点灯装置及び照明装置
【課題】有機ＥＬ素子の駆動に適した電圧を容易に供給することのできる点灯装置並びに照明装置を提供する。
【解決手段】一乃至複数の有機ＥＬ素子１ａから成る発光部１と、発光部１に電力を供給する点灯装置から成る照明装置であって、点灯装置は、交流電源に接続されて発光部１における有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧よりも実効値の高い交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する直流変換手段２と、直流変換手段２と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部１に印加する極性反転手段３と、発光部１における有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段２を制御する制御手段４とを備えているので、有機ＥＬ素子１０の駆動に適した電圧を容易に供給することができる。
【解決手段】一乃至複数の有機ＥＬ素子１ａから成る発光部１と、発光部１に電力を供給する点灯装置から成る照明装置であって、点灯装置は、交流電源に接続されて発光部１における有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧よりも実効値の高い交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する直流変換手段２と、直流変換手段２と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部１に印加する極性反転手段３と、発光部１における有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段２を制御する制御手段４とを備えているので、有機ＥＬ素子１０の駆動に適した電圧を容易に供給することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源となる有機ＥＬ素子に電力を供給する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、有機化合物から成る薄膜の発光層を電極で挟持した構成で、電極間に電圧を供給すると発光する素子である。有機ＥＬ素子は薄型かつ軽量の発光素子が構成でき、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器具への応用が期待できる。従来の有機ＥＬ素子を用いた照明装置として、特許文献１、２に記載されたようなものがある。
【０００３】
この従来例は、図４に示すように、交流電源ＰＳから供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ手段２０と、コンバータ手段２０から供給される直流電流をオン／オフして有機ＥＬ素子１０に順方向の電流を間欠的に供給するスイッチング手段３０と、交流電源ＰＳよりも高いスイッチング周波数でスイッチング手段３０のオン／オフを切り換えさせると共に、スイッチング手段３０のオンデューティー比を制御する制御手段４０とを備えた照明装置であって、ダイヤル等により使用者等が所望の輝度に調整可能な外部調光機構によって、所望の輝度値となるようにオンデューティー比を制御手段４０によって制御し、該オンデューティー比に応じてスイッチング手段３０をオン／オフすることで有機ＥＬ素子１０を点滅発光させている。ここでスイッチング手段３０は交流電源ＰＳよりも高い周波数でスイッチングを行うため、輝度のちらつきを防止すると共に発光寿命を向上させている。また制御手段４０においてオンデューティー比を可変的に制御することで、所望の輝度を得ることができるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−７８８２８号公報
【特許文献２】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】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、コンバータ手段２０はダイオードブリッジＤＢ及び平滑用コンデンサＣ０で構成されており、交流電源ＰＳの出力を整流平滑しているだけで、低電圧で駆動する有機ＥＬ素子１０に必要以上の電圧を供給していた。また、特許文献１には、有機ＥＬ素子１０を複数直列接続することにより、駆動電源電圧が高くても分圧して駆動することができるので、例えば商用電源をそのまま電圧変換することなく用いることができるとの記載があるが、この場合、有機ＥＬ素子１０の個数によって有機ＥＬ素子１つ当たりの印加電圧が変動するために、有機ＥＬ素子１０の駆動に適した電圧を供給することが困難であった。更に、駆動電源電圧によって用いることのできる有機ＥＬ素子１０の個数が決定されるため、有機ＥＬ素子１０の個数を任意に変更することができず、したがって発光量を変更することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為されたもので、有機ＥＬ素子の駆動に適した電圧を容易に供給することのできる点灯装置並びに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】
【０００６】
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電力を供給する点灯装置であって、交流電源に接続されて発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧よりも実効値の高い交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する直流変換手段と、直流変換手段の出力と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部に印加する極性反転手段と、発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、極性反転手段は、回路の接続を開閉するスイッチング素子を２つ直列に接続した直列回路を２つ並列に直流変換手段の出力端に接続して成り、各直列回路におけるスイッチング素子間に発光部の両端が接続されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の点灯装置と、発光部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、発光部は、有機ＥＬ素子とインダクタンスを直列に接続した直列回路を複数並列に接続して成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は４の発明において、発光部は、一対の有機ＥＬ素子を互いに逆向きに並列に接続したものを一組として一乃至複数組備えて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、直流変換手段の出力と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部に印加する極性反転手段と、発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段を制御する制御手段とを備えたので、有機ＥＬ素子の駆動電圧を容易に供給することができる。また、有機ＥＬ素子の個数に依らず各有機ＥＬ素子に個別に駆動電圧を供給することができるので、任意の数の有機ＥＬ素子を用いることができ発光部の発光量を調節することができる。さらに駆動電圧と逆極性の電圧を交互に印加することで有機ＥＬ素子の寿命を長くすることができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、極性反転手段は、回路の接続を開閉するスイッチング素子を２つ直列に接続した直列回路を２つ並列に直流変換手段の出力端に接続して成り、各直列回路におけるスイッチング素子間に発光部の両端が接続されるので、有機ＥＬ素子への駆動電圧及び逆電圧の印加を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２何れか記載の点灯装置を用いて発光部に電力を供給するので、請求項１又は２の発明の効果が得られる照明装置を実現できる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、発光部は、有機ＥＬ素子とインダクタンスを直列に接続した直列回路を複数並列に接続して成るので、発光部への印加電圧の極性が反転する際に生じる突入電流を抑制して有機ＥＬ素子の劣化を防ぐことができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、発光部は、一対の有機ＥＬ素子を互いに逆向きに並列に接続したものを一組として一乃至複数組備えて成るので、駆動電圧及び逆電圧を交互に印加した際に、一対の有機ＥＬ素子の内の何れか一方が常に点灯するために電圧の利用効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本発明の第一の実施形態について図１を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、一乃至複数の有機ＥＬ素子１ａから成る発光部１と、発光部１に電力を供給する点灯装置から成る照明装置であって、点灯装置は、交流電源に接続されて発光部１における有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧よりも実効値の高い交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する直流変換手段２と、直流変換手段２の出力と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部１に印加する極性反転手段３と、発光部１における有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段２を制御する制御手段４とを備えている。
【００１７】
発光部１の有機ＥＬ素子１ａは、規定の方向に直流電圧が印加されることで発光するもので、ここでは直流変換手段２から出力される直流電圧により駆動する。本実施形態の発光部１は、１つの有機ＥＬ素子１ａで構成される場合（図１（ａ）参照）と、一対の有機ＥＬ素子１ａを並列に接続して構成される場合（図１（ｂ）参照）の２つがあり、後者の有機ＥＬ素子１ａは互いに逆向きとなるように構成されている。尚、発光部１の有機ＥＬ素子１ａの個数は１つ又は２つに限定されるものではなく、一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続したものを一組として、複数組で構成されてもよい。
【００１８】
直流変換手段２は、整流回路２ａと降圧コンバータ回路２ｂとから構成されており、交流電源からの交流電圧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降圧コンバータ回路２ｂを用いて所定の大きさの直流電圧に降圧する。降圧コンバータ回路２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑを制御手段４で制御してスイッチング素子のオンデューティー比を変更する、すなわちＰＷＭ制御を行うことで所望の大きさの直流電圧を発光部１の有機ＥＬ素子１ａに供給できるようになっており、本実施形態では、制御手段４は、発光部１の有機ＥＬ素子１ａ１つを駆動させるのに必要な電圧（駆動電圧）Ｖ０を常に出力するようにＰＷＭ制御している。尚、整流回路２ａのダイオードブリッジ、降圧コンバータ回路２ｂの回路構成及び制御手段４によるＰＷＭ制御は周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１９】
極性反転手段３は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子３ａ〜３ｄで構成され、スイッチング素子３ａ、３ｂを直列に接続したものと、スイッチング素子３ｃ、３ｄを直列に接続したもの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。発光部１は、スイッチング素子３ａ、３ｂの接続点と、スイッチング素子３ｃ、３ｄの接続点との間に接続され、降圧コンバータ回路２ｂの出力の電圧Ｖ０が印加される。スイッチング素子３ａ〜３ｄは、これらを制御する反転制御手段（図示せず）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３ａ〜３ｄのオン／オフを制御することで、発光部１に順方向の電圧Ｖ０及び逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加する。
【００２０】
具体的には、反転制御手段からスイッチング素子３ａ及び３ｄに図１（ｃ）上段に示すようなパルスを供給し、同時にスイッチング素子３ｂ及び３ｃには図１（ｃ）下段に示すようなパルスを供給することで、スイッチング素子３ａ及び３ｄと、スイッチング素子３ｂ及び３ｃとを交互にオン／オフさせる。スイッチング素子３ａ及び３ｄのオン時間と、スイッチング素子３ｂ及び３ｃのオン時間とはほぼ等しくなっている。発光部１が１つの有機ＥＬ素子１ａで構成される場合（図１（ａ）参照）、スイッチング素子３ａ及び３ｄがオン、３ｂ及び３ｃがオフの状態では有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０が印加されて発光し、スイッチング素子３ａ及び３ｄがオフ、３ｂ及び３ｃがオンの状態になると、有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加されて消灯する（図１（ｃ）参照）。
【００２１】
また、発光部１が一対の有機ＥＬ素子１ａを並列に接続して構成される場合（図１（ｂ）参照）、スイッチング素子３ａ及び３ｄがオン、３ｂ及び３ｃがオフの状態では図における上側の有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０が印加されて発光し、前記下側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加されて消灯する。スイッチング素子３ａ及び３ｄがオフ、３ｂ及び３ｃがオンの状態になると、前記上側の有機ＥＬ素子１ａに逆方向の電圧Ｖ０が印加されて消灯し、前記下側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加されて発光する。
【００２２】
ところで、有機ＥＬ素子１ａはその構造から並行平板コンデンサ構造を含むので、電気的にはダイオードと共にコンデンサが並列に接続された状態となっている。このため、有機ＥＬ素子１ａをスイッチングする際に、スイッチング周波数を高くすると有機ＥＬ素子１ａの容量が充電される前に極性が反転し、放電が開始されて十分な発光に至らないという場合が起こりうる。したがって、有機ＥＬ素子１ａの容量を考慮すると、スイッチング周波数は数ｋＨｚ程度以下が望ましい。また、スイッチング周波数が低すぎると、有機ＥＬ素子１ａの点滅が目に付くため、少なくとも商用電源の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の倍以上、より好適には数百Ｈｚ以上が望ましい。
【００２３】
上述のように、降圧コンバータ回路２ｂ（直流変換手段２）が有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧Ｖ０を常に出力するようにしたので、有機ＥＬ素子１ａの個数に依らず各有機ＥＬ素子１ａに駆動電圧Ｖ０を供給することができる。したがって、有機ＥＬ素子１ａの個数を任意に変更して発光部１の発光量を変更することができる。また、有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧と逆極性の電圧を印加することで有機ＥＬ素子１ａの寿命が長くなることが知られており（特許文献２参照）、本実施形態では有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０と逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加するように構成したので、有機ＥＬ素子１ａの寿命を長くすることができる。更に、一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続して発光部１を構成した場合には、常に何れか一方の有機ＥＬ素子１ａが発光するので、印加電圧を効率よく利用することができる。
【００２４】
（実施形態２）
以下、本発明の第二の実施形態について図２を用いて説明する。尚、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０及び逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加すると、図２（ｃ）の上段に示すように、印加電圧の極性が反転する際に有機ＥＬ素子１ａと並列的にコンデンサが存在するために突入電流が流れてしまい、有機ＥＬ素子１ａが劣化する恐れがある。そこで、本実施形態は、図２（ａ）に示すように、複数の有機ＥＬ素子１ａを並列に接続して発光部１が構成され、各有機ＥＬ素子１ａに直列にインダクタンス１ｂを接続している。
【００２６】
上述のように、各有機ＥＬ素子１ａに直列にインダクタンス１ｂを接続したので、図２（ｃ）に示すように、インダクタンス１ｂによって印加電圧の極性反転時に生じる突入電流を抑制して有機ＥＬ素子１ａの劣化を防ぐことができる。また、各有機ＥＬ素子１ａにインダクタンス１ｂをそれぞれ接続しているので、全ての有機ＥＬ素子１ａに対して一つのインダクタンス１ｂを用いる場合と比べてインダクタンス１ｂを小さくすることができる。尚、発光部１は図２（ｂ）に示すように、一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続し、各有機ＥＬ素子１ａと直列にインダクタンス１ｂを接続したものを一組として複数組を並列に接続して構成されてもよい。
【００２７】
（実施形態３）
以下、本発明の第三の実施形態について図３を用いて説明する。尚、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本実施形態は、降圧コンバータ回路２ｂの出力端に２つのコンデンサＣ１、Ｃ２が直列に接続されており、降圧コンバータ回路２ｂが有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧Ｖ０の倍の電圧２Ｖ０を出力するように制御手段４によって制御している。また、極性反転手段３は、２つのスイッチング素子３ａ、３ｂを直列に接続して成り、降圧コンバータ回路２ｂのコンデンサＣ１、Ｃ２の直列回路と並列に接続されている。発光部１は一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続したものと、インダクタンス１ｂとを直列に接続して成り、コンデンサＣ１、Ｃ２に挟まれた点と、スイッチング素子３ａ、３ｂに挟まれた点との間に接続されている。
【００２９】
極性反転手段３の反転制御手段は、スイッチング素子３ａ、３ｂが交互にオン／オフするように制御しており、各々のオン時間はほぼ等しくなっている。したがって、スイッチング素子３ａがオン、３ｂがオフの状態では、コンデンサＣ１に出力される電圧Ｖ０が発光部１に印加され、図３における上側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加されて前記下側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加される。スイッチング素子３ａがオフ、３ｂがオンの状態になると、コンデンサＣ２に出力される電圧Ｖ０が発光部１に印加され、前記上側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加されて前記下側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加される。
【００３０】
上述のように構成することで、２つのスイッチング素子３ａ、３ｂのオン／オフの制御でも有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０及び逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加することができるので、極性反転手段３の回路構成を簡単にすることができ、またスイッチング制御も容易となる。さらに一対の有機ＥＬ素子１ａに対してインダクタンス１ｂを直列に接続しているので、電圧の極性反転時の突入電流を抑制することができる。
【００３１】
（実施形態４）
以下、本発明の第三の実施形態について図４を用いて説明する。尚、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施形態は、降圧コンバータ回路２ｂが有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧Ｖ０の倍の電圧２Ｖ０を出力するように制御手段４によって制御しており、降圧コンバータ回路２ｂの出力端には、極性反転手段３としてスイッチング素子３ａ、３ｂを直列に接続したものが接続されており、スイッチング素子３ｂには、発光部１とコンデンサＣ３の直列回路が並列に接続されている。発光部１は、一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続したものと、インダクタンス１ｂとを直列に接続して成る。
【００３３】
極性反転手段３の反転制御手段は、スイッチング素子３ａ、３ｂが交互にオン／オフするように制御しており、各々のオン時間はほぼ等しくなっている。したがって、コンデンサＣ３には電圧Ｖ０が出力され、スイッチング素子３ａがオン、３ｂがオフの状態では、図４における上側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加されて前記下側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加される。スイッチング素子３ａがオフ、３ｂがオンの状態になると、コンデンサＣ３に出力される電圧Ｖ０が発光部１に印加され、前記上側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加されて前記下側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加される。
【００３４】
上述のように構成することで、２つのスイッチング素子３ａ、３ｂのオン／オフの制御でも有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０及び逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加することができるので、極性反転手段３の回路構成を簡単にすることができ、またスイッチング制御も容易となる。さらに一対の有機ＥＬ素子１ａに対してインダクタンス１ｂを直列に接続しているので、電圧の極性反転時の突入電流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一の実施形態の照明装置を示す図で、（ａ）は有機ＥＬ素子が１つの場合を示す回路図で、（ｂ）は一対の有機ＥＬ素子を互いに逆向きに並列に接続した場合を示す回路図で、（ｃ）は極性反転手段のスイッチング動作と有機ＥＬ素子に印加される電圧との関係を示す波形図である。
【図２】本発明の第二の実施形態の照明装置を示す図で、（ａ）は有機ＥＬ素子を全て同方向に並列に接続した場合の回路図で、（ｂ）は一対の有機ＥＬ素子を互いに逆方向にして複数組並列に接続した場合の回路図で、（ｃ）はインダクタンスの効果を示す説明図である。
【図３】本発明の第三の実施形態の照明装置を示す回路図である。
【図４】本発明の第四の実施形態の照明装置を示す回路図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子を用いた照明装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 発光部
１ａ 有機ＥＬ素子
１ｂ インダクタンス
２ 直流変換手段
２ａ 整流回路
２ｂ 降圧コンバータ回路
３ 極性反転手段
３ａ〜３ｄ スイッチング素子
４ 制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源となる有機ＥＬ素子に電力を供給する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、有機化合物から成る薄膜の発光層を電極で挟持した構成で、電極間に電圧を供給すると発光する素子である。有機ＥＬ素子は薄型かつ軽量の発光素子が構成でき、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器具への応用が期待できる。従来の有機ＥＬ素子を用いた照明装置として、特許文献１、２に記載されたようなものがある。
【０００３】
この従来例は、図４に示すように、交流電源ＰＳから供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ手段２０と、コンバータ手段２０から供給される直流電流をオン／オフして有機ＥＬ素子１０に順方向の電流を間欠的に供給するスイッチング手段３０と、交流電源ＰＳよりも高いスイッチング周波数でスイッチング手段３０のオン／オフを切り換えさせると共に、スイッチング手段３０のオンデューティー比を制御する制御手段４０とを備えた照明装置であって、ダイヤル等により使用者等が所望の輝度に調整可能な外部調光機構によって、所望の輝度値となるようにオンデューティー比を制御手段４０によって制御し、該オンデューティー比に応じてスイッチング手段３０をオン／オフすることで有機ＥＬ素子１０を点滅発光させている。ここでスイッチング手段３０は交流電源ＰＳよりも高い周波数でスイッチングを行うため、輝度のちらつきを防止すると共に発光寿命を向上させている。また制御手段４０においてオンデューティー比を可変的に制御することで、所望の輝度を得ることができるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−７８８２８号公報
【特許文献２】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】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、コンバータ手段２０はダイオードブリッジＤＢ及び平滑用コンデンサＣ０で構成されており、交流電源ＰＳの出力を整流平滑しているだけで、低電圧で駆動する有機ＥＬ素子１０に必要以上の電圧を供給していた。また、特許文献１には、有機ＥＬ素子１０を複数直列接続することにより、駆動電源電圧が高くても分圧して駆動することができるので、例えば商用電源をそのまま電圧変換することなく用いることができるとの記載があるが、この場合、有機ＥＬ素子１０の個数によって有機ＥＬ素子１つ当たりの印加電圧が変動するために、有機ＥＬ素子１０の駆動に適した電圧を供給することが困難であった。更に、駆動電源電圧によって用いることのできる有機ＥＬ素子１０の個数が決定されるため、有機ＥＬ素子１０の個数を任意に変更することができず、したがって発光量を変更することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為されたもので、有機ＥＬ素子の駆動に適した電圧を容易に供給することのできる点灯装置並びに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】
【０００６】
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電力を供給する点灯装置であって、交流電源に接続されて発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧よりも実効値の高い交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する直流変換手段と、直流変換手段の出力と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部に印加する極性反転手段と、発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、極性反転手段は、回路の接続を開閉するスイッチング素子を２つ直列に接続した直列回路を２つ並列に直流変換手段の出力端に接続して成り、各直列回路におけるスイッチング素子間に発光部の両端が接続されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の点灯装置と、発光部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、発光部は、有機ＥＬ素子とインダクタンスを直列に接続した直列回路を複数並列に接続して成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は４の発明において、発光部は、一対の有機ＥＬ素子を互いに逆向きに並列に接続したものを一組として一乃至複数組備えて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、直流変換手段の出力と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部に印加する極性反転手段と、発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段を制御する制御手段とを備えたので、有機ＥＬ素子の駆動電圧を容易に供給することができる。また、有機ＥＬ素子の個数に依らず各有機ＥＬ素子に個別に駆動電圧を供給することができるので、任意の数の有機ＥＬ素子を用いることができ発光部の発光量を調節することができる。さらに駆動電圧と逆極性の電圧を交互に印加することで有機ＥＬ素子の寿命を長くすることができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、極性反転手段は、回路の接続を開閉するスイッチング素子を２つ直列に接続した直列回路を２つ並列に直流変換手段の出力端に接続して成り、各直列回路におけるスイッチング素子間に発光部の両端が接続されるので、有機ＥＬ素子への駆動電圧及び逆電圧の印加を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２何れか記載の点灯装置を用いて発光部に電力を供給するので、請求項１又は２の発明の効果が得られる照明装置を実現できる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、発光部は、有機ＥＬ素子とインダクタンスを直列に接続した直列回路を複数並列に接続して成るので、発光部への印加電圧の極性が反転する際に生じる突入電流を抑制して有機ＥＬ素子の劣化を防ぐことができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、発光部は、一対の有機ＥＬ素子を互いに逆向きに並列に接続したものを一組として一乃至複数組備えて成るので、駆動電圧及び逆電圧を交互に印加した際に、一対の有機ＥＬ素子の内の何れか一方が常に点灯するために電圧の利用効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本発明の第一の実施形態について図１を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、一乃至複数の有機ＥＬ素子１ａから成る発光部１と、発光部１に電力を供給する点灯装置から成る照明装置であって、点灯装置は、交流電源に接続されて発光部１における有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧よりも実効値の高い交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する直流変換手段２と、直流変換手段２の出力と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部１に印加する極性反転手段３と、発光部１における有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段２を制御する制御手段４とを備えている。
【００１７】
発光部１の有機ＥＬ素子１ａは、規定の方向に直流電圧が印加されることで発光するもので、ここでは直流変換手段２から出力される直流電圧により駆動する。本実施形態の発光部１は、１つの有機ＥＬ素子１ａで構成される場合（図１（ａ）参照）と、一対の有機ＥＬ素子１ａを並列に接続して構成される場合（図１（ｂ）参照）の２つがあり、後者の有機ＥＬ素子１ａは互いに逆向きとなるように構成されている。尚、発光部１の有機ＥＬ素子１ａの個数は１つ又は２つに限定されるものではなく、一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続したものを一組として、複数組で構成されてもよい。
【００１８】
直流変換手段２は、整流回路２ａと降圧コンバータ回路２ｂとから構成されており、交流電源からの交流電圧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降圧コンバータ回路２ｂを用いて所定の大きさの直流電圧に降圧する。降圧コンバータ回路２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑを制御手段４で制御してスイッチング素子のオンデューティー比を変更する、すなわちＰＷＭ制御を行うことで所望の大きさの直流電圧を発光部１の有機ＥＬ素子１ａに供給できるようになっており、本実施形態では、制御手段４は、発光部１の有機ＥＬ素子１ａ１つを駆動させるのに必要な電圧（駆動電圧）Ｖ０を常に出力するようにＰＷＭ制御している。尚、整流回路２ａのダイオードブリッジ、降圧コンバータ回路２ｂの回路構成及び制御手段４によるＰＷＭ制御は周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１９】
極性反転手段３は、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子３ａ〜３ｄで構成され、スイッチング素子３ａ、３ｂを直列に接続したものと、スイッチング素子３ｃ、３ｄを直列に接続したもの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。発光部１は、スイッチング素子３ａ、３ｂの接続点と、スイッチング素子３ｃ、３ｄの接続点との間に接続され、降圧コンバータ回路２ｂの出力の電圧Ｖ０が印加される。スイッチング素子３ａ〜３ｄは、これらを制御する反転制御手段（図示せず）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３ａ〜３ｄのオン／オフを制御することで、発光部１に順方向の電圧Ｖ０及び逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加する。
【００２０】
具体的には、反転制御手段からスイッチング素子３ａ及び３ｄに図１（ｃ）上段に示すようなパルスを供給し、同時にスイッチング素子３ｂ及び３ｃには図１（ｃ）下段に示すようなパルスを供給することで、スイッチング素子３ａ及び３ｄと、スイッチング素子３ｂ及び３ｃとを交互にオン／オフさせる。スイッチング素子３ａ及び３ｄのオン時間と、スイッチング素子３ｂ及び３ｃのオン時間とはほぼ等しくなっている。発光部１が１つの有機ＥＬ素子１ａで構成される場合（図１（ａ）参照）、スイッチング素子３ａ及び３ｄがオン、３ｂ及び３ｃがオフの状態では有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０が印加されて発光し、スイッチング素子３ａ及び３ｄがオフ、３ｂ及び３ｃがオンの状態になると、有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加されて消灯する（図１（ｃ）参照）。
【００２１】
また、発光部１が一対の有機ＥＬ素子１ａを並列に接続して構成される場合（図１（ｂ）参照）、スイッチング素子３ａ及び３ｄがオン、３ｂ及び３ｃがオフの状態では図における上側の有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０が印加されて発光し、前記下側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加されて消灯する。スイッチング素子３ａ及び３ｄがオフ、３ｂ及び３ｃがオンの状態になると、前記上側の有機ＥＬ素子１ａに逆方向の電圧Ｖ０が印加されて消灯し、前記下側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加されて発光する。
【００２２】
ところで、有機ＥＬ素子１ａはその構造から並行平板コンデンサ構造を含むので、電気的にはダイオードと共にコンデンサが並列に接続された状態となっている。このため、有機ＥＬ素子１ａをスイッチングする際に、スイッチング周波数を高くすると有機ＥＬ素子１ａの容量が充電される前に極性が反転し、放電が開始されて十分な発光に至らないという場合が起こりうる。したがって、有機ＥＬ素子１ａの容量を考慮すると、スイッチング周波数は数ｋＨｚ程度以下が望ましい。また、スイッチング周波数が低すぎると、有機ＥＬ素子１ａの点滅が目に付くため、少なくとも商用電源の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の倍以上、より好適には数百Ｈｚ以上が望ましい。
【００２３】
上述のように、降圧コンバータ回路２ｂ（直流変換手段２）が有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧Ｖ０を常に出力するようにしたので、有機ＥＬ素子１ａの個数に依らず各有機ＥＬ素子１ａに駆動電圧Ｖ０を供給することができる。したがって、有機ＥＬ素子１ａの個数を任意に変更して発光部１の発光量を変更することができる。また、有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧と逆極性の電圧を印加することで有機ＥＬ素子１ａの寿命が長くなることが知られており（特許文献２参照）、本実施形態では有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０と逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加するように構成したので、有機ＥＬ素子１ａの寿命を長くすることができる。更に、一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続して発光部１を構成した場合には、常に何れか一方の有機ＥＬ素子１ａが発光するので、印加電圧を効率よく利用することができる。
【００２４】
（実施形態２）
以下、本発明の第二の実施形態について図２を用いて説明する。尚、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０及び逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加すると、図２（ｃ）の上段に示すように、印加電圧の極性が反転する際に有機ＥＬ素子１ａと並列的にコンデンサが存在するために突入電流が流れてしまい、有機ＥＬ素子１ａが劣化する恐れがある。そこで、本実施形態は、図２（ａ）に示すように、複数の有機ＥＬ素子１ａを並列に接続して発光部１が構成され、各有機ＥＬ素子１ａに直列にインダクタンス１ｂを接続している。
【００２６】
上述のように、各有機ＥＬ素子１ａに直列にインダクタンス１ｂを接続したので、図２（ｃ）に示すように、インダクタンス１ｂによって印加電圧の極性反転時に生じる突入電流を抑制して有機ＥＬ素子１ａの劣化を防ぐことができる。また、各有機ＥＬ素子１ａにインダクタンス１ｂをそれぞれ接続しているので、全ての有機ＥＬ素子１ａに対して一つのインダクタンス１ｂを用いる場合と比べてインダクタンス１ｂを小さくすることができる。尚、発光部１は図２（ｂ）に示すように、一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続し、各有機ＥＬ素子１ａと直列にインダクタンス１ｂを接続したものを一組として複数組を並列に接続して構成されてもよい。
【００２７】
（実施形態３）
以下、本発明の第三の実施形態について図３を用いて説明する。尚、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本実施形態は、降圧コンバータ回路２ｂの出力端に２つのコンデンサＣ１、Ｃ２が直列に接続されており、降圧コンバータ回路２ｂが有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧Ｖ０の倍の電圧２Ｖ０を出力するように制御手段４によって制御している。また、極性反転手段３は、２つのスイッチング素子３ａ、３ｂを直列に接続して成り、降圧コンバータ回路２ｂのコンデンサＣ１、Ｃ２の直列回路と並列に接続されている。発光部１は一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続したものと、インダクタンス１ｂとを直列に接続して成り、コンデンサＣ１、Ｃ２に挟まれた点と、スイッチング素子３ａ、３ｂに挟まれた点との間に接続されている。
【００２９】
極性反転手段３の反転制御手段は、スイッチング素子３ａ、３ｂが交互にオン／オフするように制御しており、各々のオン時間はほぼ等しくなっている。したがって、スイッチング素子３ａがオン、３ｂがオフの状態では、コンデンサＣ１に出力される電圧Ｖ０が発光部１に印加され、図３における上側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加されて前記下側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加される。スイッチング素子３ａがオフ、３ｂがオンの状態になると、コンデンサＣ２に出力される電圧Ｖ０が発光部１に印加され、前記上側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加されて前記下側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加される。
【００３０】
上述のように構成することで、２つのスイッチング素子３ａ、３ｂのオン／オフの制御でも有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０及び逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加することができるので、極性反転手段３の回路構成を簡単にすることができ、またスイッチング制御も容易となる。さらに一対の有機ＥＬ素子１ａに対してインダクタンス１ｂを直列に接続しているので、電圧の極性反転時の突入電流を抑制することができる。
【００３１】
（実施形態４）
以下、本発明の第三の実施形態について図４を用いて説明する。尚、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施形態は、降圧コンバータ回路２ｂが有機ＥＬ素子１ａの駆動電圧Ｖ０の倍の電圧２Ｖ０を出力するように制御手段４によって制御しており、降圧コンバータ回路２ｂの出力端には、極性反転手段３としてスイッチング素子３ａ、３ｂを直列に接続したものが接続されており、スイッチング素子３ｂには、発光部１とコンデンサＣ３の直列回路が並列に接続されている。発光部１は、一対の有機ＥＬ素子１ａを互いに逆向きに並列に接続したものと、インダクタンス１ｂとを直列に接続して成る。
【００３３】
極性反転手段３の反転制御手段は、スイッチング素子３ａ、３ｂが交互にオン／オフするように制御しており、各々のオン時間はほぼ等しくなっている。したがって、コンデンサＣ３には電圧Ｖ０が出力され、スイッチング素子３ａがオン、３ｂがオフの状態では、図４における上側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加されて前記下側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加される。スイッチング素子３ａがオフ、３ｂがオンの状態になると、コンデンサＣ３に出力される電圧Ｖ０が発光部１に印加され、前記上側の有機ＥＬ素子１ａには逆方向の電圧Ｖ０が印加されて前記下側の有機ＥＬ素子１ａには順方向の電圧Ｖ０が印加される。
【００３４】
上述のように構成することで、２つのスイッチング素子３ａ、３ｂのオン／オフの制御でも有機ＥＬ素子１ａに順方向の電圧Ｖ０及び逆方向の電圧Ｖ０を交互に印加することができるので、極性反転手段３の回路構成を簡単にすることができ、またスイッチング制御も容易となる。さらに一対の有機ＥＬ素子１ａに対してインダクタンス１ｂを直列に接続しているので、電圧の極性反転時の突入電流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一の実施形態の照明装置を示す図で、（ａ）は有機ＥＬ素子が１つの場合を示す回路図で、（ｂ）は一対の有機ＥＬ素子を互いに逆向きに並列に接続した場合を示す回路図で、（ｃ）は極性反転手段のスイッチング動作と有機ＥＬ素子に印加される電圧との関係を示す波形図である。
【図２】本発明の第二の実施形態の照明装置を示す図で、（ａ）は有機ＥＬ素子を全て同方向に並列に接続した場合の回路図で、（ｂ）は一対の有機ＥＬ素子を互いに逆方向にして複数組並列に接続した場合の回路図で、（ｃ）はインダクタンスの効果を示す説明図である。
【図３】本発明の第三の実施形態の照明装置を示す回路図である。
【図４】本発明の第四の実施形態の照明装置を示す回路図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子を用いた照明装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 発光部
１ａ 有機ＥＬ素子
１ｂ インダクタンス
２ 直流変換手段
２ａ 整流回路
２ｂ 降圧コンバータ回路
３ 極性反転手段
３ａ〜３ｄ スイッチング素子
４ 制御手段
【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電力を供給する点灯装置であって、交流電源に接続されて発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧よりも実効値の高い交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する直流変換手段と、直流変換手段の出力と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部に印加する極性反転手段と、発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記極性反転手段は、回路の接続を開閉するスイッチング素子を２つ直列に接続した直列回路を２つ並列に直流変換手段の出力端に接続して成り、各直列回路におけるスイッチング素子間に発光部の両端が接続されることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の点灯装置と、前記発光部とを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
前記発光部は、有機ＥＬ素子とインダクタンスを直列に接続した直列回路を複数並列に接続して成ることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
前記発光部は、一対の有機ＥＬ素子を互いに逆向きに並列に接続したものを一組として一乃至複数組備えて成ることを特徴とする請求項３又は４記載の照明装置。
【請求項１】
一乃至複数の有機ＥＬ素子から成る発光部に電力を供給する点灯装置であって、交流電源に接続されて発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧よりも実効値の高い交流電圧を所望の直流電圧に変換して出力する直流変換手段と、直流変換手段の出力と同極性及び逆極性の直流電圧を交互に発光部に印加する極性反転手段と、発光部における有機ＥＬ素子の駆動電圧とほぼ等しい直流電圧を出力するように直流変換手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記極性反転手段は、回路の接続を開閉するスイッチング素子を２つ直列に接続した直列回路を２つ並列に直流変換手段の出力端に接続して成り、各直列回路におけるスイッチング素子間に発光部の両端が接続されることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の点灯装置と、前記発光部とを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
前記発光部は、有機ＥＬ素子とインダクタンスを直列に接続した直列回路を複数並列に接続して成ることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
前記発光部は、一対の有機ＥＬ素子を互いに逆向きに並列に接続したものを一組として一乃至複数組備えて成ることを特徴とする請求項３又は４記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１２２９７９（Ｐ２００７−１２２９７９Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１１９７１（Ｐ２００５−３１１９７１）
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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