JP4111588B2 - Ｅｌ駆動装置及びｅｌ駆動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にＥＬの発光出力の改善を図ったＥＬ駆動装置及びＥＬ駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ウォッチ，ページャ，ＰＤＡ，ＡＶ機器等のＬＣＤバックライトとしてＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が多数用いられている。このＥＬを用いるメリットとしては、製品の薄型化、省電力化等が挙げられるが、低輝度で短寿命であるというデメリットも有している。
【０００３】
また、ＥＬを駆動するインバータへの要求仕様として、薄型化、省電力化、長寿命化等が求められている。しかし、ＥＬは通常交流電圧（１００〜２００Ｖ，１００〜１ＫＨｚ）駆動のため、小型化が非常に困難である。
【０００４】
図４〜図７に一般的な低電圧（ＤＣ３〜５Ｖ）入力型のＥＬ駆動用インバータの構成及びその駆動（電圧、電流）波形を示す。
【０００５】
図４は現在主流であるＳＷ（スイッチ）タイプのインバータの構成を示す回路図である。同図中、１１はコイルＬ１１と直列に接続されたトランジスタＱ１１をスイッチング駆動する制御用ＩＣ、１２はＥＬ素子、１３はＥＬ素子と直列に接続されたトランジスタＱ１２をスイッチング駆動する制御用ＩＣで、トランジスタＱ１１，Ｑ１２は並列に接続され、その間にダイオードＤ１１が接続されている。
【０００６】
上記の回路は、Ｖ_DDの入力部分にトランジスタＱ１１を用いた昇圧回路を持ち、その出力をトランジスタＱ１２をオン（ＯＮ），オフ（ＯＦＦ）させることにより交流化している。このインバータの出力電圧、出力電流の波形及びＥＬの発光波形を図５に示す。
【０００７】
図６はトランスタイプのインバータの構成を示す回路図である。このインバータは、トランスＴ１の２次側（Ｎ２）のＬ（インダクタンス）値とＥＬ素子２１のＣ（容量）成分でＬＣ自励共振回路を形成し、トランスＴ１の１次側（Ｎ１）に接続したトランジスタＱ２１等により極性反転を行って周波数を設定するものである。
【０００８】
この回路のインバータ出力電圧は、トランスＴ１の１次／２次の巻数比によって決定される。図７にインバータの出力電圧と出力電流の波形を示す。インバータの出力電圧は正弦波となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来のＥＬ駆動装置にあっては、必要な輝度を得るのに高い駆動電圧が必要で、電流ピーク値が高くなり、ノイズが大きいという問題点があり、またトランスを使用すると小型化が困難であり、自励発振のために輝度、色度のばらつきが大きいという問題点があった。
【００１０】
すなわち、上述のＳＷタイプのものでは、インバータ出力電圧が矩形波のためにＥＬ素子へ突入電流が流れて蛍光体へダメージを与えてしまい、ＥＬ素子が短寿命になるとともに、正弦波に比べて発光効率が悪いので駆動電圧を高くする必要があり、更にＤＣバイアス電圧のために高調波成分が抑制されていなく、ノイズが大きくなってしまう。
【００１１】
また、トランスタイプのものでは、トランスを使用することにより形状が大きくなってしまうとともに、上記のように自励発振のためにＥＬ素子の輝度、色度のばらつきが大きくなってしまう。
【００１２】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、ＥＬ素子の駆動電圧を低く抑えることができると同時に、高輝度が得られ、またノイズが小さく、小型化及び長寿命化が可能なＥＬ駆動装置及びＥＬ駆動方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＥＬ駆動装置は、入力された直流を昇圧する昇圧回路と、昇圧された直流をスイッチングしてＥＬ素子に交流パルスを印加するパルス発生回路を備えるとともに、前記ＥＬ素子にインダクタンス素子を並列接続したものである。
【００１４】
また、本発明に係るＥＬ駆動方法は、他励式のＤＣ−ＡＣインバータの出力交流電圧をインダクタンス素子と並列に接続したＥＬ駆動素子に印加することにより、該ＥＬ素子に前記印加電圧の倍のピーク数を持つ駆動電流を流すようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るＥＬ駆動装置の構成を示す回路図である。同図において、１はスイッチング素子であるトランジスタＱ１をオン，オフさせる制御用ＩＣ、２はＥＬ素子で、コイル（インダクタンス素子）３が並列に接続されている。４はスイッチング素子であるトランジスタＱ２，Ｑ３をオン，オフさせる制御用ＩＣで、直列接続されたトランジスタＱ２とＱ３の接続点と直列接続されたコンデンサＣ１とＣ２の接続点との間にＥＬ素子２とコイル３の並列回路が接続されている。また、Ｌ１は昇圧回路のコイル、Ｄ１は整流用のダイオードである。
【００１６】
上記の回路は他励式インバータを用いたもので、図示のように、入力された直流（Ｖ_DD）を昇圧する昇圧回路と、昇圧された直流（ダイオードＤ１の出力）をスイッチングしてＥＬ素子２に交流パルスを印加するパルス発生回路と、ＥＬ素子２に並列接続されたコイル３から構成されている。
【００１７】
まず、バッテリ等からの入力電圧（ＤＣ３〜１２Ｖ）を制御用ＩＣ１によってトランジスタＱ１を５０〜１００ＫＨｚにてスイッチングすることにより７０〜１２０Ｖ程度まで昇圧し、制御用ＩＣ４によってトランジスタＱ２，Ｑ３を４００Ｈｚの基本周波数にてドライブすることにより設定された任意の周波数の矩形波電圧に変換してＥＬ素子２とコイル３の並列回路に印加する。このときの駆動電圧と駆動電流の波形を図２に示す。
【００１８】
図２に示すように、駆動電圧波形は台形波となり、駆動電流波形はその印加電圧の倍のピーク数（２つ）を持つ三角波に近い状態になる。これは、ＥＬ素子２のＣ（容量成分）とコイル３のＬ（インダクタンス）成分を並列接続したことにより、ＬＣ並列（電流）共振回路が形成されたものである。
【００１９】
すなわち、コイル３のＬのみでは図３の（ａ）に示すような波形となり、ＥＬ素子２のＣのみでは図３の（ｂ）に示すような波形となり、これらを並列に合わせることにより図２に示すような駆動波形が得られる。このとき、並列接続したＬ部分の共振周波数ｆは次式で得られる。
【００２０】
【数１】

【００２１】
例えば、Ｃ＝０．６μＦ、Ｌ＝３５ｍＨのとき、上記共振周波数ｆは次式から求められる値となる。
【００２２】
【数２】

【００２３】
このときの共振周波数は上述の基本周波数（４００Ｈｚ）とは異なる高い周波数（数ＫＨｚ）となり、したがってコイル３の形状は小型化が可能である。
【００２４】
このように、本実施例のＥＬ駆動電圧は従来の矩形波駆動電圧に比べて低く抑えることができると同時に、ＥＬ発光回数が１サイクル通常２回のところ４回となり、高輝度が得られる。つまり、ＥＬ輝度、発光回数及び電流ピーク回数は相関関係にあり、表１に基本周波数を４００Ｈｚ一定とした場合の実験データを示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
また、電流ピーク値を低く抑えることができるので、ノイズを小さくすることができるとともに、ＥＬ素子２へ突入電流が流れないため、長寿命化を図ることができる。そして、従来のＳＷタイプと同様トランスを用いていないので、小型化が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＥＬ素子の駆動電圧を低く抑えることができると同時に、ＥＬの高輝度が得られ、またノイズが小さく、小型化及び長寿命化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＥＬ駆動装置の構成を示す回路図
【図２】 図１の回路の駆動電圧と駆動電流の波形図
【図３】 図２の駆動波形の形成過程を示す説明図
【図４】 従来例の構成を示す回路図
【図５】 図４の回路の駆動電圧及び駆動電流とＥＬ発光の波形図
【図６】 他の従来例の構成を示す回路図
【図７】 図６の回路の駆動電圧及び駆動電流の波形図
【符号の説明】
１ 制御ＩＣ
２ ＥＬ素子
３ コイル（インダクタンス素子）
４ 制御ＩＣ
Ｃ１ コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
Ｄ１ ダイオード
Ｑ１ トランジスタ（スイッチング素子）
Ｑ２ トランジスタ（スイッチング素子）
Ｑ３ トランジスタ（スイッチング素子）

Claims (2)

1. 入力された直流を昇圧する昇圧回路と、昇圧された直流をスイッチングしてＥＬ素子に交流パルスを印加するパルス発生回路を備えるとともに、前記ＥＬ素子にインダクタンス素子を並列接続したことを特徴とするＥＬ駆動装置。
2. 他励式のＤＣ−ＡＣインバータの出力交流電圧をインダクタンス素子と並列に接続したＥＬ駆動素子に印加することにより、該ＥＬ素子に前記印加電圧の倍のピーク数を持つ駆動電流を流すようにしたことを特徴とするＥＬ駆動方法。

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