JP4133623B2

JP4133623B2 - Ｅｌ駆動回路装置

Info

Publication number: JP4133623B2
Application number: JP2003182265A
Authority: JP
Inventors: 猛清水
Original assignee: 猛清水
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2004103561A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、照明、表示等に使用するＥＬパネルを駆動するためのＥＬ駆動回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＥＬ照明パネルを駆動する回路としては、トランス、またインダクタを用いた自励式、他励式発振回路のものが多い。この種の駆動回路装置の一例を図７に示す。この回路は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４がブリッジ接続されてなるフルブリッジ回路のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３とを交互にオン／オフし、発生したパルス信号をトランスＴで昇圧し、チョークコイルＬとＥＬで共振回路を構成する電圧共振型インバータである（例えば、非特許文献１参照）。他にＥＬ駆動回路装置として、自励式インバータがある。
【０００３】
【非特許文献１】
日刊工業新聞社発行１９９８年出版「スイッチング電源設計入門」第７８Ｐ
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のＥＬ駆動回路装置は、トランスやインダクタを用いるので、特に大きいサイズのＥＬパネルを駆動する場合には、トランス、インダクタのサイズ、重畳が大きくなり、装置全体が大型化するという問題がある。また、輝度を上げるために、電源電圧も高くする必要がある。
【０００５】
この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、例え大きいサイズのＥＬ駆動用であっても、装置が大型、重畳化しないＥＬ駆動回路装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１のＥＬ駆動回路装置は、第１と第２のスイッチング素子の直列回路と、第３と第４のスイッチング素子の直列回路と、前記各直列回路に接続される電源とからなり、前記第１、第４のスイッチング素子と、前記第２、第３のスイッチング素子が交互にオン／オフするブリッジ回路と、前記第１と第２のスイッチング素子の接続中点と、ＥＬの一方の電極との間に接続され、前記第１、第４のスイッチング素子のオン時にＥＬに充電電流を流す第１の定電流回路と、前記第３と第４のスイッチング素子の接続中点とＥＬの他方の電極との間に接続され、前記第２、第３のスイッチング素子のオン時に前記第１の定電流回路の電流とは逆方向の充電電流をＥＬに流す第２の定電流回路と、を備えている。
【０００７】
この発明のＥＬ駆動回路装置においては、第１、第４のスイッチング素子がオンしている時は、第１の定電流回路を通して、ＥＬに充電電流が流れ、ＥＬが充電される。次に、第２、第３のスイッチング素子がオンすると、第２の定電流回路を通して、ＥＬに逆方向の電流が流れ、それまでの充電電荷の放電と、更に逆極性の充電がなされる。この繰り返しにより、ＥＬが駆動される。
【０００８】
この発明の第２のＥＬ駆動回路装置は、少なくも第１と第２のスイッチング素子の直列回路と、この直列回路が接続される電源とからなり、第１、第２のスイッチング素子が交互にオン／オフするブリッジ回路と、前記第１と第２のスイッチング素子の接続中点と、ＥＬの一方の電極との間に接続され、前記第１のスイッチング素子のオン時にＥＬに充電電流を流す第１の定電流回路と、前記第ＥＬの他方の電極との間に接続され、前記第２のスイッチング素子のオン時に前記第１の定電流回路の電流とは逆方向の放電電流をＥＬに流す第２の定電流回路と、を備えている。
【０００９】
この発明のＥＬ駆動回路装置においては、第１のスイッチング素子がオンしている時は、第１の定電流回路を通して、ＥＬに充電電流が流れ、ＥＬが充電される。次に、第２のスイッチング素子がオンすると、ＥＬの充電電圧により、第２のスイッチング素子から第２の定電流回路を通して、ＥＬに逆方向の放電電流が流れ、それまでの充電電荷の放電がなされる。この繰り返しにより、ＥＬが駆動される。
【００１０】
この発明の第３のＥＬ駆動回路装置は、第１と第２のスイッチング素子が直列接続されてなり、接続中点がＥＬの一方の電極に接続され、第１と第２のスイッチング素子が交互にオン／オフする第１回路と、第１と第２の定電流回路が直列接続されてなり、接続中点がＥＬの他方の電極に接続されて前記第１回路と並列に接続されてフルブリッジ回路を構成し、前記第１のスイッチング素子のオン時に前記ＥＬ、第２の定電流回路の方向で前記ＥＬに充電電流を流し、前記第２のスイッチング素子のオン時に前記第２の定電流回路、前記ＥＬの方向で前記ＥＬに充電電流を流すようにした第２回路と、前記第１及び第２回路に電源電圧を供給する電源回路と、を備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態であるＥＬ駆動回路装置の回路図である。この実施形態ＥＬ駆動回路装置は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：第１のスイッチング素子）Ｑ１と電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：第２のスイッチング素子）Ｑ２が接続中点ａにて直列接続され、直列回路を構成している。また、電界効果トランジスタ（ＦＴＥ：第３のスイッチング素子）Ｑ３と、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：第４のスイッチング素子）Ｑ４が接続中点ｂにて直列接続され、直列回路を構成している。これら２つの直列回路が並列に接続され、＋Ｖ電源と０Ｖ間に接続されている。このように、４つの電界効果トランジスタＱ１、……、Ｑ４でフルブリッジ回路を形成している。
【００１２】
接続中点ａとＥＬパネル１の一方の電極１ａとの間に定電流回路２が接続され、この定電流回路２に並列にダイオード（高速ダイオード）Ｄ１が接続されている。ダイオードＤ１はアノードがＥＬパネル１の電極１ａ側に、カソードが接続中点ａ側に接続されている。
【００１３】
また、接続中点ｂとＥＬパネル１の他方の電極１ｂとの間に定電流回路３が接続され、この定電流回路３に並列にダイオード（高速ダイオード）Ｄ２が接続されている。ダイオードＤ２はアノードがＥＬパネル１の電極１ｂ側に、カソードが接続中点ｂ側に接続されている。
【００１４】
電界効果トランジスタＱ１、Ｑ４と、電界効果トランジスタＱ２、Ｑ３は、図示しない制御部からの信号により、交互にオン／オフされる。
【００１５】
この実施形態ＥＬ駆動回路装置において、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ４をオン、電界効果トランジスタＱ２、Ｑ３をオフにすると、電源＋Ｖ→電界効果トランジスタＱ１→定電流回路２→ＥＬパネル１→ダイオードＤ２→電界効果トランジスタＱ４→０Ｖの経路で電流が流れる。このとき、定電流回路２はＥＬパネル１に一定の電流を流し、充電する。一定の電流なので、ＥＬパネル１に過大な充電電流が流れることはない。ＥＬパネル１が必要な電圧に充電されるまで、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ４をオンにしておく。ＥＬパネル１は、定電流回路２側が（＋）、定電流回路３側が（−）の極性に充電される〔図２の▲１▼参照〕。
【００１６】
次に、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ４をオフにし、電界効果トランジスタＱ２、Ｑ３をオンにする。今度は、電源＋Ｖ→電界トランジスタトランジスタＱ３→定電流回路３→ＥＬパネル１→ダイオードＤ１→電界効果トランジスタＱ２→０Ｖの経路で電流が流れる。上記定電流回路２による場合とは逆向きの定電流が流れ、先に充電された電荷が放電され、更に逆向きの極性にＥＬパネル１が充電される〔図２の▲２▼参照〕。
【００１７】
続いて、再び、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ４がオン、電界効果トランジスタＱ２、Ｑ３がオフし、図２の▲１▼に示す状態に戻る。以後、図２の▲１▼と▲２▼が交互に繰り返される。この実施形態では、図２の▲１▼、▲２▼に示すように、正負両方向の充電電圧を使用できるので、電源＋Ｖは低くすることができる。
【００１８】
図３は、この発明の他の実施形態を示すＥＬ駆動回路装置の回路図である。この実施形態ＥＬ駆動回路装置は、図１の電界効果トランジスタＱ３、Ｑ４を除去し、＋Ｖとｂ点間をＯＰＥＮとし、ｂ点と０Ｖを接続したものである。
【００１９】
この実施形態駆動回路装置では、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２を交互にオン／オフする。電界効果トランジスタＱ１がオン、Ｑ２がオフのときは、電源＋Ｖ→電界効果トランジスタＱ１→定電流回路２→ＥＬパネル１→ダイオードＤ２→０Ｖの経路で電流が流れる。このとき、定電流回路２はＥＬパネル１に一定の電流を流し、充電する。ＥＬパネル１は、電極１ａ側が（＋）、電極１ｂ側が（−）の極性に充電される。
【００２０】
次に、電界効果トランジスタＱ１がオフし、Ｑ２がオンのときは、ＥＬパネル１充電された電圧により、ダイオードＤ１→電界効果トランジスタＱ２→０Ｖ→定電流回路３を通して、放電電流が流れる。
【００２１】
この実施形態は、ハーフ充電なので、図１の回路に比して、２倍の電圧を必要とするが、回路が簡単でかつトランス、インダクタが不要なので、装置を小型、軽量にできる。
【００２２】
図４は、この発明の更に他の実施形態を示すＥＬ駆動回路装置の回路図である。この実施形態ＥＬ駆動回路装置は、図１の電界効果トランジスＱ３、Ｑ４に代えて、定電流回路ＴＤ１、ＴＤ２を備えたものである。定電流回路ＴＤ１は、バイポーラ型のトランジスタＱ３と、抵抗ＲＥ１、ＲＢ１と、定電圧ダイオードＺＤ１とから構成され、定電流回路ＴＤ２は、バイポーラ型のトランジスタＱ４と、抵抗ＲＥ２、ＲＢ２と、定電圧ダイオードＺＤ２とから構成されている。トランジスタＱ３のコレクタとトランジスタＱ４のコレクタ間にダイオードＤ３を接続している。
【００２３】
定電流回路ＴＤ１のトランジスタＱ３のコレクタは、トランジスタＱ４のコレクタにダイオードＤ３を通して接続されるとともに、ＥＬパネル１の一方の電極１ｂに接続されている。トランジスタＱ３のエミッタは、抵抗ＲＥ１を介して、電源＋Ｖに接続されている。また、トランジスタＱ３のベースは、定電圧ダイオードＺＤ１を介して、電源＋Ｖに接続されるとともに、抵抗ＲＢ１を介して、接続中点ａ（ＥＬパネル１の電極１ａ側）に接続されている。
【００２４】
また、定電流回路ＴＤ２のトランジスタＱ４は、エミッタが抵抗ＲＥ２を介して電源０Ｖに接続されている。また、トランジスタＱ４のベースは、抵抗ＲＢ２を介して、接続中点ａに接続されるとともに、定電圧ダイオードＺＤ２を介して、電源０Ｖに接続されている。この実施形態回路では、図１で備えている定電流回路２、３及びダイオードＤ１、Ｄ２は備えていない。
【００２５】
この実施形態回路において、今、電界効果トランジスタＱ１がＯＮ（Ｑ２：ＯＦＦ）で、電界効果トランジスタＱ１のソースＳ、ＥＬパネル１の電極１ａ及び接続中点ａに電圧がかかり、抵抗ＲＢ２、定電圧ダイオードＺＤ２に電流が流れる。このとき、トランジスタＱ４のエミッタには、Ｉ＝（Ｖｚｄ２−Ｖｂｅ）／ＲＥ２の定電流が流れる（ただし、Ｖｚｄ２：ＺＤ２のツェナ電圧、Ｖｂｅ：トランジスタＱ４のＢＥ間バイアス電圧）。そして、電源＋Ｖ→電界効果トランジスタＱ１→ＥＬパネル１→ダイオードＤ３→トランジスタＱ４→０Ｖの方向で、ＥＬパネル１への充電々流（ｉ１）が流れる。ＥＬパネル１が充分充電されて、電源電圧と充電回路に必要な電圧から決まる一定の電圧に達すると飽和して電流は０となる。
【００２６】
次に、電界効果トランジスタＱ２がＯＮ（Ｑ１：ＯＦＦ）となると、今度は、電源＋Ｖ→抵抗ＲＥ１→トランジスタＱ３→ＥＬパネル１→電界効果トランジスタＱ２→０Ｖの向きに定電流（ｉ２）が流れ、上記動作でＥＬパネル１に充電された電荷を放電し、更に逆向きにＥＬパネル１を充電し、ＥＬパネル１の端子間電圧が一定の電圧に達すると、飽和して、電流は０となる。
【００２７】
次に、電界効果トランジスタＱ１がＯＮし、最初と同様の動作の繰り返しになり、ＥＬパネル１が両極に充放電される。なお、定電圧ダイオードＺＤ１、ＺＤ２は、定電圧素子であれば良く、ツェナダイオード以外の定電圧素子、定電圧回路を使用しても良い。
【００２８】
図６は、この発明の更に他の実施形態を示すＥＬ駆動回路装置の回路図である。この実施形態ＥＬ駆動回路装置は、図４のバイポーラ型のトランジスタＱ３、Ｑ４に代えて電界効果トランジスタＱ３、Ｑ４を用いたものであり、電界効果トランジスタＱ３のソースＳを電源＋Ｖに接続し、電界効果トランジスタＱ４のソースＳを０Ｖに接続し、両電界効果トランジスタＱ３、Ｑ４のドレインＤをダイオードＤ３を介して接続している。また、電界効果トランジスタＱ３のドレインＤをＥＬパネル１の電極１ｂ側に接続している。また、電界効果トランジスタＱ３のゲートＧが、抵抗ＲＣ１を介して、接続中点ａに接続されるとともに、抵抗ＲＧ１と定電圧ダイオードＺＤ１の並列回路を介して、電源＋Ｖに接続されている。同様に、電界効果トランジスタＱ４のゲートＧも、抵抗ＲＣ２を介して、接続中点ａに接続されるとともに、抵抗ＲＧ２と定電圧ダイオードＺＤ２の並列回路を介して、電源０Ｖに接続されている。
【００２９】
基本的な動作は、図４の回路と同様であるが、この回路で定電流の値を決める条件は、電界効果トランジスタＱ３、Ｑ４のＧ−Ｓ間のバイアス電圧（Ｖｇｓ１、Ｖｇｓ２）で、それぞれの電界効果トランジスタ固有の特性によって決まる値である。抵抗ＲＧ１、ＲＧ２は、それぞれの電界効果トランジスタＱ３、Ｑ４のＧ−Ｓに入れる動作安定用抵抗であり、動作原理上は必須でない。
【００３０】
またここでは、電界効果トランジスタＱ３は、Ｐ型ＭＯＳ、電界トランジスタＱ４はＮ型ＭＯＳを用いているが、あくまでも回路上の一例であり、例えばＱ３にＮ型ＭＯＳと、その駆動回路を用いても等価な動作を実現できる。
【００３１】
なお、上記実施形態において、スイッチング素子として、電界効果トランジスタを使用しているが、これに代えてバイポーラトランジスタ等、他のスイッチング素子を用いても良い。
【００３２】
また、図４に示す回路に代えて、実用的な回路として、図５に示す回路を用いると良い。図５の回路は、図４に示す回路の抵抗ＲＢ２の一方端（上端）を電界効果トランジスタＱ１のソースＳに接続するとともに、抵抗ＲＢ１の一方端（下端）を電界効果トランジスタＱ２のドレインＤに接続し、かつＥＬパネル１の電極１ａと電界効果トランジスタＱ２のドレインＤ間にダイオードＤ４を接続したものである。
【００３３】
図４に示す回路は、原理的回路を示したものであり、動作中は電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２の交互のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより、ＥＬパネル１に充放電を繰り返し、ＥＬパネル１を正常に駆動する。
【００３４】
しかし、電源ＯＦＦの時まで考慮したものではない。電源ＯＦＦ時、つまり電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２のＯＦＦ時から、電源をＯＮすると、先ず電源＋Ｖ→定電圧ダイオードＺＤ１→抵抗ＲＢ１、ＲＢ２→定電圧ダイオードＺＤ２→電源０Ｖのパスで電流が流れ、トランジスタＱ３、Ｑ４がＯＮする。次に、電源＋Ｖ→抵抗ＲＥ１→トランジスタＱ３→トランジスタＱ４→抵抗ＲＥ２→電源０Ｖのパスで定電流が流れ、発熱し、電力消費する。
【００３５】
図５の回路のように抵抗ＲＢ１、ＲＢ２を接続し、ダイオードＤ３を接続すると、動作時は図４に示す回路と同様に動作し、電源ＯＦＦ状態からＯＮ時には、電源＋Ｖ→定電圧ダイオードＺＤ１→抵抗ＲＢ１、ＲＢ２→定電圧ダイオードＺＤ２→電源０Ｖの電流パスが断たれるので、熱の発生を防ぐことができる。図６に示す回路も、実用的には図５に示す回路と同様に接続すれば良い。
【００３６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、フルブリッジ回路、定電流回路を用いており、トランス、インダクタは使用していないので、装置を小型、軽量に実現できる。また、ＥＬに正負両極性の充電電圧が駆動するので、電源電圧を低くすることができる。また、ＥＬには定電流を流し、過大な充電電流が流れることなく、ＥＬの劣化を防止できる。また、第２の発明によれば、トランス、インダクタを使用していないので、装置を小型、軽量に実現できる。また、第３の発明によれば、定電流回路をフルブリッジ回路の２辺に使用しているので、回路構成部品を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態であるＥＬ駆動回路装置の回路図である。
【図２】同実施形態ＥＬ駆動回路装置のＥＬ充放電特性を示す図である。
【図３】この発明の他の実施形態であるＥＬ駆動回路装置の回路図である。
【図４】この発明の更に他の実施形態であるＥＬ駆動回路装置の回路図である。
【図５】この発明の更に他の実施形態であるＥＬ駆動回路装置の回路図である。
【図６】この発明の更に他の実施形態であるＥＬ駆動回路装置の回路図である。
【図７】従来のＥＬ駆動回路装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ＥＬパネル
１ａ、１ｂＥＬパネルの電極
２、３定電流回路
Ｑ１、……、Ｑ４電界効果トランジスタ
Ｄ１、Ｄ２ダイオード

Claims

第１と第２のスイッチング素子の直列回路と、第３と第４のスイッチング素子の直列回路と、前記各直列回路に接続される電源とからなり、前記第１、第４のスイッチング素子と、前記第２、第３のスイッチング素子が交互にオン／オフするブリッジ回路と、
前記第１と第２のスイッチング素子の接続中点と、ＥＬの一方の電極との間に接続され、前記第１、第４のスイッチング素子のオン時にＥＬに充電電流を流す第１の定電流回路と、
前記第３と第４のスイッチング素子の接続中点とＥＬの他方の電極との間に接続され、前記第２、第３のスイッチング素子のオン時に前記第１の定電流回路の電流とは逆方向の充電電流をＥＬに流す第２の定電流回路と、
を備えたことを特徴とするＥＬ駆動回路装置。
少なくも第１と第２のスイッチング素子の直列回路と、この直列回路が接続される電源とからなり、第１、第２のスイッチング素子が交互にオン／オフするブリッジ回路と、
前記第１と第２のスイッチング素子の接続中点と、ＥＬの一方の電極との間に接続され、前記第１のスイッチング素子のオン時にＥＬに充電電流を流す第１の定電流回路と、
前記第ＥＬの他方の電極との間に接続され、前記第２のスイッチング素子のオン時に前記第１の定電流回路の電流とは逆方向の放電電流をＥＬに流す第２の定電流回路と、
を備えたことを特徴とするＥＬ駆動回路装置。
第１と第２のスイッチング素子が直列接続されてなり、接続中点がＥＬの一方の電極に接続され、第１と第２のスイッチング素子が交互にオン／オフする第１回路と、
第１と第２の定電流回路が直列接続されてなり、接続中点がＥＬの他方の電極に接続されて前記第１回路と並列に接続されてフルブリッジ回路を構成し、前記第１のスイッチング素子のオン時に前記ＥＬ、第２の定電流回路の方向で前記ＥＬに充電電流を流し、前記第２のスイッチング素子のオン時に前記第２の定電流回路、前記ＥＬの方向で前記ＥＬに充電電流を流すようにした第２回路と、
前記第１及び第２回路に電源電圧を供給する電源回路と、
を備えたことを特徴とするＥＬ駆動回路装置。