特許 5900980 発光素子故障検出器及び発光素子故障検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5900980

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月6日

(54)【発明の名称】発光素子故障検出器及び発光素子故障検出方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/08 20060101AFI20160324BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20160324BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20160324BHJP

   H05B 37/02 20060101ALI20160324BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/08

   H05B33/14 A

   H01L33/00 K

   H05B37/02 J

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-522963(P2013-522963)

(86)(22)【出願日】2012年6月28日

(86)【国際出願番号】JP2012066610

(87)【国際公開番号】WO2013005652

(87)【国際公開日】20130110

【審査請求日】2013年12月24日

(31)【優先権主張番号】特願2011-148536(P2011-148536)

(32)【優先日】2011年7月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】300022353

【氏名又は名称】ＮＥＣライティング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】岩切 敏哉

【審査官】 越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０１６４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１１０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２３１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２７０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３３／０８

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子と、該発光素子への電流供給路と、該電流供給路を介して前記発光素子に電流を供給する定電流回路と、前記定電流回路が前記発光素子への電流供給を停止した場合に前記発光素子及びその両電極間に接続する部位に蓄積する電荷を放電する放電路と、を備える発光素子回路中の前記発光素子の短絡を検出する発光素子故障検出器において、
前記電流供給路の、前記放電路とは重複していない部位に配置され、前記定電流回路が前記発光素子に供給する電流を瞬断する電流瞬断回路と、
前記発光素子のアノードとカソードとの間の前記瞬断の期間の電圧Ｖｆを測定対象として出力を得る電圧検出部と、
前記出力から短絡の有無を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする発光素子故障検出器。

【請求項2】

所定の直流電圧を発生し、前記電圧検出部の入力端子の一方に接続される直流電源を備え、
前記直流電圧は、前記入力端子間の電位差が、前記電圧Ｖｆから前記直流電圧の絶対値が差し引かれた電圧に等しくなる極性を有し、
前記出力は、前記入力端子間の電位差が、前記電圧Ｖｆから前記直流電圧の絶対値が差し引かれた電圧に等しい場合の出力であり、
前記判定部は、前記出力の符号により短絡の有無を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子故障検出器。

【請求項3】

前記電流瞬断回路は、
前記定電流回路から前記発光素子への電流の供給と停止とを切り換えるスイッチ部と、
該スイッチ部の前記切り換えを制御するスイッチ制御部と、を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子故障検出器。

【請求項4】

前記発光素子回路は、設定された調光レベルに基づきパルス幅を設定し、該設定したパルス幅のパルス列からなるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、該ＰＷＭ信号生成部で生成された前記ＰＷＭ信号を受け、該ＰＷＭ信号と同じパターンのパルス列からなるＰＷＭ制御信号を出力する駆動回路と、前記電流供給路に設置され、前記ＰＷＭ制御信号を入力し、該ＰＷＭ制御信号により、前記発光素子への電流の供給と停止とを切り換える電流制御スイッチと、を更に備え、
前記ＰＷＭ信号生成部は、前記パルス列から所定の周期で少なくとも１パルス以上のパルスを連続して除いて前記ＰＷＭ信号を生成し、該生成されたＰＷＭ信号を前記駆動回路に供給し、
前記放電路と異なる前記電流供給路に設置された前記電流制御スイッチは、前記スイッチ部を兼用し、
パルスの存在しない期間を前記電流を瞬断した期間とすることにより、前記ＰＷＭ信号生成部と前記駆動回路が前記スイッチ制御部を兼用する、
ことを特徴とする請求項３に記載の発光素子故障検出器。

【請求項5】

前記ＰＷＭ信号生成部は、前記設定されたパルス幅と、あらかじめ設定された前記瞬断の期間とから前記連続して除くパルスの数を選択する、
ことを特徴とする請求項４に記載の発光素子故障検出器。

【請求項6】

前記発光素子は、有機ＥＬ素子である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光素子故障検出器。

【請求項7】

前記発光素子は、ＬＥＤ素子である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光素子故障検出器。

【請求項8】

発光素子と、該発光素子への電流供給路と、該電流供給路を介して前記発光素子に電流を供給する定電流回路と、前記定電流回路が前記発光素子への電流供給を停止した場合に前記発光素子及びその両電極間に接続する部位に蓄積する電荷を放電する放電路と、を備える発光素子回路中の前記発光素子の短絡を検出する発光素子故障検出方法において、
前記電流供給路の、前記放電路とは重複していない部位で、前記定電流回路が前記発光素子に供給する電流を瞬断する電流瞬断ステップと、
前記発光素子のアノードとカソードとの間の前記瞬断の期間の電圧Ｖｆを測定対象として出力を得る電圧検出ステップと、
前記出力から短絡の有無を判定する判定ステップと、
を備えることを特徴とする発光素子故障検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子の故障を検出する発光素子故障検出器及び発光素子故障検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機ＥＬ素子）を照明装置の光源として使用することが提案されている。

【0003】

有機ＥＬ素子が短絡した場合、有機ＥＬ素子のアノード／カソード間のインピーダンスに応じた電圧Ｖｆが、アノード／カソード間にかかる。この電圧Ｖｆは正常な状態の有機ＥＬのアノード／カソード間の電圧よりも低い。

【0004】

特許文献１に記載されている故障検出手段は、有機ＥＬ素子のアノード電極の電位Ｖｆを測定する。アノード電極の電位Ｖｆが基準電圧より低い場合、特許文献１の故障検出手段は、有機ＥＬ素子の短絡故障を検出する。

【0005】

また、有機ＥＬ素子が短絡した場合、有機ＥＬ素子のアノード／カソード間のインピーダンスが低下するため、有機ＥＬ素子に流れる電流が増加する。

【0006】

特許文献２に記載されている故障検出手段は、有機ＥＬ素子に直列に接続した抵抗の電圧を測定する。電流の増加は、測定した電圧から検出できる。したがって、特許文献２の故障検出手段は、測定した電圧が所定の閾値を超えた場合、短絡故障を検出する。

【0007】

発光素子の短絡故障は、発光素子のアノード／カソード間の電圧Ｖｆ（出力電圧）の測定により、検出できる。

【0008】

特許文献３に記載されている回路保護部（故障検出手段）は、第１比較部と第２比較部とを備える。第１比較部は、ＬＥＤ（ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）の出力電圧が第１基準電圧より大きい場合、ハイレベルの電圧を出力する。また、第１比較部は、ＬＥＤの出力電圧が第１基準電圧より小さい場合、ローレベルの電圧を出力する。第２比較部は、第１比較部の出力電圧と第２基準電圧とを比較する。第２比較部は、その結果に応じてローレベル又はハイレベルの電圧を出力する。回路保護部は第１比較部、第２比較部の出力電圧から短絡故障を検出する。

【0009】

上記の故障検出手段は、発光素子のアノード／カソード間電圧Ｖｆ、又はＶｆに関連する電圧を測定する。そして、測定した電圧と基準電圧から、発光素子の短絡故障を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００９−２２３１４５号公報

【特許文献2】特開２００７−２２７０９４号公報

【特許文献3】特開２０１１−０７７０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

発光素子のアノード／カソード間電圧Ｖｆは、素子のＶ−Ｉ特性、経時変化、環境温度等により異なる。また、発光素子の電圧Ｖｆは、短絡した発光素子のアノード／カソード間のインピーダンスによっても変化する。

【0012】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、発光素子の電圧Ｖｆのばらつき、変化、変動等に影響されずに短絡故障を検出できる発光素子故障検出器及び発光素子故障検出方法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】

【0013】

前記の目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る発光素子故障検出器は、
発光素子と、該発光素子への電流供給路と、該電流供給路を介して前記発光素子に電流を供給する定電流回路と、前記定電流回路が前記発光素子への電流供給を停止した場合に前記発光素子及びその両電極間に接続する部位に蓄積する電荷を放電する放電路と、を備える発光素子回路中の前記発光素子の短絡を検出する発光素子故障検出器において、
前記電流供給路の、前記放電路とは重複していない部位に配置され、前記定電流回路が前記発光素子に供給する電流を瞬断する電流瞬断回路と、
前記発光素子のアノードとカソードとの間の前記瞬断の期間の電圧Ｖｆを測定対象として出力を得る電圧検出部と、
前記出力から短絡の有無を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする。

【0014】

本発明の第２の観点に係る発光素子故障検出方法は、
発光素子と、該発光素子への電流供給路と、該電流供給路を介して前記発光素子に電流を供給する定電流回路と、前記定電流回路が前記発光素子への電流供給を停止した場合に前記発光素子及びその両電極間に接続する部位に蓄積する電荷を放電する放電路と、を備える発光素子回路中の前記発光素子の短絡を検出する発光素子故障検出方法において、
前記電流供給路の、前記放電路とは重複していない部位で、前記定電流回路が前記発光素子に供給する電流を瞬断する電流瞬断ステップと、
前記発光素子のアノードとカソードとの間の前記瞬断の期間の電圧Ｖｆを測定対象として出力を得る電圧検出ステップと、
前記出力から短絡の有無を判定する判定ステップと、
を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、発光素子の電圧Ｖｆのばらつき、変化、変動等に影響されずに短絡故障を検出できる発光素子故障検出器及び発光素子故障検出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態１に係る発光素子故障検出器を備える発光素子回路の構成を示すブロック図である。

【図2A】実施形態１の発光素子故障検出器が正常な状態の発光素子を備える場合の発光素子故障検出器の動作を示す図である。

【図2B】実施形態１の発光素子故障検出器が短絡した発光素子を備える場合の発光素子故障検出器の動作を示す図である。

【図3A】従来の発光素子故障検出器の閾値の設定を示す図である。

【図3B】実施形態１の発光素子故障検出器の閾値の設定を説明するための図である。

【図4】実施形態１の発光素子故障検出処理を示すフローチャートである。

【図5】実施形態１の発光素子故障検出器の変形例を備える発光素子回路の構成を示すブロック図である。

【図6】実施形態２の発光素子故障検出器を備える発光素子回路の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る発光素子故障検出器を含む発光素子回路の構成を示す。発光素子回路は、発光素子１と、発光素子１に所定の電流を供給する定電流回路２と、定電流回路２に電力を供給する交流電源３と、発光素子１の短絡を検出する発光素子故障検出器４とを備える。また、発光素子故障検出器４は、電流瞬断回路５と、故障検出部６とを備える。

【0018】

発光素子回路では、静電容量が発光素子１と並列に接続されるとみなされる。コンデンサ７は、この静電容量を示す（図１）。また、ダイオード８が、コンデンサ７及び発光素子１に並列に接続される。さらに、コイル９が、コンデンサ７及び発光素子１と、ダイオード８とを接続する電路の少なくとも一方に接続される。ダイオード８は、並列に接続された発光素子１の極性とは逆向きの極性で配置される。コンデンサ７と、発光素子１と、コイル９と、ダイオード８とは、放電路を形成する。この放電路は、発光素子１への電流供給が停止した場合に、発光素子１とコンデンサ７とが蓄積する電荷を放電する。なお、コイル９は抵抗でもよい。

【0019】

抵抗１０は発光素子１に直列に接続される。定電流回路２は、抵抗１０を介して発光素子１に電流を供給する。

【0020】

電流瞬断回路５は、スイッチ部５０とスイッチ制御部５１とを備える。スイッチ部５０は、電流の供給と停止の切り換えにより、電流を瞬断する。スイッチ制御部５１は、スイッチ部５０の切り換えを制御することにより、電流の瞬断を制御する。

【0021】

スイッチ部５０は、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される。スイッチ部５０は、定電流回路２から発光素子１への電流供給路上であって、放電路とは異なる位置に配置される。

【0022】

スイッチ制御部５１は、所定のタイミングでスイッチ部５０にＯＮ／ＯＦＦ切り換え信号を出力する。スイッチ部５０がＦＥＴの場合、スイッチ制御部５１は切り換え信号をＦＥＴのゲート電極に出力する。

【0023】

故障検出部６は、電圧検出部６０と、直流電源６１と、判定部６２とを備える。電圧検出部６０は、２つの入力端子を有し、両端子間に印加された電圧に比例する信号を出力する。直流電源６１は、電圧検出部６０の２つの入力端子の一方に接続され、その一方の入力端子に直流電圧である基準電圧Ｖｃを出力する。判定部６２は、電圧検出部６０の出力を受け、その出力に基づいて短絡故障の有無を判定する。

【0024】

電圧検出部６０は、例えば差動増幅器で構成される。電圧検出部６０は、発光素子１のアノード／カソード間の電圧Ｖｆを検出対象として、電圧Ｖｆから固定値である基準電圧Ｖｃを差し引いた電圧を入力とした場合の検出結果を出力する。図１では、電圧検出部６０の２入力端子の一方には直流電源６１が直列に接続されている。また、一方の入力端子は、直流電源６１を介して発光素子１のカソードと接続されている。２入力端子の他方は発光素子１のアノードと接続される。基準電圧Ｖｃの極性は、図１に示す例では入力端子側が正極、カソード側が負極である。これにより、電圧検出部６０の２入力端子間にはＶｆ−Ｖｃの電圧が印加される。

【0025】

判定部６２は、電圧検出部６０からの出力を入力している。また、判定部６２は、その出力から短絡故障の有無を判定する。判定部６２は、短絡故障が発生していると判定すると、制御信号を定電流回路２に出力する。定電流回路２はこの制御信号を入力し、これにより発光素子１への電流供給を停止する。

【0026】

図２Ａおよび図２Ｂは、実施形態１の発光素子故障検出器４の動作を示す。特に、図２Ａは、正常な状態の発光素子１のアノード／カソード間の電圧Ｖｆの時間変化を示す。また、図２Ｂは、短絡した発光素子１に対して電流が瞬断した場合の、発光素子１に流れる電流と発光素子１のアノード／カソード間の電圧Ｖｆの時間変化を示す。

【0027】

正常な状態の発光素子１のアノード／カソード間電圧ＶｆをＶｆｎと仮定する。電流が瞬断した場合、図２Ａに示すように、電圧ＶｆはＶｆｎからＶｆｎ_０へわずかに低下する。すなわち、電圧Ｖｆは急速に０Ｖに低下しない。これは、コンデンサ７及び発光素子１が蓄積する電荷が放電路を介して放電される時定数が大きいためである。なお、正常な状態は、短絡が生じていない状態を指す。

【0028】

一方、発光素子１が短絡した場合、発光素子１は等価回路として、小さな抵抗値を有する抵抗に置き換えできる。したがって、発光素子１の電圧ＶｆはＶｆｎよりも小さいＶｆａに低下する。また、短絡した発光素子１においては、放電時定数が小さいため、図２Ｂに示すように、発光素子１の電圧Ｖｆは電流の瞬断により０Ｖに急減する。

【0029】

瞬断の期間は、短絡した発光素子１において、電圧Ｖｆが０Ｖに低下する時間以上、且つ、瞬断による発光素子１の発光停止が観察者に認識されない時間に設定する。この瞬断の期間はあらかじめ計算又は試行により求められる。なお、発光素子１の発光停止が観察者に認識されない瞬断では、正常な状態の発光素子１の電圧Ｖｆは０Ｖにまで低下しない。

【0030】

従って、短絡故障検出の閾値はＶｆｎ_０よりも小さく、０Ｖよりも大きく設定される。電流の瞬断により、電圧Ｖｆが閾値以下に低下した場合、発光素子故障検出器４は短絡を検出する。すなわち、判定部６２は短絡故障が発生していると判定する。

【0031】

閾値の設定について従来例と比較して説明する（図３Ａ、図３Ｂ）。従来例においては、図３Ａに示すように、閾値は、ＶｆｎとＶｆａの間に設定される。そして、従来の発光素子故障検出器はＶｆが閾値以下であるかどうかにより短絡を検出していた。Ｖｆｎは、発光素子１のＶ−Ｉ特性のばらつき、温度変化、経年変化等により大きく変動する。また、Ｖｆａは短絡した発光素子１の抵抗成分に依存するので、Ｖｆａは、短絡の状態により大きく変動する。したがって、閾値は、Ｖｆｎとｆａの変動を予測した後、どちらの変動の範囲にも属さない範囲Ｗ内に設定される。この範囲Ｗは狭いため、閾値の設定は難しい。

【0032】

一方、本実施形態において電流が瞬断した場合、正常な状態の発光素子１の電圧ＶｆはＶｆｎ_０にわずかに低下する。本実施形態において電流が瞬断した場合、短絡した発光素子１の電圧Ｖｆは０Ｖに急激に低下する。図３Ｂに示すように、Ｖｆｎ_０は、発光素子１のＶ−Ｉ特性のばらつき、温度変化、経年変化等により変動するので、閾値は、Ｖｆｎ_０の変動の下限よりも小さく、且つ０Ｖよりも大きく設定される（図３Ｂ）。この範囲Ｗ_０は、従来例の範囲Ｗに比べ、非常に広い。なお、０Ｖよりも大きい値とは、実用的には、０Ｖに裕度Δを加えた値よりも大きいことを指す。裕度Δは、正値であればよい。例えば、裕度Δは、電圧Ｖｆが０Ｖ近傍で有する揺らぎ幅の１／２に設定される。

【0033】

上述のような閾値の設定により、発光素子故障検出器４は、電流遮断により発光素子１のアノード／カソード間の電圧Ｖｆが、閾値よりも小さい場合を短絡故障として検出できる。

【0034】

図１に示す発光素子故障検出器４の動作を具体的に説明する。発光素子１は、定電流回路２が供給する電流により発光し、照明装置や表示装置等に利用される。

【0035】

電流瞬断回路５は発光素子１に供給される電流を、放電路ではない電流供給路で瞬断する。瞬断の期間は、既に説明したとおりに設定される。

【0036】

図１において、基準電圧Ｖｃを閾値に設定する。電圧検出部６０は、発光素子１の両電極間の電圧Ｖｆから基準電圧Ｖｃを差し引いた電圧を入力として測定する。短絡故障の発生は、電流が瞬断した場合、電圧Ｖｆが基準電圧Ｖｃよりも小さくなるかどうかにより判断される。図１の場合、判定部６２は、電流が瞬断した場合、電圧検出部６０の２入力端子間の入力電圧の符号により、すなわち電圧検出部６０の出力の符号により、短絡故障の発生を判定する。符号の判定には、判定基準として０を設定する。判定部６２は、電圧検出部６０の出力とこの判定基準との大小関係を判定する。電圧検出部６０の入出力の符号が同じに設計されている場合は（以下ではこれを前提とするが、入出力の符号が反転する場合は、正負を逆にして判定すればよい）、電圧検出部６０の出力が負であれば短絡故障が発生していると判定する。この場合の判定基準０による判定は、電圧Ｖｆが閾値としての基準電圧Ｖｃより小さいかどうかの判定と等価である。

【0037】

判定部６２は短絡故障が発生していると判定すると、例えば、定電流回路２に対して、発光素子１への電流供給を停止する制御信号を出力する。

【0038】

図４は、発光素子故障検出処理のフローチャートを示す。

【0039】

交流電源３がＯＮ状態にされる。これにより、定電流回路２は発光素子１への電流を供給する。電流が供給された発光素子１は発光を開始する（ステップＳ１）。

【0040】

次に、電流瞬断回路５は、所定のタイミングで発光素子１への電流供給を瞬断する（ステップＳ２）。電圧検出部６０は、発光素子１のアノード／カソード間電圧Ｖｆの測定を行う（ステップＳ３）。ただし、図１の例では、電圧検出部６０は電圧Ｖｆから基準電圧Ｖｃを差し引いた電圧を入力としてその測定結果を出力として得る。次に、判定部６２は、電圧検出部６０の出力が判定基準０よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ４）。電圧検出部６０の出力が判定基準０よりも小さければ、すなわち、出力の符号が負の場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）は、短絡故障が発生していると判定される。この判定により、例えば定電流回路２をＯＦＦにして発光素子１への電流供給を停止する等の短絡に対処する処置を実施される（ステップＳ５）。これにより、発光素子故障検出処理は終了する。電圧検出部６０の出力が判定基準０以上であれば、すなわち、出力の符号が正又は０の場合（ステップＳ４；ＮＯ）、判定部６２は、発光素子１が正常であると判定する。この判定により、ステップＳ２に戻り、それぞれの構成要素が発光素子故障検出処理を繰り返す。なお、短絡に対処する処置とは、例えば定電流回路２をＯＦＦにして発光素子１への電流供給を停止する以外に、又はその電流供給を停止するとともに、短絡故障の発生を知らせる表示を行う、又は警報を鳴らすなどが考えられる。

【0041】

図３Ｂに示す閾値（基準電圧Ｖｃ）の設定が可能な範囲Ｗ_０は、図３Ａに示す従来の閾値の設定が可能な範囲Ｗに比べると広い。また、範囲Ｗ_０の下限は、変動を考慮する必要のなく、０Ｖよりも大きければよい。従って、閾値を裕度Δ以上で０Ｖ近傍に設定することにより、事実上Ｖｆｎ_０の変動幅を考慮せずに、換言すれば素子毎のＶ−Ｉ特性、経時変化、環境温度等のばらつきや変動を考慮せずに、また、短絡故障の程度を考慮せずに、短絡故障検出の基準となる閾値（ここでは基準電圧Ｖｃ）を設定することができると言える。

【0042】

なお、直流電源６１は、電圧検出部６０の図１に示す入力端子ではなく他方の入力端子に接続しても良い。ただし、この場合は、直流電源６１は、電圧検出部６０のアノード側の電位が基準電圧Ｖｃだけ低くなるように、図１の場合とは逆極性の電圧を印加する。このようにすれば、電圧検出部６０の出力は図１に示す構成の場合と同様となる。

【0043】

判定部６２は、電圧検出部６０に含めても良い。例えば、電圧検出部６０は、その２入力端子間の入力電圧が負値となる場合のみ所定の出力を出す。

【0044】

また、判定部６２は、必ずしも故障検出部６に含まれている必要はない。例えば、電圧検出部６０から負の出力が定電流回路２に入力された場合、定電流回路２がＯＦＦになるように設計されていてもよい。かかる設計では、判定部６２は実質的には定電流回路２に内蔵されていることになる。この場合、図４に示すフローチャートのステップＳ４は実質的には定電流回路２の中で実行されることになる。

【0045】

さらに、スイッチ部５０をＦＥＴで構成する例を示したが、高速に電流のＯＮ／ＯＦＦ切り換えができるものであれば、これに限定されず、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチから構成してもよい。

【0046】

図５に実施形態１に係る発光素子故障検出器４の変形例を示す。図１に示す発光素子故障検出器４と異なる点は故障検出部６の構成である。この変形例では、直流電源６１を使用せず、電圧検出部６０の２つの入力端子は発光素子１のアノードとカソードにそれぞれ直接接続される。また、判定部６２は、電圧検出部６０の出力の符号を判定するのではなく、電圧検出部６０の出力が０とは異なる判定基準εよりも小さいかどうかを判定する。すなわち、判定部６２は、電圧検出部６０の出力が判定基準εよりも小さいと判定すれば、短絡故障が発生したと判定し、短絡故障発生時のあらかじめ定められた処理を実行する。判定部６２は、電圧検出部６０の出力が判定基準ε以上と判定すれば、短絡故障が発生しておらず、正常と判定する。なお、判定基準εは、実施形態１との対比で言えば、電圧検出部６０の２入力端子間に基準電圧Ｖｃを入力した場合の出力に相当する値である。従って、判定部６２によるこの判定は、電圧Ｖｆが閾値である基準電圧Ｖｃよりも小さいかどうかを判定することと等価である。この変形例においても、電圧検出部６０又は定電流回路２は、判定部６２を含むように構成されてもよい。

【0047】

複数個の発光素子１を直列接続して使用した場合、発光素子回路に電流瞬断回路５を設置してもよい。この場合、各発光素子１のアノード／カソード間にそれぞれ故障検出部６を設置することができる。これにより、いずれかの発光素子１で短絡故障が発生した場合、これを検出することができる。また、その検出結果に基づいて、例えば、定電流回路２をＯＦＦにし、複数個の発光素子１全体に対する電流の供給を停止することができる。このような措置を講ずることにより、他の正常な発光素子１に過剰な電圧がかからないので、故障が誘発されることを防止することができる。なお、短絡故障を検出した場合の措置は、これに限定されることはなく、あらかじめ定められた内容に従って各種措置を講じることもできる。

【0048】

このように、実施形態１に係る発光素子故障検出器４及び発光素子故障検出方法によれば、短絡故障検出の基準となる閾値（または基準電圧Ｖｃ）は、発光素子１のアノード／カソード間電圧Ｖｆのばらつき、変化、変動等に影響されずに設定される。したがって、本実施形態によれば、発光素子１のアノード／カソード間電圧Ｖｆのばらつき、変化、変動等に影響されずに短絡故障を検出できる発光素子故障検出器４及び発光素子故障検出方法を提供することができる。

【0049】

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る発光素子故障検出器４を備える発光素子回路の構成例を示す。本実施形態においては、発光素子回路は、発光素子１の調光制御にＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を使用する。

【0050】

ＰＷＭ制御においては所定周波数のパルス列が発光素子１に供給される。発光素子１の調光は、供給されるパルスのパルス幅により制御される。

【0051】

本実施形態の発光素子回路は、ＰＷＭ調光回路１１を備える。ＰＷＭ調光回路１１は、電流制御スイッチ１１０と調光レベル設定部１１１とＰＷＭ信号生成部１１２と駆動回路１１３とを備える。電流制御スイッチ１１０は、放電路とは異なる発光素子１への電流供給路に設置される。また、電流制御スイッチ１１０は、発光素子１への電流供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。電流制御スイッチ１１０は、例えば、ＦＥＴで構成される（図５）。調光レベル設定部１１１は、発光素子１の調光レベルを設定する。ＰＷＭ信号生成部１１２は、設定された調光レベルからパルス幅を選択する。ＰＷＭ信号生成部１１２は、選択されたパルス幅を有する所定周波数のパルス列（ＰＷＭ信号）を生成する。駆動回路１１３は、ＰＷＭ信号に従って、電流制御スイッチ１１０による電流供給のＯＮ／ＯＦＦを制御する。その他の構成は実施形態１と同じである。

【0052】

実施形態２では、実施形態１における電流瞬断回路５はＰＷＭ調光回路１１の一部で構成される。具体的には、電流制御スイッチ１１１は、実施形態１におけるスイッチ部５０を兼用する。また、ＰＷＭ信号生成部１１２と駆動回路１１３とが、実施形態１におけるスイッチ制御部５１を兼用する。

【0053】

実施形態２は、ＰＷＭ信号生成部１１２が、所定の周期でパルス列の一部を連続して間引いてパルス列を生成することを特徴とする。例えば、Ｎパルス当たり１パルス又は複数のパルスがパルス列から連続して間引かれる。この間引きにより生じるパルスの存在しない期間が実施形態１における電流の瞬断の期間に相当する。

【0054】

実施形態２では、電流が発光素子１にパルス列で供給されるため、電流の瞬断が絶えず起こる。従って、パルス列に応じて電圧の低下も絶えず生じる。しかし、パルス列が連続している場合、瞬断の期間は非常に短いので、電圧Ｖｆが０Ｖまで急激に低下しない。ＰＷＭ信号生成部１１２は、発光素子１が短絡した状態において、電圧Ｖｆが０Ｖまで低下する時間とパルス幅から、連続して間引くパルス数を選択する。瞬断の期間の設定は実施形態１と同様である。パルス幅は、ＰＷＭ信号生成部１１２により、調光レベルに応じて選択される。

【0055】

本実施形態の動作は、瞬断の方法を除き、実施形態１と同様である。図４のフローチャートのステップＳ２の「所定のタイミングで電流供給の瞬断を実行する」という処理内容を、実施形態２では、「所定のタイミングでパルス列からパルスを間引くことにより電流供給の瞬断を実行する」という内容に変更すれば図４のフローチャートは実施形態２でも成立する。

【0056】

実施形態２によれば、ＰＷＭ信号生成部１１２は所定の周期でパルスを間引いたパルス列を生成する。この間引かれたパルス列を発光素子１に供給することにより、ＰＷＭ信号生成部１１２と駆動回路１１３とが、実施形態１におけるスイッチ制御部５１の機能を兼ね備える。また、電流制御スイッチ１１０は実施形態１におけるスイッチ部５０の機能を兼ね備える。実施形態２によれば、新たなハードウェアの追加なしに、電流瞬断回路５を実現できる。本実施形態における発光素子故障検出器４は実施形態１に記載の効果と同様の効果を奏する。

【0057】

なお、図６に示す故障検出部６の構成は、図５に示す故障検出部６の構成に置き換えてもよい。

【0058】

この発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

【0059】

例えば、図示した回路構成は例示であり、同様の機能が得られるならば、任意に変更可能である。

【0060】

発光素子故障検出器４をＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリなどから構成することもできる。この場合、ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムを実行して上述の発光素子故障検出処理を実行することができる。

【0061】

さらに、発光素子１は、有機ＥＬ素子の他に、ＬＥＤ（ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）素子であってもよい。

【0062】

さらに、所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ切り換え信号を出力するスイッチ制御部５１、またはＰＷＭ調光回路１１のＰＷＭ調光機能を利用して、電流を瞬断したが、他の構成により、発光素子１に流れる電流を瞬断してもよい。また、電流が発光素子１に流れないように、発光素子回路の電流供給路にバイパス手段を設けて、バイパスさせてもよい。

【0063】

さらにまた、発光素子１のアノード／カソード間の電圧Ｖｆを、発光素子１に並列に接続された差動増幅器からなる電圧検出部６０によって検出する構成を使用したが、他の検出手法を使用してもよい。

【0064】

判定部６２は、定電流回路２に対して、発光素子１への電流供給を停止する制御信号を出力したが、かかる制御信号を電流瞬断回路５のスイッチ部５０に出力してスイッチ部５０をＯＦＦに切り換えて発光素子１への電流供給を停止してもよい。この場合、判定部６２は、スイッチ部５０をＯＦＦ状態に維持するために、判定部６２の出力段にたとえば、フリップフロップを設けて、上記制御信号を出力し続ける構成とするとよい。

【0065】

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

【0066】

（付記１）
発光素子と、該発光素子への電流供給路と、該電流供給路を介して前記発光素子に電流を供給する定電流回路と、前記定電流回路が前記発光素子への電流供給を停止した場合に前記発光素子及びその両電極間に接続する部位に蓄積する電荷を放電する放電路と、を備える発光素子回路中の前記発光素子の短絡を検出する発光素子故障検出器において、
前記放電路とは異なる前記電流供給路に配置され、前記定電流回路が前記発光素子に供給する電流を瞬断する電流瞬断回路と、
前記発光素子のアノードとカソードとの間の前記瞬断の期間の電圧Ｖｆを測定対象として出力を得る電圧検出部と、
前記出力から短絡の有無を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする発光素子故障検出器。

【0067】

（付記２）
所定の直流電圧を発生し、前記電圧検出部の入力端子の一方に接続される直流電源を備え、
前記直流電圧は、前記入力端子間の電位差が、前記電圧Ｖｆから前記直流電圧の絶対値が差し引かれた電圧に等しくなる極性を有し、
前記出力は、前記入力端子間の電位差が、前記電圧Ｖｆから前記直流電圧の絶対値が差し引かれた電圧に等しい場合の出力であり、
前記判定部は、前記出力の符号により短絡の有無を判定する、
ことを特徴とする付記１に記載の発光素子故障検出器。

【0068】

（付記３）
前記電流瞬断回路は、
前記定電流回路から前記発光素子への電流の供給と停止とを切り換えるスイッチ部と、
該スイッチ部の前記切り換えを制御するスイッチ制御部と、を備える、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の発光素子故障検出器。

【0069】

（付記４）
前記発光素子回路は、設定された調光レベルに基づきパルス幅を設定し、該設定したパルス幅のパルス列からなるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、該ＰＷＭ信号生成部で生成された前記ＰＷＭ信号を受け、該ＰＷＭ信号と同じパターンのパルス列からなるＰＷＭ制御信号を出力する駆動回路と、前記電流供給路に設置され、前記ＰＷＭ制御信号を入力し、該ＰＷＭ制御信号により、前記発光素子への電流の供給と停止とを切り換える電流制御スイッチと、を更に備え、
前記ＰＷＭ信号生成部は、前記パルス列から所定の周期で少なくとも１パルス以上のパルスを連続して除いて前記ＰＷＭ信号を生成し、該生成されたＰＷＭ信号を前記駆動回路に供給し、
前記放電路と異なる前記電流供給路に設置された前記電流制御スイッチは、前記スイッチ部を兼用し、
パルスの存在しない期間を前記電流を瞬断した期間とすることにより、前記ＰＷＭ信号生成部と前記駆動回路が前記スイッチ制御部を兼用する、
ことを特徴とする付記３に記載の発光素子故障検出器。

【0070】

（付記５）
前記ＰＷＭ信号生成部は、前記設定されたパルス幅と、あらかじめ設定された前記瞬断の期間とから前記連続して除くパルスの数を選択する、
ことを特徴とする付記４に記載の発光素子故障検出器。

【0071】

（付記６）
前記発光素子は、有機ＥＬ素子である、
ことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１つに記載の発光素子故障検出器。

【0072】

（付記７）
前記発光素子は、ＬＥＤ素子である、
ことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１つに記載の発光素子故障検出器。

【0073】

（付記８）
発光素子と、該発光素子への電流供給路と、該電流供給路を介して前記発光素子に電流を供給する定電流回路と、前記定電流回路が前記発光素子への電流供給を停止した場合に前記発光素子及びその両電極間に接続する部位に蓄積する電荷を放電する放電路と、を備える発光素子回路中の前記発光素子の短絡を検出する発光素子故障検出方法において、
前記放電路とは異なる前記電流供給路で、前記定電流回路が前記発光素子に供給する電流を瞬断する電流瞬断ステップと、
前記発光素子のアノードとカソードとの間の前記瞬断の期間の電圧Ｖｆを測定対象として出力を得る電圧検出ステップと、
前記出力から短絡の有無を判定する判定ステップと、
を備えることを特徴とする発光素子故障検出方法。

【0074】

なお、上記実施形態は、本発明の具体的実施態様の例示であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲において、自在に変形、応用あるいは改良して実施できる。

【0075】

本発明は、２０１１年７月４日に出願された日本国特許出願２０１１−１４８５３６号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１１−１４８５３６号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明は、発光素子の故障を検出する発光素子故障検出器及び発光素子故障検出方法に好適である。

【符号の説明】

【0077】

１ 発光素子
２ 定電流回路
３ 交流電源
４ 発光素子故障検出器
５ 電流瞬断回路
６ 故障検出部
７ コンデンサ
８ ダイオード
９ コイル
１０ 抵抗
１１ ＰＷＭ調光回路
５０ スイッチ部
５１ スイッチ制御部
６０ 電圧検出部
６１ 直流電源
６２ 判定部
１１０ 電流制御スイッチ
１１１ 調光レベル設定部
１１２ ＰＷＭ信号生成部
１１３ 駆動回路

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】