(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の発光寿命又は劣化を推定することのできる点灯装置及び照明装置を提供する。【解決手段】発光部となる有機ＥＬ素子１と、有機ＥＬ素子１に駆動電圧を供給する点灯装置とから構成され、点灯装置は、極性が交互に反転する矩形波電圧を有機ＥＬ素子１に印加する電圧印加手段２と、有機ＥＬ素子１に内在する等価容量を検出する検出手段３とから構成され、有機ＥＬ素子１を流れる突入電流のピーク値から等価容量を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一乃至複数の有機ＥＬ素子から成る発光部に駆動電圧を供給する点灯装置であって、極性が交互に反転する矩形波電圧を発光部に印加する電圧印加手段と、有機ＥＬ素子に内在する等価容量を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記検出手段は、有機ＥＬ素子への印加電圧の立上がり時の突入電流波形を測定して等価容量を検出することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記検出手段は、有機ＥＬ素子への印加電圧の立下がり時の放電電流波形を測定して等価容量を検出することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項４】
前記検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を印加電圧の一周期毎に行うことを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の点灯装置。
【請求項５】
前記検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を有機ＥＬ素子を点灯してから所定の時間経過後に行うことを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の点灯装置。
【請求項６】
前記検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を有機ＥＬ素子の点灯開始時から所定の時間だけ行うことを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の点灯装置。
【請求項７】
請求項１乃至６何れか記載の点灯装置と、発光部とを備えた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、光源として有機ＥＬ素子を用いた点灯装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型の固体発光素子として有機ＥＬ素子の研究が盛んである。有機ＥＬ素子は薄型かつ軽量の発光素子を構成でき、また駆動電圧が数Ｖから十数Ｖ程度と従来主流の光源である放電灯と比べて駆動電圧が低いため、点灯装置を安価に構成でき、薄型かつ軽量の照明装置への応用が期待できる。ところが、現状の有機ＥＬ素子では、発光寿命の点で照明用途としては十分とは言えず、有機ＥＬ素子の長寿命化が必要不可欠であり、例えば特許文献１には、有機ＥＬ素子に逆極性の電圧を印加することで有機ＥＬ素子の発光寿命を長くすることができると記載されている。
【特許文献１】特許第２６６３６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来例等によって有機ＥＬ素子の長寿命化を図ると共に、有機ＥＬ素子を照明用途で用いるためには有機ＥＬ素子の発光寿命が尽きる又は劣化した際に新しい有機ＥＬ素子と交換して使用することが想定され、発光寿命が尽きる又は劣化したことを使用者に知らせるようにすることが望ましい。そこで照明装置において有機ＥＬ素子の発光寿命又は劣化を検出することが必要と考えられる。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、有機ＥＬ素子の発光寿命又は劣化を検出することのできる点灯装置及び照明装置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】
【０００５】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、一乃至複数の有機ＥＬ素子から成る発光部に駆動電圧を供給する点灯装置であって、極性が交互に反転する矩形波電圧を発光部に印加する電圧印加手段と、有機ＥＬ素子に内在する等価容量を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、検出手段は、有機ＥＬ素子への印加電圧の立上がり時の突入電流波形を測定して等価容量を検出することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、検出手段は、有機ＥＬ素子への印加電圧の立下がり時の放電電流波形を測定して等価容量を検出することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３何れかの発明において、検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を印加電圧の一周期毎に行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１乃至３何れかの発明において、検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を有機ＥＬ素子を点灯してから所定の時間経過後に行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１乃至３何れかの発明において、検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を有機ＥＬ素子の点灯開始時から所定の時間だけ行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１乃至６何れかの点灯装置と、発光部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、有機ＥＬ素子に内在する等価容量を検出する検出手段を備えたので、有機ＥＬ素子が劣化するのに伴って変化する等価容量を検出することで有機ＥＬ素子の発光寿命及び劣化を検出することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、検出手段は、有機ＥＬ素子への印加電圧の立上がり時の突入電流波形を測定して等価容量を検出するので、請求項１と同じ効果を奏する。
【００１４】
請求項３の発明によれば、検出手段は、有機ＥＬ素子への印加電圧の立下がり時の放電電流波形を測定して等価容量を検出するので、請求項１と同じ効果を奏する。
【００１５】
請求項４の発明によれば、検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を印加電圧の一周期毎に行うので、ノイズや雷サージによって有機ＥＬ素子が突然劣化した場合にも即座に劣化を検出することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を有機ＥＬ素子を点灯してから所定の時間経過後に行うので、有機ＥＬ素子の温度がほぼ一定となった時点で検出を行うことで毎回安定した検出をすることができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、検出手段は、有機ＥＬ素子の等価容量の検出を有機ＥＬ素子の点灯開始時から所定の時間だけ行うので、有機ＥＬ素子が発熱していない時点での検出を行うことで毎回安定した検出をすることができる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、請求項１乃至６何れかの効果を奏する照明装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態の説明の前に、本発明の前提を説明する。有機ＥＬ素子１は、その構造から並行平板コンデンサ構造を含むので、等価回路で表すとダイオードＤとコンデンサＣの並列回路に抵抗Ｒが直列に接続された状態となっている（図２参照）。したがって、図３に示すように、有機ＥＬ素子１の印加電圧Ｖと流れる電流Ｉを見ると、有機ＥＬ素子１には等価容量が内在するので、有機ＥＬ素子１の印加電圧Ｖの極性が反転する際に突入電流が生じる。この突入電流は、有機ＥＬ素子１の等価容量の大きさに関係するもので、図４に示すように、横軸に等価容量Ｃ、縦軸に突入電流のピーク値Ｉｐをとって等価容量Ｃ及び突入電流のピーク値Ｉｐの相関を見ると、等価容量がある閾値を超えると突入電流が等価容量の増加と共に増大することが実験の結果知られており、照明用途の場合、有機ＥＬ素子１の等価容量はこの閾値以上となることが経験上知られている。また、有機ＥＬ素子１に過大な電流を流し続けて素子を破壊した後に容量を測定すると、正常時の有機ＥＬ素子１の等価容量と比較して大きく減少することが知られている。故に、突入電流を測定することで有機ＥＬ素子１の等価容量を検出し、等価容量から有機ＥＬ素子１の発光寿命を検出することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、発光部となる有機ＥＬ素子１と、有機ＥＬ素子１に駆動電圧を供給する点灯装置とから構成され、点灯装置は、極性が交互に反転する矩形波電圧を有機ＥＬ素子１に印加する電圧印加手段２と、有機ＥＬ素子１に内在する等価容量を検出する検出手段３と、検出手段３からの出力を受けて電圧印加手段２を制御する制御手段４とから構成される（図１参照）。尚、突入電流のピーク値Ｉｐを抑えるためにインダクタンス値の小さいインダクタンスＬを有機ＥＬ素子１に直列に接続している。
【００２１】
電圧印加手段２は、整流回路２ａ、平滑コンデンサＣ０、降圧コンバータ回路２ｂ、矩形波インバータ回路２ｃとから構成されており、交流電源ＰＳからの交流電圧ＶＳをダイオードブリッジから成る整流回路２ａを用いて全波整流し、整流された脈流電圧を平滑コンデンサＣ０によって平滑し、平滑された電圧を降圧コンバータ回路２ｂを用いて有機ＥＬ素子１の駆動電圧Ｖ０まで降圧する。
【００２２】
矩形波インバータ回路２ｃは、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４で構成され、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の直列回路とを並列に接続しており、降圧コンバータ回路２ｂの出力端に接続される。有機ＥＬ素子１は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点と、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の接続点との間に接続され、降圧コンバータ回路２ｂの出力電圧Ｖ０が印加される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、後述する制御手段４からの制御信号によってオン／オフを切り替えることができ、これらスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフを制御することで有機ＥＬ素子１に順方向電圧及び逆方向電圧を交互に印加する。具体的には、スイッチング素子Ｑ１及びＱ４がオン、Ｑ２及びＱ３がオフの状態では有機ＥＬ素子１に順方向電圧が印加されて発光し、スイッチング素子Ｑ１及びＱ４がオフ、Ｑ２及びＱ３がオンの状態になると、有機ＥＬ素子１には逆方向電圧が印加されて消灯する。
【００２３】
検出手段３は、有機ＥＬ素子１を流れる電流を検出する電流検出回路３０と、有機ＥＬ素子１を流れる電流値と所定の電流値とを比較する比較回路３１とから成る。電流検出回路３０は、抵抗Ｒ０とボルテージフォロワ３ａとコンデンサＣ１から構成され、電圧印加手段２の接地側に接続された抵抗Ｒ０における電圧降下分をボルテージフォロワ３ａとその出力に接続されるコンデンサＣ１に入力することで、有機ＥＬ素子１を流れる突入電流を検出する。比較回路３１はコンパレータ３ｂで構成されて電流検出回路３０の出力と所定の電圧値とを比較するもので、比較対象となる所定の電圧値は、有機ＥＬ素子１の発光寿命又は劣化の程度から適当な値に設定している。電流検出回路３０の出力が所定の電圧値を下回る場合はＬレベルの信号を、所定の電圧値を上回る場合はＨレベルの信号を制御手段４に出力するようにしている。尚、ボルテージフォロワ３ａを積分回路に変更することで、図３における立上がり時から安定時までの電流積算値Ｓを検出するようにしてもよい。また、突入電流の立上がり時間を計測することで等価容量を検出するようにしても構わない。
【００２４】
検出を行うタイミングとしては、有機ＥＬ素子１の印加電圧Ｖの極性が反転する毎に検出することが考えられる（図５参照）。このようにすれば、ノイズや雷サージによって突然有機ＥＬ素子１が劣化した場合にも劣化を即座に検出することができる。また、極性が反転する度に検出するのではなく、一定間隔毎に検出するようにしてもよい。
【００２５】
他には、有機ＥＬ素子１が点灯してから所定の時間経過後に一定時間だけ検出するようにしてもよい。このようにすることで、有機ＥＬ素子１が点灯して発熱することで等価容量が変化する場合に対応し、有機ＥＬ素子１が一定の温度になってから検出を行うので安定した検出を行える。更に、有機ＥＬ素子１の点灯開始時から一定時間だけ検出するようにしてもよい。この場合は、有機ＥＬ素子１が発熱していない間に検出を行うので安定した検出を行える。
【００２６】
また、突入電流は有機ＥＬ素子１の劣化を早める恐れがあるので、突入電流を極力抑えるように極性反転を緩やかにした矩形波電圧で有機ＥＬ素子１を点灯させ、検出時のみ突入電流が生じるように極性反転を急峻にした矩形波電圧を印加するようにしてもよい。
【００２７】
制御手段４は、検出手段３の比較回路３１からの出力を受けて電圧印加手段２を制御するもので、比較回路３１からの出力がＬレベルの場合、有機ＥＬ素子１は正常であるので通常の制御、すなわち有機ＥＬ素子１に順方向電圧と逆方向電圧を交互に印加するようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御する。比較回路３１からの出力がＨレベルの場合、有機ＥＬ素子１の発光寿命が尽きる又は有機ＥＬ素子１が劣化しているので、通常の制御を停止して他の制御を行う。尚、この場合の制御方法としては、例えば有機ＥＬ素子１に供給する電圧を変化させることで発光寿命を延ばす又は発光効率の低下を補うようにすることが考えられる。また、発光寿命がどの状態にあるかを有機ＥＬ素子１の点灯状態で使用者に知らせるようにしたり、発光寿命が末期になると点灯を停止する又は最低限の照度で点灯するように制御してもよい。
【００２８】
上述のように、有機ＥＬ素子１に内在する等価容量を検出することで、有機ＥＬ素子１の発光寿命及び劣化を検出することができるので、有機ＥＬ素子１の交換時期を使用者に知らせる等、検出した有機ＥＬ素子１の発光寿命及び劣化の状態に応じて電圧印加手段２の制御をすることができるので、照明装置の利便性を向上することができる。
【００２９】
ところで、本実施形態では有機ＥＬ素子１の印加電圧Ｖの立上がり時の突入電流の波形から等価容量を検出しているが、印加電圧Ｖの立下がり時における放電電流波形から検出してもよい（図６参照）。また、有機ＥＬ素子１は、等価容量をある閾値以上に充電しないと発光せず、図７に示すように、有機ＥＬ素子１の印加電圧Ｖ、素子を流れる電流Ｉ、素子の光出力Ｖｐの相関を見ると、発光までに要する時間Ｔと電流積算量Ｓに相関があることが実験で確認されている。したがって、発光までに要する時間Ｔを測定することで等価容量を検出するようにしてもよい。この場合、有機ＥＬ素子１の光出力Ｖｐは、例えばフォトセンサを利用することで容易に電圧値に変換して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態の照明装置を示す回路図である。
【図２】同上の有機ＥＬ素子の等価回路である。
【図３】同上の有機ＥＬ素子に立上がり時の電圧を印加した時の波形図である。
【図４】同上の有機ＥＬ素子の等価容量と突入電流のピーク値との相関図である。
【図５】同上の検出手段を動作させるタイミングを示す波形図である。
【図６】同上の有機ＥＬ素子に立ち下がり時の電圧を印加した時の波形図である。
【図７】同上の有機ＥＬ素子に立上がり時の電圧を印加した時の突入電流と発光までに要する時間とを示す波形図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  有機ＥＬ素子（発光部）
２  電圧印加手段
３  検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007149464.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月20日(2006.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
制御手段４は、検出手段３の比較回路３１からの出力を受けて電圧印加手段２を制御するもので、比較回路３１からの出力がＨレベルの場合、有機ＥＬ素子１は正常であるので通常の制御、すなわち有機ＥＬ素子１に順方向電圧と逆方向電圧を交互に印加するようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御する。比較回路３１からの出力がＬレベルの場合、有機ＥＬ素子１の発光寿命が尽きる又は有機ＥＬ素子１が劣化しているので、通常の制御を停止して他の制御を行う。尚、この場合の制御方法としては、例えば有機ＥＬ素子１に供給する電圧を変化させることで発光寿命を延ばす又は発光効率の低下を補うようにすることが考えられる。また、発光寿命がどの状態にあるかを有機ＥＬ素子１の点灯状態で使用者に知らせるようにしたり、発光寿命が末期になると点灯を停止する又は最低限の照度で点灯するように制御してもよい。