(57)【要約】  ＥＬパネルを駆動する電源は、極性反転電圧を１対の出力端子に生成するインバータを含む。出力端子及び少なくとも１つのＥＬランプ（３２）に結合されたスイッチング回路は、オン状態で交流を少なくとも１つのＥＬランプに印加し、オフ状態でＥＬランプからの電流を阻止する。スイッチング回路が、ＥＬランプの第１の端子を第１の出力端子に接続する第１の双方向スイッチ（４６，４７，５１）と、ＥＬランプの第２の端子を第２の出力端子に接続する第２の双方向スイッチ（４８，４９，５２）とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＬパネルを駆動する電源であって、極性反転電圧を１対の出力端子に生成するインバータを含む電源において、
ＥＬランプを前記電源に結合するスイッチング回路を備え、
前記スイッチング回路が、ＥＬランプの第１の端子を第１の出力端子に接続する第１の双方向スイッチと、前記ＥＬランプの第２の端子を第２の出力端子に接続する第２の双方向スイッチとを含む、電源。
【請求項２】
各双方向スイッチが、
第１のトランジスタと直列に結合された第１のダイオードと、
前記第１のダイオード及び前記第１のトランジスタと逆並列に結合された第２のダイオードと
を含む請求項１記載の電源。
【請求項３】
各双方向スイッチが、前記双方向スイッチをオン又はオフにする論理レベル入力を含む請求項１記載の電源。
【請求項４】
各双方向スイッチが、前記双方向スイッチがオフ状態にあるとき少なくとも１つのＥＬランプからの電流を阻止する請求項３記載の電源。
【請求項５】
前記出力端子に結合された複数のスイッチング回路であって、各スイッチング回路がＥＬランプを選択的に点灯させるため前記ＥＬパネルの中の前記ＥＬランプに結合される、前記複数のスイッチング回路を備える請求項１記載の電源。
【請求項６】
各双方向スイッチが、
第１のトランジスタと直列に結合された第１のダイオードと、
前記第１のダイオード及び前記第１のトランジスタと逆並列に結合された第２のダイオードと
を含む請求項５記載の電源。
【請求項７】
各双方向スイッチが、前記双方向スイッチをオン又はオフにする論理レベル入力を含む請求項５記載の電源。
【請求項８】
各双方向スイッチが、前記双方向スイッチがオフ状態にあるとき前記少なくとも１つのＥＬランプからの電流を阻止する請求項７記載の電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリで動作するインバータに関し、詳細には、ＥＬパネルを電源に選択的に結合し且つＥＬパネルに実質的にゼロ・オフ電流を与えるスイッチング回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で用いられているように、ブリッジは、４つのアームを有し、２対のアームが第１の対の端子間に並列に接続される回路である。各対のアームでは、アームは、直列に接続される。各直列の対の中のアーム同士の接続点は、第２の対の端子である。アームの中の一方向性電流素子、及び同時に導通する交互のアームを用いて、ブリッジは、ＤＣを１対の端子の対角線間に有し、そしてＡＣを第２の対の端子の対角線間に有する。
【０００３】
本明細書において用いられているように、そして当業者に理解されるように、「厚膜」は、１つのタイプのＥＬランプを意味し、「薄膜」は、別のタイプのＥＬランプを意味する。それらの用語は、実際の厚さに広く関連するのみで、そして実際には別個の学問領域を特定する。一般的には、薄膜ＥＬランプは、通常、ガラス基板の上又は前の層の上に、様々な層の真空蒸着により作られる。厚膜ＥＬランプは、一般的に、インクの層を基板上に被着する、例えば、ロール塗布、吹き付け、又は様々な印刷技術により作られる。インクを被着する技術は、排他的ではなく、幾つかのランプ層が典型的には同じ要領で、例えば、スクリーン印刷により被着される。薄膜厚膜ＥＬランプは、或る観点で矛盾してなく、そしてそのようなランプは、薄膜ＥＬランプより相当に厚い。
【０００４】
本明細書において用いられているように、ＥＬ「パネル」は、１又はそれより多い発光範囲を含む単一のシートであり、そこにおいては、各発光範囲は、ＥＬ「ランプ」である。ＥＬランプは、本質的に、誘電性層を２つの導電性電極間に有するキャパシタであって、それら２つの導電性電極の１つが透明であるキャパシタである。誘電性層は、蛍光体粒子を含むことができるか、又は誘電性層の隣に蛍光体粒子の別々の層が存在する。蛍光体粒子は、比較的小さい電流を用いて、強い電界の存在下で光を放射する。
【０００５】
厚膜ＥＬランプの文脈において、及び当業者により理解されるように、「無機」は、シリコン又はガリウムを母体結晶として含まない結晶性発光材料を意味する。（結晶は、不純物でもって、偶発的に又は故意にドーピングされ得る。「母体」は、ドーパントではなく、結晶それ自体を意味する。）用語「無機」は、ＥＬランプを作る他の材料と関連しない。
【０００６】
ＥＬ蛍光体粒子は、典型的には、硫化亜鉛ベースの材料であり、硫化亜鉛結晶構造内に固溶体で、又は粒子構造内の第２相又はドメインとして硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）及び硫化カドミウム（ＣｄＳ）のような１又はそれより多い化合物を含む。ＥＬ蛍光体は、典型的には、色中心として、又は活性剤として、或いは蛍光体の特性を希望するように変更するため粒子格子の欠陥を変更するため、ドーパント、例えば、臭素、塩素、マグネシウム、銀等のような他の材料を中程度の量含む。放出される光の色は、ドーピング・レベルにより決定される。原理的には理解されているが、ＥＬ蛍光体粒子の輝度は、詳細には理解されていない。蛍光体の輝度は、時間及び使用と共に劣化し、蛍光体が湿気又は高周波数（１０００Ｈｚより高い）の交流にさらされる場合一層劣化が大きい。
【０００７】
電源が低電圧バッテリである携帯型電子装置、自動車用ディスプレイ、及び他の応用においては、ＥＬランプは、直流を交流に変換するインバータにより給電される。ＥＬランプが十分に光るため、約１２０ボルトを超えたピーク・ツー・ピーク電圧が必要である。実際の電圧は、ランプの構成に依存し、そして、特に、蛍光体粉体内の電界強度に依存する。ＥＬランプを通る交流の周波数は、ランプの寿命に影響を与え、２００Ｈｚと１０００Ｈｚとの間の周波数が好適である。イオン移動が、蛍光体内で２００Ｈｚより下の周波数で生じる。１０００Ｈｚより上では、蛍光体の寿命は、周波数に反比例する。
【０００８】
適切な電圧は、トランスフォーマを用いたインバータから得ることができる。小さいパネルの場合、トランスフォーマは、比較的高価である。従来技術は、インダクタがＥＬランプを通って又は蓄積キャパシタの中に放電されるにつれ、インダクタに蓄積されるエネルギがＥＬランプへ高電圧小電流として供給される幾つかのタイプのインバータを開示する。蓄積キャパシタの電圧は、インバータからの一連の高周波数パルスによりポンプアップされる。容量性ポンプ回路はまた、既知であるが、しかし商業的には広く用いられてはいない。
【０００９】
インバータにより生成される直流は、ＥＬランプに給電するため交流に変換されねばならない。米国特許Ｎｏ．４，２１０，８４８（Ｓｕｚｕｋｉ他）は、この目的のためのスイッチング・ブリッジを開示する。そのブリッジは、ＥＬランプを通る電流を低周波数で交番させるための二極双投スイッチとして働く。米国特許Ｎｏ．５，３１３，１４１（Ｋｉｍｂａｌｌ）は、ＡＣ電圧を直接生成するインバータを開示する。いずれかの技術を用いた複数のインバータは、商業的に入手可能である。
【００１０】
複数のＥＬランプを単一の電源にスイッチにより結合することは、米国特許Ｎｏ．５，３１３，１４１（Ｋｉｍｂａｌｌ）のように、当該技術において既知である。この米国特許Ｎｏ．５，３１３，１４１（Ｋｉｍｂａｌｌ）で言及されているように、ＥＬランプが「オフ」状態である（これは理論的には電源からの接続が切られている。）ときでさえＥＬランプを流れる極微の電流が存在する。非常に小さいＤＣバイアスに対応するこの極微の電流は、イオン移動を生じさせることが分かった。小さいＤＣバイアスでさえ有害であり、適正に駆動されるＥＬランプと比較して寿命が短くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、上記のことに鑑みて、本発明の課題は、ＤＣバイアスをＥＬパネル上に生じること無しに、ＥＬパネルをバッテリから駆動する電源を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の課題は、ＥＬパネルのための対称型駆動を提供することにある。
【００１３】
本発明の更に別の課題は、複数のランプに対して個別の制御を与えるための経済的に複製されることができる対称型スイッチング回路を提供することにある。
【００１４】
本発明の別の課題は、ＥＬランプを通るゼロ・オフ電流を有する対称型スイッチング回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題は、ＥＬパネルを駆動する電源が極性反転電圧を１対の出力端子に生成するインバータを含む本発明において達成される。出力端子及び少なくとも１つのＥＬパネルに結合されたスイッチング回路は、オン状態で交流を少なくとも１つのＥＬパネルに印加し、そしてオフ状態でＥＬランプからの電流を阻止する。スイッチング回路は、ＥＬランプの第１の端子を第１の出力端子に接続する第１の双方向スイッチと、ＥＬランプの第２の端子を第２の出力端子に接続する第２の双方向スイッチとを含む。
【００１６】
本発明のより完全な理解は、添付図面と関係した以下の詳細な説明を考慮することにより得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
上記で言及したように、エレクトロルミネセント・ランプは、動作用の交流を必要とする。直流源が入手可能である全てであるとき、ＥＬランプと直流源との接続を交互に反転することにより、交流が生じるであろう。図１に示されるように、ＥＬランプ１１の両端子は、二極双投（ＤＰＤＴ）スイッチ１２のそれぞれの極に抵抗１３及び１４を介して結合される。スイッチ１２の投入は、キャパシタ１６に接続され、そのキャパシタ１６は、高電圧ＤＣを適切な電源（図示せず）から蓄積する。スイッチ１２が左側で閉成されるとき、第１の極での電圧が、ＥＬランプ１１に印加される。スイッチ１２が右側で閉成されるとき、ＥＬランプ１１に印加される電圧の極性が、反転され、従って、連続したサイクルの間に、ＥＬランプ１１を通る交流を生じる。
【００１８】
図２は、ＤＰＤＴスイッチの電子的類似物を含む商業的に入手可能なインバータの概略図である。インバータ２０は、キャパシタ２３を高電圧に充電するための周知のブースト構成で動作するインダクタ２１及びスイッチング・トランジスタ２２を含む。ブリッジ回路は、ＳＣＲ２５、ＳＣＲ２６、スイッチング・トランジスタ２７、及びスイッチング・トランジスタ２８を含む。ＥＬランプ２４は、ブリッジのＡＣ対角線部に出力端子Ａ及びＢで接続される。キャパシタ２３は、ブリッジのＤＣ対角線間に接続される。ＳＣＲ２５及びスイッチング・トランジスタ２８は、電流を第１の方向でＥＬランプ２４に通すよう同時に導通する。ＳＣＲ２６及びスイッチング・トランジスタ２７は、電流を第２の方向でＥＬランプ２４に通すよう同時に導通して、ＳＣＲ２５及びスイッチング・トランジスタ２８と交番する。
【００１９】
図３は、ＥＬパネルの中のランプを選択的に起動させる回路の概略図である。入力端子Ａ及びＢは、図２における出力端子Ａ及びＢに結合される。ＥＬランプ３１は、電力がインバータ２０（図２）に印加されている限り点灯される。ＥＬランプ３２及び３３は、それぞれが接続されるそれぞれのスイッチング回路により選択的に点灯される。これらは、複製の回路であり、そしてＥＬランプ３２の動作のみを説明する。スイッチング回路は、ＥＬランプをオン又はオフにし、そしてオフであるとき、ＥＬランプからの全ての電流を阻止する。
【００２０】
ＥＬランプ３２は、トランジスタ５１と直列に結合されたダイオード４６により形成され且つ反対極性のダイオード４７によりバイパスされる双方向スイッチにより端子Ａに結合される。ＥＬランプ３２は、トランジスタ５２と直列に結合されたダイオード４８により形成され且つ反対極性のダイオード４９によりバイパスされる双方向スイッチにより端子Ｂに結合される。反対極性によりとは、電流経路が逆並列（逆平行）であることを意味し、即ち、経路が一方向性でありそして反対方向に流れることを意味する。
【００２１】
抵抗４１、４２、４３及び４４は、トランジスタ５１及び５２を動作させるためのバイアスを与える。スイッチング回路は、ＥＬランプ３２に対して対称である。即ち、スイッチング回路をいずれの方向に流れる電流は、同じ数のダイオード電圧降下及び同じタイプのトランジスタに遭遇する。
【００２２】
端子３５は、論理レベル入力である。「正」論理を用いる。即ち、ほぼ＋５ボルトが「真」又は「ハイ」或いは「オン」であり、一方、ほぼ０ボルトは、「偽」又は「ロー」或いは「オフ」である。図２の検分から分かることができるように、端子Ａ及びＢは、ランプ動作電圧を受け取り、制御信号又は論理レベル電圧を受け取らない。そういうことで、「ハイ」は、８０ＶＤＣより高い電圧を意味し、そして「ロー」は、（接地の２又は３個のダイオード順方向電圧降下内の）実質的な接地電位を意味する。正確な電圧は、重要ではない。端子Ａ及びＢは、決して同時にハイとはならない。
【００２３】
端子Ａがハイであるとき、電流は、端子ＡからＥＬランプ３１を通り端子Ｂへ流れる。端子Ｂがハイであるとき、電流は、端子ＢからＥＬランプ３１を通り端子Ａへ流れる。
【００２４】
入力３５がローであるとき、電流は、端子Ａ及びＢの状態に拘わらず、ＥＬランプ３２を流れない。端子Ａがハイであるとき、小さい電流が、ダイオード４７、トランジスタ５１のコレクタ−ベース接合部、及び抵抗４２を通って入力３５における接地へ流れる。この小さい電流は、ダイオード４７を順方向にバイアスし、ＥＬランプ３２の上側端子を端子Ａに結合する。ＥＬランプ３２の下側端子は、トランジスタ５２及びダイオード４９により接地から分離される。電流は、ＥＬランプ３２を介して接地へ流れない。同様に、端子Ｂがハイであるとき、小さい電流は、ダイオード４９に流れるが、しかし電流は、ＥＬランプ３２を通って流れない。
【００２５】
入力３５がハイであるとき、トランジスタ５１及び５２は、必ずしも導通していないにも拘わらずイネーブルされる。端子Ａがローであるとき、トランジスタ５１が、導通する。端子Ｂがローであるとき、トランジスタ５２が、導通する。
【００２６】
入力３５がハイであり且つ端子Ａがハイであるとき、電流は、ダイオード４７、ＥＬランプ３２、トランジスタ５２及びダイオード４８を通って端子Ｂへ流れる。入力３５がハイであり且つ端子Ｂがハイであるとき、電流は、ダイオード４９、ＥＬランプ３２、トランジスタ５１及びダイオード４６を通って端子Ａへ流れる。従って、交流が、ＥＬランプ３２に与えられる。第１の半サイクルにおける電流は、第２の半サイクルにおける電流と対称である。それは、スイッチング回路がＥＬランプ３２に対して対称であるからである。ランプ動作からの正味のＤＣはなく、そしてスイッチング回路がオフであるとき（入力３５がローであるとき）に極微の電流が無い。
【００２７】
従って、本発明は、ＥＬパネルの中のランプを選択的に駆動する一方オフ状態で電流を阻止するスイッチを提供する。スイッチは、トランジスタ・タイプを含んで対称であり、そして複数のランプのための個々の制御を与えるよう経済的に複製されることができる。スイッチング回路は、既存のドライバに追加することができ、そして新しいドライバ用の単一の集積回路に組み込むことができる。
【００２８】
このように本発明を説明したが、様々な変更が本発明の範囲内で行うことができることが当業者に明らかであろう。例えば、米国特許Ｎｏ．６，２０４，６０９（Ｋｉｍｂａｌｌ）に記載された放電回路もまた、ドライバ回路に組み込むことができる。２以上のＥＬランプを単一のスイッチング回路により動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、ブリッジ回路の動作を示す。
【図２】図２は、ブリッジ出力を有する商業的に入手可能なインバータの概略図である。
【図３】図３は、本発明の好適な実施形態に従って構成されたスイッチング回路の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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