(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される調光信号に応じたデューティ比のＰＷＭ調光信号によって発光素子を調光する発光素子点灯回路であって、
基本波と、該基本波の基本周波数の整数倍の互いに異なる周波数の高調波と、を含む複数の交流波信号を、総和演算して前記ＰＷＭ調光信号を生成するＰＷＭ調光信号生成部を備え、
前記基本周波数は、前記発光素子に入力される交流波信号の周波数と前記発光素子から発せられる音圧レベルとの相関スペクトルにおける可聴域内で音圧レベルが最大となる時の周波数以下の複数の周波数から選択される、ことを特徴とする発光素子点灯回路。
【請求項２】
前記基本周波数と、１以上の高調波の周波数と、が可聴域にある、ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子点灯回路。
【請求項３】
前記発光素子が有機ＥＬ発光素子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回路。
【請求項４】
１以上の有機ＥＬ発光素子を有する照明パネルと、各発光素子を点灯するための請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の発光素子点灯回路と、を備えることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ等用の発光素子点灯回路と、該回路を有する照明装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ等用の発光素子点灯回路であって、調光信号により特定される発光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ調光信号を生成し、調光制御を行う点灯回路が知られている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、前記ＰＷＭ調光信号のオフ期間に発光素子の発光を停止させる、いわゆるバースト調光を行う点灯回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５４４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、発光素子が有機ＥＬの場合、バースト調光を行う信号の周波数が約１ｋＨｚの時、発光素子から可聴音（騒音）が生じることが問題となっている。有機ＥＬ発光素子は、例えば、ＬＥＤに比べて発光面積が広いため、前記可聴音が大きくなる傾向にある。
【０００６】
可聴域は、一般に２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚである。そこで、発光素子を、可聴域を超える例えば２０ｋＨｚ以上の周波数の信号を用いて動作させることが考えられる。しかし、高い周波数の信号を生成する回路は、安定動作させるのが難しく、高価である。
【０００７】
本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、バースト調光を行う発光素子点灯回路において、発光素子からの可聴音の発生を抑えた発光素子点灯回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、入力される調光信号に応じたデューティ比のＰＷＭ調光信号によって発光素子を調光する発光素子点灯回路であって、基本波と、該基本波の基本周波数の整数倍の互いに異なる周波数の高調波と、を含む複数の交流波信号を、総和演算して前記ＰＷＭ調光信号を生成するＰＷＭ調光信号生成部を備え、前記基本周波数は、前記発光素子に入力される交流波信号の周波数と前記発光素子から発せられる音圧レベルとの相関スペクトルにおける可聴域内で音圧レベルが最大となる時の周波数以下の複数の周波数から選択されることを特徴とする。
【０００９】
前記基本周波数と、１以上の高調波の周波数と、が可聴域にあることが好ましい。
【００１２】
前記発光素子は、有機ＥＬ発光素子であることが好ましい。
【００１３】
本発明の照明装置は、１以上の有機ＥＬ発光素子を有する照明パネルと、各発光素子を点灯するための請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の発光素子点灯回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光素子点灯回路又は照明装置によれば、使用する基本周波数が、可聴域で音圧レベルが最大となる時の周波数よりも低く、複数の周波数から選択されるので、高調波の周波数で最大音圧レベルを超えることは、無い。このため、基本波と、該基本波の基本周波数を整数倍した互いに異なる周波数の高調波と、を含む複数の交流波信号を、総和演算して求める矩形波のＰＷＭ調光信号を使用する場合に発生する合計の音圧レベルは、低くなる。この結果、バースト調光を行う発光素子点灯回路又は照明装置は、可聴域を超えるような高い基本周波数を用いずとも、発光素子からの可聴音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、本発明の発光素子点灯回路を有している第１実施例に係る照明装置の斜視図、（ｂ）は、前記照明装置の断面図。
【図２】第１実施例に係る発光素子点灯回路の回路図。
【図３】ＰＷＭ調光信号の一例を示す図。
【図４】発光素子に入力される交流波信号の周波数と発光素子から発せられる可聴音の音圧レベルとの関係を示すグラフ。
【図５】第２実施例に係る発光素子点灯回路の回路図。
【図６】発光素子に入力される交流波信号の周波数と発光素子から発せられる可聴音の音圧レベルとの相関スペクトルを示すグラフ。
【図７】（ａ）は各デューティ比に対して選択する周波数を示し、（ｂ）は基本周波数の基本波、２倍波、３倍波と、音圧レベルとの関係を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態に係る照明装置の発光素子点灯回路は、調光レベルを設定するコントローラから入力される調光信号に応じたデューティ比のＰＷＭ調光信号によって、有機ＥＬ等の発光素子をバースト調光する回路である。該発光素子点灯回路は、基本波と、該基本波の基本周波数を整数倍した互いに異なる周波数の高調波と、を含む複数の交流波信号を、総和演算（「Σ」で表される演算）して前記ＰＷＭ調光信号を生成するＰＷＭ調光信号生成部を備える。前記ＰＷＭ調光信号生成部は、発光素子から発生する音圧レベルの低い基本周波数を用いる。前記基本周波数は、発光素子に入力する交流波信号の周波数と前記発光素子から発せられる音圧レベルとの相関スペクトルに基づいて予め定められる可聴域内の周波数である。
【００１７】
（第１実施例）
図１（ａ）（ｂ）は、第１実施例に係る照明装置１を示す図である。図１（ａ）は、天井、壁、床、スタンド等に固定して用いる照明装置１の斜視図である。照明装置１は、図中上向きに発光面を有している３つの発光パネル２、３、４を有している。図１（ｂ）は、照明装置１の断面図である。発光パネル２、３、４の構成は、同じである。以下、発光パネル２を例にとって説明する。発光パネル２は、有機ＥＬ発光素子２１と、該発光素子をバースト調光する発光素子点灯回路２２と、を備えている。発光素子点灯回路２２は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用交流電源と、調光信号とが入力されるケーブルに接続されている。調光信号は、例えば、摺動又は回転式コントローラ（図示せず）の操作に応じて出力される、複数の階調の発光レベルを指定する信号である。
【００１８】
発光素子点灯回路２２は、調光信号により指定される発光レベルに応じたデューティ比のＰＷＭ変調信号を生成し、該信号のオン期間とオフ期間とに基づいて発光素子のバースト調光を行う。
【００１９】
図２は、発光素子点灯回路２２の回路図である。発光素子点灯回路２２は、電力変換回路２３と、ＰＷＭ調光信号生成部２４と、電圧検出部２５と、電流検出部２６と、有機ＥＬの発光素子２７と、を備える。
【００２０】
電力変換回路２３は、入力される商用交流電源を、発光素子２７をバースト調光する直流の印加電圧へと変換して発光素子２７に出力する。前記印加電圧は、特定のデューティ比で発光素子２７をオンする期間とオフする期間とを有する矩形状の信号である。電圧変換回路２３は、ＰＷＭ調光信号処理部２３ａと、降圧チョッパ回路２３ｂと、を含む。ＰＷＭ調光信号処理部２３ａは、ＰＷＭ調光信号生成部２４から入力されるＰＷＭ調光信号のオン期間中に、降圧チョッパ回路２３ｂをチョップする駆動信号を生成し、降圧チョッパ回路２３ｂの駆動トランジスタ（図示せず）に出力する。
【００２１】
ＰＷＭ調光信号生成部２４は、基本周波数発生回路２４ａと、信号生成部２４ｂと、を備えている。基本周波数発生回路２４ａは、後述する基本周波数の基本波の信号を生成して信号生成部２４ｂに出力する。信号生成部２４ｂは、調光信号に応じたデューティ比のＰＷＭ調光信号を生成し、該信号を電力変換回路２３に出力する。信号生成部２４ｂは、まず、基本波と、該基本波の基本周波数の整数倍（２、３…）の互いに異なる周波数、及び前記整数倍の値で基本波の振幅を除算した振幅を有する高調波と、を含む交流波信号を総和演算する。信号生成部２４ｂは、前記総和演算により求められる信号のＬｏｗレベルの時の電位を０ｖに設定したものを、ＰＷＭ調光信号として出力する。電圧検出部２５は、直列接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２による分圧回路を介して発光素子２７に印加されている電圧を検出する。電流検出部２６は、発光素子２７に流れている電流を検出する。ＰＷＭ調光信号生成部２４は、電圧検出部２５と電流検出部２６の検出値に基づいて、発光素子２７への印加電圧が所望値となるようにフィードバック制御処理を行う。
【００２２】
図３は、デューティ比５０％の矩形波のＰＷＭ調光信号の一例を示す。ＰＷＭ調光信号は、例えば、次式によって表される。
【００２３】
【数１】
0005870313.tif 000002
【００２４】
「数１」の前項は、ＰＷＭ調光信号のＬｏｗレベルの時の電位を０ｖに設定するための式である。
【００２５】
図４は、発光素子２７に入力する、高調波を伴わない交流波信号の周波数と、発光素子２７から発せられる可聴音の音圧レベルとの相関スペクトル（音圧特性）を示すグラフである。ヒトの可聴域は、一般に２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚである。発光素子２７は、その構造等に起因する固有の振動特性を有している。このため、前記相関スペクトルは、実際に発光素子点灯回路２２に組み込まれる発光素子２７について調べるのが好ましい。しかし、発光素子２７と同じ構成の複数の発光素子について調べた統計データを用いてもよい。音圧レベルの測定は、例えば、ＪＩＳ  Ｃ１５０２（普通騒音計）に定める指示騒音計の内、周波数補正回路Ａ特性又はこれと同等以上の騒音計を用いて行う。図４のグラフから、音圧レベルは、周波数ｆａmaxにおいて最大となる。例えば、実験で用いた有機ＥＬ発光素子のｆａmaxは、１.５ｋＨｚであった。以下、この時の音圧レベルを最大音圧レベルという。ＰＷＭ調光信号生成部２２は、周波数ｆａmax以上の値の周波数ｆａ１を、基本周波数として用いる。なお、一般に基本周波数は低い値の方が制御しやすく、回路コストも安い。このため、周波数ｆａ１は、前記ｆａmax、又は、それ以上の近傍値であって、基本周波数の整数倍の高調波、例えば、３倍波、好ましくは５倍波、より好ましくは７倍波又はそれ以上の倍率の高調波の周波数が２０ｋＨｚ以下となる値のものを使用する。
【００２６】
基本周波数ｆａ１（基本波）の他に、基本周波数の２倍の周波数（ｆａ２）、３倍の周波数（ｆａ３）の高調波（２倍波、３倍波）を用いてＰＷＭ調光信号を生成する場合を考える。前記２倍波、３倍波によって、発光素子２７で発生する音圧レベルは、その振幅が同じ場合であっても最大音圧レベルより低い値になる。更に、「数１」では、２倍波、３倍波の振幅は、基本周周波数の信号の１／２、１／３であり、結果、発光素子２７で発生する可聴音の音圧レベルは、低く抑えられる。
【００２７】
このように、実施例１に係る、バースト調光を行う発光素子点灯回路２２及び該回路を有する照明装置１は、使用する基本周波数が、可聴域で音圧レベルが最大となる時の周波数よりも高い。このため、高調波の周波数では最大音圧レベルを超えることは、無い。基本波と、該基本波の基本周波数を整数倍した互いに異なる周波数の高調波と、を含む複数の交流波信号を総和演算して求める矩形波のＰＷＭ調光信号を使用する場合に発生する合計の音圧レベルは、低くなる。この結果、バースト調光を行う発光素子点灯回路２２又は照明装置１は、可聴域を超えるような高い基本周波数を用いずとも、発光素子からの可聴音の発生を抑えることができる。
【００２８】
（第２実施例）
第２実施例に係る発光素子点灯回路は、複数の基本周波数を切り換えて使用でき、入力される調光信号に応じて特定されるデューティ比毎に、可聴音の音圧レベルが最も低くなる基本周波数を選択してＰＷＭ調光信号を生成することを特徴とする。
【００２９】
図５は、第２実施例に係る発光素子点灯回路２２ａの回路図である。第１実施例に係る発光素子点灯回路２２と同じ構成要素には同じ参照番号を付して示し、ここでの重複した説明は省く。発光素子点灯回路２２ａは、電力変換回路２３と、ＰＷＭ調光信号生成部２８と、電圧検出部２５と、電流検出部２６と、発光素子２７と、を備える。
【００３０】
ＰＷＭ調光信号生成部２８は、テーブル記憶部２８ａと、制御部２８ｂと、基本周波数発生回路２８ｃと、信号生成部２８ｄと、を備える。制御部２８ｂは、入力される調光信号に応じて定まるデューティ比に対応する基本周波数を、テーブル記憶部２８ａに記憶してあるルックアップテーブルから特定する。基本周波数発生回路２８ｃは、制御部２８ｂが特定した基本周波数の信号を生成して信号生成部２８ｄに出力する。信号生成部２８ｄは、基本波と、該基本波の基本周波数の整数倍（２、３…）の周波数、及び該整数倍の値で基本周波数の波形の振幅を除算した振幅の高調波と、を有する複数の交流波信号の総和演算を行う。信号生成部２８ｄは、前記総和演算から、制御部２８ｂにより定められたデューティ比のＰＷＭ調光信号を生成し、更にＬｏｗレベルの時の電位を０ｖに設定した後、電力変換回路２３に出力する（「数１」を参照）。
【００３１】
前記ルックアップテーブルは、各デューティ比に一対一に対応する基本周波数の値を特定するテーブルであり、次のステップ１〜３によって作成する。図６は、発光素子２７に入力される、高調波を伴わない交流波信号の周波数と、発光素子から発せられる可聴音の音圧レベルとの相関スペクトル（音圧特性）を示すグラフである。図６は、第１乃至第３の基本周波数を特定する手法を説明するための図であり、以下、本図を参照しつつ、ルックアップテーブル作成の各ステップの説明を行う。
【００３２】
まず、ステップ１として、図６のグラフにおいて、可聴音の音圧レベルが最大となる時の周波数ｆｂmaxよりも低い値の周波数を第１の周波数ｆｂ１とする。
【００３３】
次に、ステップ２として、第１の周波数ｆｂ１の時の音圧レベルＡのｍ倍（ｍは２以上の整数）の音圧レベルを発する周波数の１／ｍ倍の値を、第ｍの周波数として定める。前記ｍの値が２、３の場合、２倍の音圧レベル２Ａを発する周波数をｆｂ１’と表し、３倍の音圧レベル３Ａを発する周波数をｆｂ１”と表す。第２の周波数ｆｂ２は、ｆｂ１’／２に設定され、第３の周波数ｆｂ３は、ｆｂ１”／３に設定される（図６を参照）。以下、前記ｍの値が２、３の場合を説明する。
【００３４】
ステップ３として、第１乃至第３の周波数（ｆｂ１、ｆｂ２、ｆｂ３）をそれぞれ基本周波数に用いた場合に、使用範囲内にある各デューティ比において音圧レベルの最も低くなる周波数を、デューティ比に一対一で定められる基本周波数とする。この処理は、第１乃至第ｍの周波数の基本波を用いた場合の最大音圧レベルが同一で、かつ、前記相関スペクトルにおいて、第ｍの周波数の（ｍ+１）倍以上の倍波の音圧レベルを（ｍ+１）で除算した値が、第１の周波数の１倍波の音圧レベルより小さいことを想定している。
【００３５】
図７（ａ）（ｂ）は、前記ステップ３において実行する処理を説明するための図である。図７（ａ）は、ＰＷＭ調光信号の各デューティ比に対して一対一に特定される基本周波数の関係を示す。この図７（ａ）の対応関係がルックアップテーブルとしてテーブル記憶部２８ａに記憶されている。図７（ｂ）は、ＰＷＭ調光信号のデューティ比に対して、最大音圧レベルがＡの基本波、２倍波、３倍波を考えたとき、発光素子２７から発生する音圧レベルを点線で示し、その内、各デューティ比に対する音圧レベルの最も低い部分を実線で示すグラフである。上記手法を用いることで音圧レベルとデューティ比との関係において、それぞれ基本波、2倍波、3倍波成分の特性が支配的に現れる周波数ｆｂ1、ｆｂ2、ｆｂ３を選択することができる。図７（ａ）は、図７（ｂ）において実線で示された個所の周波数が、基本波の場合、第１の周波数（ｆｂ１）を、２倍波の場合、第２の周波数（ｆｂ２）を、３倍波の場合、第３の周波数（ｆｂ３）を、それぞれ前記基本周波数とする図である。
【００３６】
上記構成を採用することによって、発光素子点灯回路２２ａは、調光信号に応じて、発光素子２７に発生する音圧レベルが最も低い周波数を基本周波数とする交流波信号を用いて、ＰＷＭ調光信号の生成を行う。これにより、ｆｂmaxよりも低い値の周波数を第１の周波数ｆｂ１とするにもかかわらず、動作時、発光素子２７から発生する可聴音の音圧レベルを低くすることができる。
【００３７】
なお、前記発光素子点灯回路２２ａについて、効果を奏するのに必要な事項のみを記載すれば、以下のようになる。即ち、前記発光素子点灯回路２２ａは、調光レベルを設定するコントローラから入力される調光信号に応じたデューティ比のＰＷＭ調光信号によって発光素子を調光する回路であって、基本波と、該基本波の基本周波数を整数倍した互いに異なる周波数の高調波と、を含む複数の交流波信号の総和演算によって前記ＰＷＭ調光信号を生成するＰＷＭ調光信号生成部２８を備える。ＰＷＭ調光信号生成部２８は、テーブル記憶部２８ａと、制御部２８ｂと、基本周波数発生回路２８ｃと、信号生成部２８ｄと、を備える。前記テーブル記憶部２８ａに記憶されるルックアップテーブルは、（ａ）発光素子に入力する交流波信号の周波数と前記発光素子から発せられる音圧レベルとの相関スペクトルにおいて、可聴域で音圧レベルが最大となる時の周波数を特定し、（ｂ）特定した周波数よりも低い値の周波数を第１の周波数とすると共に、第１の周波数の場合に比べてｍ倍（ｍは２以上の整数）の音圧レベルを発する周波数の１／ｍ倍の値を第ｍの周波数として定め、（ｃ）第１乃至第ｍの周波数をそれぞれ基本周波数に用いる場合に、デューティ比と、デューティ比毎に特定される音圧レベルの最も低くなる基本周波数の値と、の関係を定めたテーブルである。前記制御部２８ｂは、（ｄ）調光信号に応じて定まるデューティ比に対応する基本周波数を、前記ルックアップテーブルに基づいて定め、（ｅ）定めた基本周波数の信号を前記基本周波数発生回路から信号生成部へと出力させる。前記信号生成部２８ｄは、前記基本周波数の基本波と、該基本周波数の整数倍（２、３…）の周波数の高調波と、を含む交流波信号を総和演算したものからＰＷＭ調光信号を生成して出力する。なお、前記相関スペクトルは、図４に示すようにガウス関数に類する波形を有する。前記発光素子点灯回路は、前記相関スペクトルにおいて、第ｍの周波数の（ｍ+１）倍以上の倍波の音圧レベルを（ｍ+１）で除算した値が第１の周波数の１倍波の音圧レベルより小さい、という条件を満たす場合に特に有効に動作する。
【００３８】
本発明は、上記第１、第２の実施例の構成に限られず、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、第１、第２の実施例で、ＰＷＭ調光信号生成部２４、２８でＰＷＭ調光信号を生成するのに用いる交流波の数は、基本周波数の３倍までのものを用いて説明した。しかし、前記相関スペクトルに関する条件を満たす限りにおいて、より高倍率の交流波を用いても有効な効果を奏することができる。また、第２実施例において、テーブル記憶部２８ａと、制御部２８ｂと、基本周波数発生回路２８ｃとは、同等の機能を有するハードウェア回路で実現してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の発光素子点灯回路は、発光素子のバースト調光に伴って可聴音を発生するような種々の回路に用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１    照明装置
２、３、４    発光パネル
２２、２２ａ    発光素子点灯回路
２３    電力変換回路
２４，２８    ＰＷＭ調光信号生成部
２５    電圧検出部
２６    電流検出部
２７    有機ＥＬ発光素子
【図１】
0005870313.tif 000003
【図２】
0005870313.tif 000004
【図３】
0005870313.tif 000005
【図４】
0005870313.tif 000006
【図５】
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【図６】
0005870313.tif 000008
【図７】
0005870313.tif 000009