示す。本点灯装置１は、有機ＥＬ素子を有したランプ部１０に電力を供給して該素子を点灯させるものであって、直流電源Ｅから電力供給されて制御用直流電源を生成する制御用電源回路２と、直流電源Ｅを電力源としてランプ部１０へ点灯電力を供給する電力供給回路３とを備える。また、本点灯装置１は、ランプ部１０へ供給される電圧及び電流を検出する電圧電流検出部（電圧検知手段）４と、ランプ部１０を調光点灯させるためのＰＷＭ駆動回路５と、電圧電流検出部４による検出出力に基づいてランプ部１０に供給される電力を制御する制御回路（電流制御手段）６とを備える。ここに、ランプ部１０における有機ＥＬ素子は、有機化合物から成る発光層を電極で挟持する構成とされ、ランプ部１０に設けられる該素子の数量は単数又は複数のいずれであってもよい。制御回路６は、ランプ部１０への供給電流を制御するための指令信号を発するランプ電流指令回路６１と、ランプ電流指令回路６１からの指令信号に基づき電力供給回路３を制御するための駆動制御信号を送出する駆動信号発生回路６２とを有している。

直流電源Ｅは、例えば、商用交流電源を昇圧チョッパ回路（不図示）により整流平滑して得られる直流電圧Ｖｄｃを発生する電源である。直流電源Ｅによる直流電圧Ｖｄｃは、制御用電源回路２及び電力供給回路３に供給される。直流電圧Ｖｄｃは、ランプ部１０の有機ＥＬ素子を点灯維持するのに必要なランプ両端電圧であって、ここでは、約２４Ｖで一定に保たれている。ここに、ランプ部１０を５Ｖ〜１０Ｖ程度の駆動電圧が必要な有機ＥＬ素子を一つ用いて構成する場合、直流電圧Ｖｄｃは１２Ｖ程度必要になり、ランプ部１０を５Ｖ〜１０Ｖ程度の駆動電圧が必要な有機ＥＬ素子を１０個直列に接続して構成する場合、直流電圧Ｖｄｃは５０Ｖ〜１００Ｖ程度必要になる。なお、直流電源Ｅは電池で構成してもよい。

制御用電源回路２は、直流電圧Ｖｄｃと接地間に直列に接続され直流電圧Ｖｄｃを分圧する抵抗Ｒ１、Ｒ２と、定電圧発生用のツェナーダイオードＺＤ１とを有している。ツェナーダイオードＺＤ１は、ツェナー電圧特性がＶｃｃであり、抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点Ｐ１と接地間に逆接続され、接続点Ｐ１から定電圧の電源電圧Ｖｃｃが取り出される。制御用電源回路２は、直流電圧Ｖｄｃより低い電源電圧Ｖｃｃを制御回路６等に供給する安定化電源回路である。

電力供給回路３は、直流電源Ｅからの直流電圧Ｖｄｃを蓄積する電解コンデンサＣ１と、ＦＥＴ等からなるスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１を駆動する駆動回路３１とを有する。また、電力供給回路３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とを有する。電力供給回路３は、駆動回路３１によりスイッチング素子Ｑ１を高周波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Ｖｄｃをランプ部１０の点灯に必要な電圧に変換する降圧チョッパ回路構成となっている。駆動回路３１は、制御回路６の駆動信号発生回路６２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。スイッチング素子Ｑ１の出力には、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ＶＬとしてランプ部１０に印加される。

電圧電流検出部４は、点灯電圧ＶＬが供給されるランプ部１０の出力側と接地間に直列に接続される電流検出抵抗Ｒ３と、点灯電圧ＶＬと接地間に直列に接続される点灯電圧検出用の抵抗Ｒ４、Ｒ５とを備える。電流検出抵抗Ｒ３の両端電圧は、ランプ部１０の有機ＥＬ素子に流れるランプ電流に比例しており、ランプ電流の電流検出電圧として制御回路６の駆動信号発生回路６２に伝達される。抵抗Ｒ４、Ｒ５の接続点Ｐ２における点灯電圧ＶＬの分圧電圧は、制御回路６のランプ電流指令回路６１に伝達され、この分圧電圧を基に点灯電圧ＶＬが検知される。

ＰＷＭ駆動回路５は、ランプ部１０と電流検出抵抗Ｒ３との間に設けられたＦＥＴ等からなるスイッチング素子Ｑ２と、ランプ電流指令回路６１からの信号を受けてスイッチング素子Ｑ２を駆動する駆動回路５１とを有する。駆動回路５１は、制御回路６の駆動信号発生回路６２からの駆動制御信号に基づいてスイッチング素子Ｑ２をスイッチング駆動して、ランプ部１０に供給される直流電流を所望の波形にパルス変調する。

制御回路６は、電流検出抵抗Ｒ３からの電流検出電圧をランプ電流指令回路６１にフィードバックし、駆動信号発生回路６２から駆動制御信号を送出してスイッチング素子Ｑ１を制御することで、ランプ部１０への供給電流を一定にする定電流制御を行う。ランプ電流指令回路６１は、汎用マイコンから成るＩＣ１で構成され、ランプ部１０のピーク電流を指令するランプピーク電流指令値や、ランプ部１０の明るさを調整するランプ電流デューティを決定している。ＩＣ１としては、例えば、マイクロチップ社製ＰＩＣ１２Ｆ６７５（Ａ／Ｄ変換機能・フラッシュメモリ付８ビットマイコン）等を用いることができ、このＩＣ１には、有機ＥＬ素子の点灯時間を計測する計時部（計時手段）７が備えられる。ＩＣ１は、計時部による計測時間が予め設定された時間経過後に、電圧電流検出部４により検出される点灯電圧ＶＬが予め設定された第１の電圧値を超えるとランプ部１０への供給電流を増加させ、点灯電圧ＶＬが予め設定された第２の電圧値を下回るとランプ部１０への供給電流を減少させる制御を行う。第１の電圧値は、例えば、ランプ部１０の定格電圧の＋１０％を取る値とされ、第２の電圧値は、例えば、ランプ部１０の定格電圧の−１０％を取る値とされる。

また、ＩＣ１は、抵抗Ｒ４、Ｒ５の接続点Ｐ２の電圧を監視することにより、ランプ部１０の点灯電圧ＶＬを検出し、その電圧検出値に応じてランプ部１０の点灯判別を行う。この点灯判別においては、負荷短絡などの負荷異常検出も行う。ここで、接続点Ｐ２に接続されるＩＣ１の７番端子は、Ａ／Ｄ変換入力に設定されており、抵抗Ｒ４、Ｒ５による分圧比から接続点Ｐ２の電圧を換算して点灯電圧ＶＬを読み取る。また、ＩＣ１の５番端子は、駆動回路５１と接続されており、ＩＣ１が５番端子の出力を任意の周波数でオン・オフして、駆動回路５１によりスイッチング素子Ｑ２のオンオフ時間の割合を変えることで、所望の実効値に制御されたパルス電流をランプ部１０に供給する（ＰＷＭ制御）。なお、このＰＷＭ制御は、駆動回路３１と接続されたＩＣ１の４番端子の出力を任意の周波数でオン・オフし、スイッチング素子Ｑ１のオン時間の割合を変えることによっても行うことが可能である。また、ＩＣ１の２番、３番、４番、５番端子は２値出力に設定され、１番端子は電源電圧Ｖｃｃが印加される電源端子、８番端子は接地されるグランド端子である。

駆動信号発生回路６２は、２つの入力端子における電圧差により誤差信号を出力する誤差アンプＯＰ１と、誤差アンプＯＰ１の出力電圧と三角波状信号とを比較して駆動回路３１への駆動制御信号を生成する比較器ＯＰ２と、比較器ＯＰ２の出力とＩＣ１の４番端子出力とのＡＮＤ処理を行うＡＮＤ回路ＩＣ２とを有している。誤差アンプＯＰ１と比較器ＯＰ２は、それぞれオペアンプで構成され、これらの回路は、電源電圧Ｖｃｃから電源供給される。なお、これらは、１パッケージに２つのオペアンプを内蔵したＩＣなどで安価に構成できる。

誤差アンプＯＰ１は、そのマイナス入力端子には、電流検出抵抗Ｒ３からの電流検出電圧が抵抗Ｒ６と入力抵抗Ｒ１０を介して印加され、抵抗Ｒ６と入力抵抗Ｒ１０との接続点は、フィルタ用のコンデンサＣ３で接地される。また、誤差アンプＯＰ１のプラス入力端子は、コンデンサＣ５で接地されると共に、ＩＣ１からの基準電圧Ｖｅが入力抵抗Ｒ１２を介して入力される。また、誤差アンプＯＰ１の出力端子とマイナス入力端子とは、利得調整用の抵抗Ｒ１１で接続されている。誤差アンプＯＰ１は、ＩＣ１からの基準電圧Ｖｅと電流検出抵抗Ｒ３からの電流検出電圧との差の誤差信号を増幅し、その出力は、比較器ＯＰ２の基準電圧Ｖｒとして比較器ＯＰ２のプラス入力端子に接続される。

比較器ＯＰ２は、そのマイナス入力端子に、ソースが接地されたスイッチング素子Ｑ２（ＦＥＴ）のドレインが接続されると共に、ドレインは電源電圧Ｖｃｃと接地間に直列に接続された抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ４との接続点に接続され、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子はＩＣ１の２番端子に接続されている。

スイッチング素子Ｑ３は、ゲート端子にＩＣ１からハイレベルの信号が印加されるとオンとなってドレイン、ソース間が短絡され、コンデンサＣ４も短絡されて、コンデンサＣ４の電圧がローレベルとなる。また、ゲート端子にローレベルの信号が印加されると、スイッチング素子Ｑ２がオフとなり、コンデンサＣ４の電圧は、電源電圧ＶｃｃからコンデンサＣ４と抵抗Ｒ１３の時定数によって充電されることになる。従って、このスイッチング素子Ｑ２のオン、オフによりコンデンサＣ４の両端電圧は、三角波状波形となり三角波状信号Ｖｑが形成される。

ＡＮＤ回路ＩＣ２は、ＡＮＤの論理素子からなり、２つの入力端子には、ＩＣ１の４番端子からの出力と比較器ＯＰ２の出力とがそれぞれ入力されて、ＡＮＤ回路ＩＣ２の出力は、スイッチング素子Ｑ１をオン、オフする駆動制御信号として、駆動回路３１に入力される。すなわち、駆動制御信号は、ＩＣ１の４番端子の出力信号と比較器ＯＰ２の出力信号によって決定されるため、ランプ部１０の有機ＥＬ素子に直流電流を流す場合、ＩＣ１の４番端子の出力をハイレベルにすることによって駆動制御信号を制御する。

ここで、駆動信号発生回路６２におけるスイッチング素子Ｑ１駆動のための駆動制御信号の生成について図２を参照して説明する。図２（ａ）はＩＣ１の２番端子から出力されるハイ／ロー出力状態を取る一定周期幅のパルス信号Ｖｐを示し、図２（ｂ）は比較器ＯＰ２のマイナス端子に印加されるコンデンサＣ４の両端電圧の三角波状信号Ｖｑを示す。図２（ｃ）は比較器ＯＰ２のプラス端子に印加される基準電圧Ｖｒ（実線部分）と、比較例として上記コンデンサＣ４の三角波状信号Ｖｑ（点線部分）とを重畳して示し、図２（ｄ）は比較器ＯＰ２からの出力信号Ｖｓを示す。

図２（ａ）に示すパルス信号Ｖｐがスイッチング素子Ｑ３に印加されてオン／オフされると、上述のようにコンデンサＣ４の両端の電圧は、図２（ｂ）に示すような三角波状信号Ｖｑとなり、比較器ＯＰ２において、図２（ｃ）に示すように三角波状信号Ｖｑと基準電圧Ｖｒとが比較される。このとき、図２（ｄ）に示すように、三角波状信号Ｖｑが基準電圧Ｖｒよりも低いときにハイレベルとなるパルス信号が、出力信号Ｖｓとして比較器ＯＰ２から出力される。従って、基準電圧Ｖｒを可変することで、出力信号Ｖｓのパルス幅が変動し、ランプ部１０への供給電流の大きさを調整することが可能となる。

この出力信号Ｖｓのパルス幅は、基準電圧Ｖｒのレベルにより変化する。また、基準電圧ＶｒはＩＣ１の３番端子からの基準電圧Ｖｅによって変化することから、出力信号Ｖｓは、基準電圧Ｖｅによってパルス幅が制御された後、ＡＮＤ回路ＩＣ２から出力され、駆動回路３１に入力される駆動制御信号となる。ＩＣ１が３番端子よりの基準電圧Ｖｅを電流検出抵抗Ｒ３からの電流検出電圧に応じて可変する（定電流制御）ことから、駆動制御信号は、電流検出抵抗Ｒ３からの電流検出電圧によるフィードバックがなされることになる。

また、ＩＣ１は、接続点Ｐ２における点灯電圧ＶＬの分圧電圧が７番端子に入力されたとき、その電圧値が第１の電圧値を超えるとランプ部１０への供給電流を増加させ、該電圧値が予め設定された第２の電圧値を下回るとランプ部１０への供給電流を減少させる。すなわち、ＩＣ１の３番端子からランプ電流の指令値として基準電圧Ｖｅが誤差アンプＯＰ１に入力されて、比較器ＯＰ２の基準電圧Ｖｒが変化し、比較器ＯＰ２から電圧電流検出部４の出力に連動してパルス幅が変化する出力信号Ｖｓが出力され、これにより駆動制御信号が得られることになる。

この駆動制御信号は、ＩＣ１の４番端子からの電圧が「ハイ」のときは、そのままＡＮＤ回路ＩＣ２を通って、駆動回路３１に入力される。駆動回路３１は、駆動制御信号のパルスでスイッチング素子Ｑ１を駆動して、ランプ部１０から出力される電力を制御し、これによりランプ部１０のランプ電流の大きさが調整される。このとき、ＩＣ１の５番端子からＰＷＭ信号が駆動回路５１に出力されることで、ランプ部１０への供給電流がパルス変調され、ランプ部１０の調光制御を行うことが可能となる。

ここで、ランプ部１０を構成する有機ＥＬ素子の輝度特性及び温度特性について説明する。図３は有機ＥＬ素子に流れる電流ＩＬ［Ａ］と素子の輝度Ｌ［ｃｄ／ｍ^２］との関係を示し、図４は有機ＥＬ素子の温度Ｔ［℃］と素子両極間電圧ＶＬ［Ｖ］との関係を示し、図５は有機ＥＬ素子の温度Ｔ［℃］と輝度Ｌ［ｃｄ／ｍ^２］との関係を示す。ここで、図４及び図５においては、電流Ｌ１の定電流制御における電流設定値ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３をパラメータとして示している（ＩＬ１＞ＩＬ２＞ＩＬ３）。

図３に示すように、電流ＩＬと輝度Ｌとは比例関係にあり、電流ＩＬが大きくなるに従って輝度Ｌが高くなる。ここに、本点灯装置１の場合のように電流ＩＬがＰＷＭ制御されたパルス電流のときでも、輝度Ｌとの間には比例関係があり、このパルス電流の実効値が大きくなるに従って輝度Ｌが高くなる。従って、電流ＩＬを制御することで、有機ＥＬ素子の輝度Ｌを調整することが可能になる。また、図４に示すように、有機ＥＬ素子の温度Ｔが高くなるに従って、電圧ＶＬは下がる傾向にある。また、図５に示すように、有機ＥＬ素子の温度Ｔが高くなるに従って、輝度Ｌは高くなる傾向にある。従って、電圧ＶＬを測定することで電圧ＶＬと相関関係にある温度Ｔを知り、さらに、温度Ｔと相関関係にある輝度Ｌを想定することが可能となる。以上のことから、検出される電圧値に応じてランプ部１０への供給電流を増減することで、有機ＥＬ素子の輝度を所望の値に制御することが可能となる。

次に、制御回路６におけるランプ部点灯制御の時間シフトと、この制御によるランプ部１０の有機ＥＬ素子の輝度及び温度の変化について図６を参照して説明する。図６（ａ）は有機ＥＬ素子に流れる電流ＩＬの時間変化を示し、図６（ｂ）は有機ＥＬ素子の両極間電圧ＶＬの時間変化を示し、図６（ｃ）は有機ＥＬ素子の輝度Ｌの時間変化を示し、図６（ｄ）は有機ＥＬ素子の温度Ｔの時間変化を示す。ここでは、輝度Ｌの時定数が電圧ＶＬ、温度Ｔの時定数より小さいものとする。

電源がオンされると、電圧ＶＬが瞬時に上がって、電流ＩＬが所定の電流値Ｉ１で一定に保持され（定電流制御）、このとき、輝度Ｌは所定の輝度値Ｌ１まで上がる。電圧ＶＬは、ランプ部の点灯後から徐々に下がり、所定時間ｔ１が経過すると安定し、この間、温度Ｔは上がり続ける。この時間ｔ１は、点灯装置１の回路態様やランプ部１０の有機ＥＬ素子の性能等に依存するものである。所定時間ｔ１が経過してから、温度Ｔが上がり続けると、これに伴って電圧ＶＬが下がり、輝度Ｌが上がる。電圧ＶＬが第１の電圧値Ｖ１を下回ると、電流ＩＬは、制御回路６により減少制御されて電流値Ｉ２となり、その後、この電流値Ｉ２で一定に保持される。電圧ＶＬは、電流ＩＬが減少制御された直後に瞬時に下がり、その後徐々に上がって、電流減少時点から所定時間ｔ２が経過すると安定する。この間、温度Ｔは下がり続ける。所定時間ｔ２が経過してから、温度Ｔが下がり続けると、これに伴って電圧ＶＬが上がり、このとき、輝度Ｌが下がる。電圧ＶＬが第２の電圧値Ｖ２を超えると、電流ＩＬは、制御回路６により増加制御されて電流値Ｉ１となり、その後、この電流値Ｉ１で一定に保持される。電圧ＶＬは、電流ＩＬが上昇制御された直後に瞬時に上がり、その後徐々に下がっていき、電流増加時点からしてから所定時間ｔ２が経過すると安定する。

図７は検出された電圧値が第２の電圧値を下回ってランプ部１０への供給電流が下がる場合の有機ＥＬ素子の電圧電流特性例を示し、図８は検出された電圧値が第１の電圧値を超えてランプ部１０への供給電流が上がる場合の有機ＥＬ素子の電圧電流特性例を示す。図７及び図８の有機ＥＬ素子の電圧電流特性は、有機ＥＬ素子の両極間電圧に対する素子供給電流の関係を、有機ＥＬ素子の温度をパラメータとして示すものである。通常、有機ＥＬ素子の電圧電流特性において、電流ＩＬは、電圧ＶＬが有機ＥＬ素子の発光閾電圧値以下では極めて小さく、発光閾電圧値以上になると急激に増加する。また、上述したように電流ＩＬと輝度とはほぼ比例する。

上記電圧電流特性により、図７に示すように、素子両極間電圧ＶＬは、素子電流ＩＬが電流値Ｉｓで一定のとき、温度が上がれば増加する（図中のＡ→Ｂ）。ここでは、温度の上昇によって有機ＥＬ素子特性曲線が曲線Ｘから曲線Ｚに変わり、素子両極間電圧ＶＬが、第２の電圧値Ｖ２より小さい電圧Ｖｂまで低下する。このとき、素子電流ＩＬが電流値Ｉｓから電流Ｉ１に減少されると（図中のＢ→Ｃ）、温度が下降して素子両極間電圧ＶＬが徐々に上がって（図中のＣ→Ｄ）、その後安定する。ここでは、温度の下降によって有機ＥＬ素子特性曲線が曲線Ｚから曲線Ｙに変わり、素子両極間電圧ＶＬが、第２の電圧値Ｖ２より大きく且つ第１の電圧値より小さい電圧Ｖｄまで上昇する。

また、図８に示すように、素子両極間電圧ＶＬは、素子電流ＩＬが電流値Ｉｓで一定のとき、温度が下がれば増加する（図中のＡ→Ｂ）。ここでは、温度の下降によって有機ＥＬ素子特性曲線が曲線Ｚから曲線Ｘに変わり、素子両極間電圧ＶＬが、第１の電圧値Ｖ１より大きい電圧Ｖｂまで低下する。このとき、素子電流ＩＬが電流Ｉｓから電流Ｉ２に増加されると（図中のＢ→Ｃ）、温度が上昇して素子両極間電圧ＶＬが徐々に下がって（図中のＣ→Ｄ）、その後安定する。ここでは、温度の上昇によって有機ＥＬ素子特性曲線が曲線Ｘから曲線Ｙに変わり、素子両極間電圧ＶＬが、第２の電圧値Ｖ２より大きく且つ第１の電圧値より小さい電圧Ｖｄまで上昇する。

図９を参照して上記のように構成された点灯装置１における制御回路６の制御動作について説明する。制御回路６は、電源が投入されると（Ｓ１）、ＩＣ１の内蔵メモリに予め記憶された任意の所定時間ｔ１の設定リセットを含む初期化処理を行い（Ｓ２）、ランプ部１０を点灯するためのランプ始動処理を行う（Ｓ３）。このランプ始動処理において、制御回路６は、ランプが点灯しているかどうかを判断する。ここでは、この点灯の判断は抵抗Ｒ４、Ｒ５の接続点Ｐ２の電圧を基に点灯電圧ＶＬを検出し、その検出値に応じて行う。このとき、ランプ部１０の照明負荷が短絡や開放になった場合の負荷異常検出も行い、図示していないが負荷異常検出がなされた場合は、本制御動作を終了する。制御回路６は、ランプが点灯していると判断したとき、計時部によりランプ部１０の点灯直後からの時間ｔの計測を開始し（Ｓ４）、この時間ｔを計測しながら、ランプ部１０への供給電流を一定にする定電流制御のみを行うランプ初期点灯処理を行う（Ｓ５）。

続いて、制御回路６は、計測された時間ｔが所定時間ｔ１より大きいかどうか判断し、時間ｔが任意の所定時間ｔ１未満であれば（Ｓ６でＮＯ）、Ｓ５に戻ってランプ初期点灯処理を行う。時間ｔが所定時間ｔ１以上であれば（Ｓ６でＹＥＳ）、制御回路６は、電圧電流検出部４により検出される点灯電圧ＶＬに基づくランプ電流の制御を行うランプ定常点灯処理を行う（Ｓ７）。所定時間ｔ１は、点灯装置１の回路態様やランプ部１０の有機ＥＬ素子の性能等に応じて設定され、例えば、数秒から数分である。

このランプ定常点灯処理において、制御回路６は、検出される点灯電圧ＶＬが第１の電圧値を超えるときランプ部１０への供給電流を増加させ、検出される点灯電圧ＶＬが第２の電圧値を下回るときランプ部１０への供給電流を減少させる。ここでは、供給電流の電流値が、点灯電圧ＶＬに応じて設定される電流増減値分だけ増加又は減少され、供給電流の増減制御がなされた後は、増減後の電流値に基づいて定電流制御が行なわれる。電流増減値は電流実効値であることから、供給電流の増減制御を行う際は、振幅値又はＰＷＭ値のいずれかを用いて行えばよく、また、振幅値とＰＷＭ値の双方を用いて行ってもよい。また、制御回路６は、この供給電流の増減を行ってから所定時間ｔ２が経過するまでは、電流値を変える本処理を行わない。続いて、制御回路６は、ランプ定常点灯処理過程でランプ消灯信号が入っているかどうかの判断を行い、ランプ消灯信号が入っている場合（Ｓ８でＹＥＳ）、ランプ消灯処理を行い（Ｓ９）、本制御動作を終了する。ランプ消灯信号が入っている場合（Ｓ８でＮＯ）、制御回路６は、Ｓ７に戻ってランプ定常点灯処理を行う。

このように本実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置１によれば、有機ＥＬ素子の両極間電圧が設定された第１の電圧値を超えれば、素子温度が低く輝度が下がったときであることから、有機ＥＬ素子への供給電流を増やして輝度を上げる。また、有機ＥＬ素子の両極間電圧が設定された第２の電圧値を下回れば、素子温度が高く輝度が上がったときであることから、有機ＥＬ素子への供給電流を減らして輝度を下げる。これにより、有機ＥＬ素子の光出力が一定に制御され、有機ＥＬ素子の温度変動による輝度ばらつきを排除できる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は本実施形態に係る有機ＥＬ点灯装置１の電気的な構成を示す。本点灯装置１は、図１に示す第１の実施形態の構成から計時部を除き、それに代えて、制御回路６には、電圧電流検出部４により検出される電圧の単位時間当たり変化量を算出する機能が備えられる。制御回路６は、算出した電圧変化量が予め設定された値以下になった後に、電圧電流検出部４により検出される点灯電圧ＶＬが第１の電圧値を超えるとランプ部１０への供給電流を増加させ、点灯電圧ＶＬが第２の電圧値を下回るとランプ部１０への供給電流を減少させる制御を行う。その他の構成については、上記実施形態と同様である。

図１１は本点灯装置１における制御回路６の制御動作のフローを示す。ここでは、上記実施形態と異なる部分のみ記載している。Ｓ３のランプ始動処理後、制御回路６は、電圧電流検出部４による点灯電圧ＶＬの単位時間当たり変化量｜ΔＶＬ｜を算出し（Ｓ４）、その後、ランプ部１０への供給電流を一定にする定電流制御のみを行うランプ初期点灯処理を行う（Ｓ５）。

続いて、制御回路６は、算出した変化量｜ΔＶＬ｜が設定値ＶＤ１より小さいかどうか判断し、変化量｜ΔＶＬ｜が設定値ＶＤ１を超えるのであれば（Ｓ６でＮＯ）、Ｓ５に戻ってランプ初期点灯処理を行う。変化量｜ΔＶＬ｜が設定値ＶＤ１以下であれば（Ｓ６でＹＥＳ）、制御回路６は、電圧電流検出部４により検出される点灯電圧ＶＬに基づくランプ電流の制御を行うランプ定常点灯処理を行う（Ｓ７）。ここで、設定値ＶＤ１は、点灯装置１の回路態様やランプ部１０の有機ＥＬ素子の性能等に応じて設定され、例えば、毎秒当たり数１０ｍＶから数１００ｍＶである。Ｓ７のランプ定常点灯処理において、制御回路６は、点灯電圧ＶＬに基づく供給電流の増減制御を行った後に、この時点における変化量｜ΔＶＬ｜を算出し、この変化量｜ΔＶＬ｜が設定値ＶＤ２以下になるまで、供給電流の増減制御を再度行わないようにする。この設定値ＶＤ２についても、設定値Ｖ１と同様に、例えば、毎秒当たり数１０ｍＶ〜数１００ｍＶとされる。

本実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置１についても、上記同様の効果を得ることができる。また、有機ＥＬ素子の両極間電圧の変化をモニタリングしてその変化量が設定された値以下となってから、有機ＥＬ素子の光出力が一定になるように電流制御を行うので、有機ＥＬ素子の点灯直後や素子電流の制御直後に素子両極間電圧が変動することに伴う素子電流の誤制御を排除でき、有機ＥＬ素子の輝度ばらつきを安定して抑制することができる。また、ランプ部１０の消灯後すぐに電源オンしたような場合、素子温度がある程度上昇していることから、素子両極間電圧が安定するまでの時間が短くなるので、有機ＥＬ素子の電流制御を迅速に行える。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置について図１２乃至図１４を参照して説明する。図１２は本実施形態に係る有機ＥＬ点灯装置１の電気的な構成を示す。本点灯装置１は、有機ＥＬ素子の累積点灯時間を記録する記録部８（記録手段）をＩＣ１に備える。制御回路６は、記録部８に記録される累積点灯時間に対応して設定された第１の電圧値及び第２の電圧値を増加させる更新処理を行い、この更新した第１の電圧値及び第２の電圧値を用いて、検出される電圧値に基づく供給電流の増減制御を行う。その他の構成については、上記実施形態と同様である。

図１３は第１の電圧値及び第２の電圧値と累積点灯時間との関係の一態様を示す。本図に示す直線Ｆ１は、第１の電圧値の累積点灯時間に対する変化を表すものであり、第１の電圧値が累積点灯時間に比例増加する直線となっている。本図に示す直線Ｆ２は、第２の電圧値の累積点灯時間に対する変化を表すものであり、第２の電圧値が、直線Ｆ１と同様の傾きでもって累積点灯時間に比例増加する直線となっている。なお、第１の電圧値及び第２の電圧値を累積点灯時間の対数に比例させるようにしてもよい。図１４は第１の電圧値及び第２の電圧値と累積点灯時間との関係の他の態様を示す。第１の電圧値の累積点灯時間に対する変化を表す直線Ｆ３は、が累積点灯時間が任意の時間ｔａまで、第１の電圧値が所定の電圧値Ｖ１を取り、累積点灯時間が時間ｔａを越えると比例増加する直線となっている。第２の電圧値の累積点灯時間に対する変化を表す直線Ｆ４は、累積点灯時間が任意の時間ｔａまで、第１の電圧値が所定の電圧値Ｖ２を取り、累積点灯時間が時間ｔａを越えると、直線Ｆ１と同様の傾きでもって累積点灯時間に比例増加する直線となっている。この任意の時間ｔａは、例えば、有機ＥＬ素子の寿命時間（輝度が７０％に減衰するまでの時間）を０．８〜１．０倍した値を取り、寿命時間が１万時間の場合、８０００〜１００００時間となる。

このように本実施形態に係る有機ＥＬ素子点灯装置１によれば、有機ＥＬ素子の累積点灯時間に対応して、素子電流制御のための電圧閾値が大きくなるので、有機ＥＬ素子の累積点灯に伴う両端電圧の上昇を考慮した電流制御を行うことができ、経時的な性能変動による輝度ばらつきを抑制することができる。

上記有機ＥＬ素子点灯装置が適用される発光モジュールの構成について図１５及び図１６を参照して説明する。図１５及び図１６に示す発光モジュール１００は、有機ＥＬ素子から成る略方形のランプ部１０と、ランプ部１０に給電する給電ライン１１と、給電ライン１１に対して給電制御する前記各実施形態のいずれかの有機ＥＬ素子点灯装置１と、ランプ部１０及び有機ＥＬ素子点灯装置１を収用するケース１２とを備える。ケース１２は、ランプ部１０の底部を覆う下ケース１２ａと、ランプ部１０を上部から覆って下ケース１２ａと装着される上ケース１２ｂとで構成される。上ケース１２ｂは、その上面にランプ部１０からの光を出力する発光面１３を有している。なお、この発光面１３は、下ケース１２ａの下面に形成されていてもよい。このような構成の発光モジュール１００によれば、給電ライン１１からランプ部１０の有機ＥＬ素子に供給される電力を効果的に制御し、有機ＥＬ素子の輝度ばらつきを抑制することが可能となる。

次に、上記のような発光モジュールを用いた照明器具の構成について図１７を参照して説明する。図１７に示す照明器具１０１は、天井吊り下げ型の照明器具であって、上記発光モジュール１００と同構成のモジュールから成る発光部１４と、発光部１４に電力を供給する電源コード１５と、電源コード１５を介して発光部１４を天井に吊り下げ支持する基部１６とを備える。発光部１４のオン／オフは、リモコンを用いて操作可能とされ、基台１６の表面にはリモコンから送信される赤外線信号を受信するための受光部１７が設けられている。このような構成の照明器具１０１によれば、発光部１４に備えられた有機ＥＬ素子１４ａに供給される電力を効果的に制御し、発光部１４における輝度ばらつきを抑制することが可能となる。なお、上記照明器具１０１の変形例として、壁面設置型の照明器具が考えられる。

発光モジュールを用いた照明器具の他の構成について図１８を参照して説明する。図１８に示す照明器具１０１は、複数の給電ライン１８と、これら給電ライン１８の各々に接続され上記発光モジュール１００と同構成のモジュールから成る複数の発光部１４と、各発光モジュール１４内に配される有機ＥＬ素子点灯装置１４ｂを制御する制御装置１９とを備えている。制御装置１９は、給電ライン１８より各有機ＥＬ素子装置１４ｂに制御信号を送出し、各給電ライン１８毎に有機ＥＬ素子点灯装置１４ｂによる有機ＥＬ素子１４ａの点灯制御を行わせる。このような構成の照明器具１０１によれば、同一の給電ライン１８に接続された発光部１４の有機ＥＬ素子１４ａを一括制御でき、各給電ライン１８毎に複数の発光部１４を同じ光出力で点灯させることができる。

なお、本発明は、上記各種実施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、有機ＥＬ素子の累積点灯時間に対応して、有機ＥＬ素子への供給電流を増減制御するための電流増減量を可変させるものであってもよい。

１ 有機ＥＬ素子点灯装置
４ 電圧電流検出部（電圧検知手段）
５ ＰＷＭ駆動回路（電流制御手段）
６ 制御回路（電流制御手段）
７ 計時部（計時手段）
８ 記録部（記録手段）
１０ ランプ部（有機ＥＬ素子）
１１、１８ 給電ライン
１００ 発光モジュール
１０１ 照明器具

Claims (7)

1. 発光層を電極で挟持して成る有機ＥＬ素子に電力を供給して該素子を点灯させる有機ＥＬ素子点灯装置において、
   前記有機ＥＬ素子に供給される電流を制御する電流制御手段と、
   前記有機ＥＬ素子の両電極間電圧を検出する電圧検出手段とを備え、
   前記電流制御手段は、前記電圧検出手段により検出される電圧値が予め設定された電圧値を超えると前記有機ＥＬ素子への供給電流を増加させ、該電圧値が予め設定された電圧値を下回ると前記有機ＥＬ素子への供給電流を減少させることを特徴とする有機ＥＬ素子点灯装置。
2. 前記有機ＥＬ素子の点灯時間を計測する計時手段を備え、
   前記電流制御手段は、前記計時手段による計測時間が予め設定された時間経過後に、前記電圧検出手段により検出される電圧値が予め設定された電圧値を超えると前記有機ＥＬ素子への供給電流を増加させ、該電圧値が予め設定された電圧値を下回ると前記有機ＥＬ素子への供給電流を減少させることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子点灯装置。
3. 前記電圧検出手段により検出される電圧の単位時間当たり変化量を算出する算出手段を備え、
   前記電流制御手段は、前記算出手段により算出される電圧変化量が予め設定された値以下になった後に、前記電圧検出手段により検出される電圧値が予め設定された電圧値を超えると前記有機ＥＬ素子への供給電流を増加させ、該電圧値が予め設定された電圧値を下回ると前記有機ＥＬ素子への供給電流を減少させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子点灯装置。
4. 前記有機ＥＬ素子の累積点灯時間を記録する記録手段を備え、
   前記予め設定された電圧値を前記記録手段に記録される累積点灯時間に対応して増加させ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素子点灯装置。
5. 有機ＥＬ素子と、この有機ＥＬ素子に給電する給電ラインと、この給電ラインに対して給電制御する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子点灯装置と、を備えたことを特徴とする発光モジュール。
6. 請求項５に記載の発光モジュールを複数配置して成ることを特徴とする照明器具。
7. 複数の給電ラインと、これら給電ラインの各々に接続された複数の発光モジュールと、を備え、各給電ライン毎に前記有機ＥＬ素子点灯装置により有機ＥＬ素子を点灯制御することを特徴とする請求項６に記載の照明器具。

Images