(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子と、ＰＷＭ調光回路と、定電流回路を有し、
ＰＷＭ調光回路は、有機ＥＬ素子に対して供給する電流を微小時間間隔でオンオフして有機ＥＬ素子の発光状態を調整するものであり、
定電流回路は、別途用意の直流電源に接続され、前記直流電源から供給される電流を周期的に断続し、有機ＥＬ素子に対して供給される前記オン状態における電流値を安定させるものであり、
前記オン状態の電流値の変化曲線が、ある一定の電流値を跨ぐ様に電流値を制御するものであって、
直流電源から定電流回路に通電する電流供給回路にセラミックコンデンサーが並列接続され、当該セラミックコンデンサーに抵抗素子が直列接続されていることを特徴とする有機ＥＬ発光システム。
【請求項２】
定電流回路には直流電源から供給される電流を周期的に断続するスイッチング素子があり、当該スイッチング素子に有機ＥＬ素子が接続され、さらに有機ＥＬ素子に対してコイルが直列接続されており、有機ＥＬ素子とコイルに対して整流素子が並列接続されており、定電流回路はスイッチング素子がオン状態である際に当該スイッチング素子を流れる電流値を検知し、当該電流値が一定値となる様にスイッチング素子を断続することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光システム。
【請求項３】
定電流回路には直流電源から供給される電流を周期的に断続するスイッチング素子があり、定電流回路はスイッチング素子がオン状態である際に当該スイッチング素子を流れる電流値を検知し、当該電流値が一定値となる様にスイッチング素子を断続すると共に、ＰＷＭ調光回路の信号に基づいても前記スイッチング素子が断続され、定電流回路を介してパルス状の電流が有機ＥＬ素子に供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ発光システム。
【請求項４】
前記ＰＷＭ調光回路は、有機ＥＬ素子に対して供給する電流を繰り返し周波数５０Ｈｚ乃至５０ｋＨｚでオンオフして有機ＥＬ素子の発光状態を調整するものであり、
前記定電流回路は、前記直流電源から供給される電流を繰り返し周波数５０ｋＨｚ乃至１０００ｋＨｚで断続し、有機ＥＬ素子に対して供給される前記オン状態における電流値を安定させるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬ発光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に照明として用いられる発光システムであり、特に有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を使用した有機ＥＬ発光システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白熱灯や蛍光灯に代わる照明装置として有機ＥＬ装置が注目され、多くの研究がなされている。
【０００３】
有機ＥＬ装置は、ガラス基板や透明樹脂フィルム、金属シート等の基材に、有機ＥＬ素子を積層し、この有機ＥＬ素子に給電するための給電構造を形成したものである（例えば、特許文献１）。
そして有機ＥＬ素子は、一方又は双方が透光性を有する２つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機ＥＬ装置は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。
【０００４】
また、有機ＥＬ装置は、白熱灯や蛍光灯、ＬＥＤ照明に比べて厚さが極めて小さくて軽量であり、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ないという特長を有している。さらに有機ＥＬ装置は、白熱灯や蛍光灯に比べて発光効率が高いので消費電力が少なく、発熱が少ないという特長も有している。
【０００５】
有機ＥＬ装置は、有機ＥＬ素子の電流密度に応じて発光量が変化する。発光量を変えることができる発光システムとして、有機ＥＬ装置とＰＷＭ調光回路を組み合わせたものが知られている（特許文献２）。
ＰＷＭ調光回路は、パルス幅変調（Pulse Width Modulation）を採用した調光回路であり、有機ＥＬ素子に対して供給する電流を微小時間間隔でオンオフしてパルス状の電流を供給し、有機ＥＬ素子に対して供給される単位時間当たりの電流量を変化させ、有機ＥＬ素子の発光状態（輝度）を調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０８５１６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０３２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、ＰＷＭ制御に加えて、有機ＥＬ素子に供給される電流を安定させる定電流回路を設けることを考えた。試作した有機ＥＬ発光システムでは、有機ＥＬ素子のチラツキの原因となるリップルを低減するため、定電流回路とセラミックコンデンサーを、直流電源に対して並列に接続した。
その結果、有機ＥＬ素子のチラツキは無視できる範囲に収まった。
しかしながら、試作した有機ＥＬ発光システムは、不快な音を発生するものであった。この音の発生源を調査したところ、リップルを低減するために導入したセラミックコンデンサーが発生源であった。
【０００８】
そこで本発明は、この新たな問題を解消することを目的とするものであり、光のチラツキが少なく、且つセラミックコンデンサーが大きな異音を発生せず、静寂性の高い有機ＥＬ発光システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するための態様は、有機ＥＬ素子と、ＰＷＭ調光回路と、定電流回路を有し、ＰＷＭ調光回路は、有機ＥＬ素子に対して供給する電流を微小時間間隔でオンオフして有機ＥＬ素子の発光状態を調整するものであり、定電流回路は、別途用意の直流電源に接続され、前記直流電源から供給される電流を周期的に断続し、有機ＥＬ素子に対して供給される前記オン状態における電流値を安定させるものであり、前記オン状態の電流値の変化曲線が、ある一定の電流値を跨ぐ様に電流値を制御するものであって、直流電源から定電流回路に通電する電流供給回路にセラミックコンデンサーが並列接続され、当該セラミックコンデンサーに抵抗素子が直列接続されていることを特徴とする有機ＥＬ発光システムである。
【００１０】
本態様の有機ＥＬ発光システムは、定電流回路を有しており、有機ＥＬ素子に供給される電流が安定している。さらに本態様の有機ＥＬ発光システムでは、直流電源から定電流回路に電流を供給する電流供給回路にセラミックコンデンサーが並列接続されているので、有機ＥＬ素子のチラツキが少ない。さらに、本態様の有機ＥＬ発光システムでは、セラミックコンデンサーに抵抗素子が直列接続されているので、セラミックコンデンサーに流れる電流の高周波成分が低減され、セラミックコンデンサーから生じる異音が低減される。
【００１１】
上記した態様において、定電流回路には直流電源から供給される電流を周期的に断続するスイッチング素子があり、当該スイッチング素子に有機ＥＬ素子が接続され、さらに有機ＥＬ素子に対してコイルが直列接続されており、有機ＥＬ素子とコイルに対して整流素子が並列接続されており、定電流回路はスイッチング素子がオン状態である際に当該スイッチング素子を流れる電流値を検知し、当該電流値が一定値となる様にスイッチング素子を断続することが望ましい。
【００１２】
電流を検知するには、何らかの抵抗を回路に挿入する必要があり、抵抗を流れる電流は熱に変換されて消費される。
ここで本態様では、定電流回路はスイッチング素子がオン状態である際にスイッチング素子を流れる電流値を検知する。言い換えると、スイッチング素子がオフ状態である際には電流検知を行わない。そのため熱として消費される電流が少なく、無駄な電力消費が少ない。
【００１３】
定電流回路には直流電源から供給される電流を周期的に断続するスイッチング素子があり、定電流回路はスイッチング素子がオン状態である際に当該スイッチング素子を流れる電流値を検知し、当該電流値が一定値となる様にスイッチング素子を断続すると共に、ＰＷＭ調光回路の信号に基づいても前記スイッチング素子が断続され、定電流回路を介してパルス状の電流が有機ＥＬ素子に供給されることが望ましい。
【００１４】
前記ＰＷＭ調光回路は、有機ＥＬ素子に対して供給する電流を繰り返し周波数５０Ｈｚ乃至５０ｋＨｚでオンオフして有機ＥＬ素子の発光状態を調整するものであり、前記定電流回路は、前記直流電源から供給される電流を繰り返し周波数５０ｋＨｚ乃至１０００ｋＨｚで断続し、有機ＥＬ素子に対して供給される前記オン状態における電流値を安定させるものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の有機ＥＬ発光システムは、有機ＥＬ素子の発光状態が安定し、且つ異音が小さく、静寂性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の有機ＥＬ発光システムの回路図である。
【図２】図１の有機ＥＬ発光システムにおいて、スイッチング素子がオン状態の際における電流の流れを示す回路図である。
【図３】図１の有機ＥＬ発光システムにおいて、スイッチング素子がオン状態からオフ状態となった瞬間における電流の流れを示す回路図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、図１の有機ＥＬ発光システムにおいて、有機ＥＬ素子に供給される電流の電流波形を示すである。
【図５】図４の電流波形の拡大図及びそのときのスイッチング素子のオンオフ状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の有機ＥＬ発光システム１は、有機ＥＬ装置２と、ＰＷＭ調光回路３と、定電流回路５を有し、さらに直流電源６と有機ＥＬ装置２及び定電流回路５を接続する接続回路を有している。
有機ＥＬ装置２は、公知のそれと同様、ガラス基板や透明樹脂フィルム、金属シート等の基材に、有機ＥＬ素子７が積層されたものである。また有機ＥＬ装置２は陽極側端子８と陰極側端子１０を有している。陽極側端子８及び陰極側端子１０は、有機ＥＬ素子７の陽極と陰極に接続されている。そのため有機ＥＬ装置２は、陽極側端子８及び陰極側端子１０の間に通電することにより、有機ＥＬ素子７が発光する。
【００１８】
本実施形態の有機ＥＬ発光システム１は、ＰＷＭ制御を利用して有機ＥＬ装置２を調光する。具体的にはＰＷＭ調光回路３によって有機ＥＬ装置２に供給する単位時間当たりの電流量を増減する。ＰＷＭ調光回路３は、一定周期で有機ＥＬ装置２に供給する電流をオンオフするための信号を調製するものものであり、一周期の間におけるオン時間とオフ時間の比率を変更して有機ＥＬ装置２に供給する単位時間当たりの電流量を増減するものである。
【００１９】
定電流回路５は、内部にスイッチング素子１１とセンス抵抗１２と制御装置１３を有している。スイッチング素子１１は、公知のトランジスタである。制御装置１３は、電流検知手段と、定電流制御手段と、オンオフ信号生成手段を内蔵している。
制御装置１３に内蔵される電流検知手段は、スイッチング素子１１を流れる電流を検知するものである。
制御装置１３に内蔵される定電流制御手段は、電流検知手段の検知電流に基づいて、微小時間の間にスイッチング素子１１をオンオフさせ、スイッチング素子１１を流れる電流を一定に保つものである。例えば、目標電流をＩＴとすると、スイッチング素子１１をＯＮ状態として有機ＥＬ装置２に一定時間、通電する。そして電流検知手段の検知電流がＩＴを一定値上回るとスイッチング素子１１をオフ状態として有機ＥＬ装置２に対する通電を停止する。
時間の経過と共に、有機ＥＬ装置２を流れる電流が低下するので、その低下を予想、又は演算し、再度スイッチング素子１１をＯＮ状態として有機ＥＬ装置２に一定時間、通電する。この様に、微小時間の間にスイッチング素子１１をオンオフさせ、有機ＥＬ装置２に流れる電流を一定に保つ。
【００２０】
また本実施形態では、ＰＷＭ調光回路３の信号が、制御装置１３に供給され、ＰＷＭ調光回路３の信号によってもスイッチング素子１１がオンオフされる。ＰＷＭ調光回路３の信号によるスイッチング素子１１のオンオフ周期は、前記した電流検知手段の検知電流に基づくオンオフ周期に比べてはるかに長い。
ＰＷＭ制御の繰り返し周波数は、５０Ｈz から５０ｋＨz であり、より好ましくは１００Ｈz から１０ｋＨz である。これを周期に換算すると、０．０２（秒）から２×１０マイナス５乗（秒）、より好ましくは０．０１（秒）から、１×１０マイナス４乗（秒）である。
【００２１】
電流検知手段の検知電流に基づくオンオフの繰り返し周波数は、５０ｋＨｚ乃至１０００ｋＨｚであり、より好ましくは１００ｋＨｚ乃至５００ｋＨｚである。これを周期に換算すると、２×１０マイナス５乗（秒）から１×１０マイナス６乗（秒）、より好ましくは１×１０マイナス５乗（秒）から、２×１０マイナス６乗（秒）である。
電流検知手段の検知電流に基づくオンオフの繰り返し周期は、ＰＷＭ制御の繰り返し周期の数十分の一以下である。
【００２２】
本実施形態では、制御装置１３で、ＰＷＭ調光回路３の信号と、電流検知手段とに基づく定電流制御手段の信号によって、スイッチング素子１１をオンオフする信号を生成する。即ち、定電流回路５では、制御装置１３のオンオフ信号生成手段によってＰＷＭ調光回路３の信号と電流検知手段に基づくオンオフ条件が重畳され、オンオフ信号生成手段によって生成される信号によってスイッチング素子１１がオンオフされる。
【００２３】
定電流回路５は、外部接続端子として、共通電力入力端子１８、陰極側入力端子１６、ＰＷＭ信号入力端子１７を有している。
定電流回路５には、スイッチング素子１１があり、当該スイッチング素子１１は陰極側入力端子１６とアースの間にあって両者の間を断続する。またスイッチング素子１１とアースの間にはセンス抵抗１２が接続され、センス抵抗１２で検知された電圧が制御装置１３に入力され、スイッチング素子１１を流れる電流が制御装置１３の電流検知手段で監視される。
【００２４】
直流電源６は、公知のそれと同様、商用電源を直流に変換して出力するものである。本実施形態では、直流電源６は２４ボルトの直流を出力するものである。なお直流電源６が出力する電圧は、有機ＥＬ装置２を安定して駆動するための電圧に比べて高い。
【００２５】
本実施形態では、定電流回路５の共通電力入力端子１８に直流電源６が接続され、定電流回路５を駆動するように供される。
そして直流電源６と定電流回路５の陰極側入力端子１６の間に、有機ＥＬ装置２が接続されている。本実施形態では、共通電力入力端子１８に直流電源６が接続されているから、定電流回路５の共通電力入力端子１８と陰極側入力端子１６の間に、有機ＥＬ装置２が接続された回路構成となっている。
【００２６】
また本実施形態では、有機ＥＬ装置２の陰極側に、コイル２０が直列接続されている。さらに有機ＥＬ装置２及びコイル２０に対して整流素子２１が並列接続されている。整流素子２１は具体的にはショットキーバリアダイオードであり、コイル２０から定電流回路５の共通電力入力端子１８側（有機ＥＬ装置２の陽極側）に電流が流れることを許容し、逆を阻止する方向に接続されている。
【００２７】
また直流電源６には、抵抗素子２５とセラミックコンデンサー２６が接続されている。具体的には、直流電源６から有機ＥＬ装置２を経て定電流回路５に通電する通電回路にセラミックコンデンサー２６が並列接続され、当該セラミックコンデンサー２６に抵抗素子２５が直列接続された回路が構成されている。
なお本実施形態では、抵抗素子２５は直流電源６の陽極側にあり、セラミックコンデンサー２６はアース側にある。
セラミックコンデンサー２６は、直流電源６のリップルを低減するために設けられたものであり、容量は、０．３マイクロＦから４マイクロＦ程度であり、より好ましくは０．８マイクロＦから２マイクロＦである。
抵抗素子２５の抵抗値は小さく、０．０５Ω（オーム）から１Ω（オーム）程度であり、より推奨される範囲は、０．１Ω（オーム）から０．５Ω（オーム）である。
【００２８】
また本実施形態では、定電流回路５に整流素子２７が並列接続されている。整流素子２７は、直流電源６を定電流回路５に極性を誤接続した場合に備えた安全回路であり、アース側から直流電源６の陽極側（定電流回路５の共通電力入力端子１８側）に電流が流れることを許容し、逆を阻止する方向に接続されている。
【００２９】
本実施形態では、ＰＷＭ調光回路３の信号が、ＰＷＭ信号入力端子１７から定電流回路５に入力されている。ここで本実施形態では、ＰＷＭ調光回路３の出力端子と定電流回路５のＰＷＭ信号入力端子１７の間に整流素子３０が介在されている。整流素子３０は、ＰＷＭ調光回路３の出力端子から定電流回路５のＰＷＭ信号入力端子１７側への通電を阻止し、その反対を許容する方向に接続されている。整流素子３０は、ＰＷＭ信号入力端子１７に誤って直流電源６を定電流回路５に誤接続した場合に備えた安全回路である。
また定電流回路５のＰＷＭ信号入力端子１７とアースとの間にはツェナーダイオード２８が接続されている。ツェナーダイオード２８は、一定電圧が印加された際にＰＷＭ信号入力端子１７からアースへの通電を許容する方向に接続されている。ツェナーダイオード２８は、定電流回路５を保護するために挿入されている。
【００３０】
次に、本実施形態の有機ＥＬ発光システム１の機能について説明する。
本実施形態の有機ＥＬ発光システム１は、基本的に、ＰＷＭ調光回路３によって有機ＥＬ装置２に供給する単位時間当たりの電流量をパルス幅変調し、有機ＥＬ装置２の輝度を調整するものである。
即ち有機ＥＬ発光システム１では、ＰＷＭ調光回路３の図示しないボリュームによって一定周期におけるオン状態とオフ状態の比率を調整し、一定時間あたりの電流量を制御して有機ＥＬ装置２に供給する単位時間当たりの電流量を制御して輝度を調整する。
図４は、ＰＷＭ制御における電流のオンオフ状態を示している。図４において、（ａ）は一定周期の間におけるオン状態の割合が多く、有機ＥＬ装置２に対して一定周期あたり多くの電流量を供給している場合を示している。これに対して図４（ｂ）は一定周期の間におけるオン状態の割合が少なく、有機ＥＬ装置２に対して一定周期あたり少量の電流量を供給している場合を示している。
【００３１】
ただし本実施形態では、ＰＷＭ制御によって電流がオン状態であってもスイッチング素子１１は常時オン状態ではなく、図４、図５の様にパルス幅変調の周期ｔに比べて極めて短い微小間隔でオンオフ動作を繰り返している。
即ち本実施形態では、ＰＷＭ制御においてオン状態の際に、定電流制御手段が機能し、ＰＷＭ制御において電流がオン状態である際の電流値の変化曲線が、目標電流ＩＴを跨ぐ様にスイッチング素子１１をオンオフする。
図５の電流波形は、図４の拡大図であり、パルス波形は、その時のスイッチング素子１１のオンオフ状態を示している。
【００３２】
図２は、スイッチング素子１１がオン状態である場合における電流の流れを示す。スイッチング素子１１がオン状態であれば、直流電源６から有機ＥＬ装置２、スイッチング素子１１、センス抵抗１２を経てアースに電流が流れ、有機ＥＬ装置２に通電されて有機ＥＬ装置２が発光する。
またセンス抵抗１２に電流が流れるので、スイッチング素子１１に流れる電流を検知することができる。
そして図３に示す様にスイッチング素子１１に流れる電流が、目標電流ＩＴを越えると、スイッチング素子１１がオフ状態となる。即ちＰＷＭ制御において電流がオン状態であっても、次の瞬間にスイッチング素子１１がオフ状態となる。このとき、有機ＥＬ装置２の陰極側に接続されたコイル２０の作用により、コイル２０から電力が発生する。本実施形態では、コイル２０と、整流素子２１及び有機ＥＬ装置２の間で閉回路が形成され、コイル２０から発生した電気が有機ＥＬ装置２を流れ、有機ＥＬ装置２は発光状態を維持する。
コイル２０から発生した電流は、有機ＥＬ装置２で消費され、次第に減衰していく。ここでＰＷＭ制御がオン状態であるならば、スイッチング素子１１が再度オン状態となり、有機ＥＬ装置２に供給される電流が復帰する。そのため、ＰＷＭ制御がオン状態であるならば、スイッチング素子１１は通過電流が目標電流ＩＴを跨ぐことなる様にオンオフ動作を繰り返し、有機ＥＬ装置２には略一定の平均電流（目標電流ＩＴ）が流れる。より正確には、通過電流が目標電流ＩＴを跨ぐこととなる様にオンオフ動作を繰り返すことにより、目標電流ＩＴ近傍の電流が有機ＥＬ装置２に流れる。
【００３３】
また本実施形態の有機ＥＬ発光システム１では、直流電源６には、有機ＥＬ装置２と並列にセラミックコンデンサー２６が接続されている。そのため有機ＥＬ装置２のチラツキが少なく、安定した発光状態を維持している。
即ち本実施形態の有機ＥＬ発光システム１では、ＰＷＭ制御によって一定の周期で有機ＥＬ装置２に対する通電がオンオフされ、さらに定電流制御手段によって微小間隔でスイッチング素子１１がオンオフされる。そのため、リップルが発生しがちであるが、有機ＥＬ装置２と並列にセラミックコンデンサー２６が接続されているので、リップルはセラミックコンデンサー２６を経てアース側に抜ける。そのため本実施形態の有機ＥＬ発光システム１では、有機ＥＬ装置２のチラツキが少ない。
【００３４】
また本実施形態の有機ＥＬ発光システム１では、セラミックコンデンサー２６に抵抗素子２５が直列接続されている。そのためセラミックコンデンサー２６に掛かる電流の高周波成分が、抵抗素子２５によって低減され、セラミックコンデンサー２６の振動が抑えられる。そのためセラミックコンデンサー２６が異音を発生しにくく、静寂性が確保される。
本発明者らが発明の効果を確認するため抵抗素子２５を外したところ、セラミックコンデンサー２６から耳障りな音が発生した。逆に抵抗素子２５を取り付けた状態で有機ＥＬ装置２を発光させると、耳障りな音が解消した。
【符号の説明】
【００３５】
１  有機ＥＬ発光システム
２  有機ＥＬ装置
３  ＰＷＭ調光回路
５  定電流回路
６  直流電源
７  有機ＥＬ素子
１１  スイッチング素子
１２  センス抵抗
１３  制御装置
２０  コイル
２１  整流素子
２５  抵抗素子
２６  セラミックコンデンサー
２７  整流素子
２８  ツェナーダイオード
【図１】
0006786060.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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