專利名稱：用于el板的具有零斷開電流的交流開關的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池操作的逆變器，具體地說涉及一種開關電 路，用于選擇性地把EL板耦聯到電源，并對EL板提供基本上零斷 開電流。
背景技術：
如在本說明書中使用的，橋是一種具有四個臂的電路，其中兩對 臂并聯連接在第一對端子之間.在每對臂中，所述的臂被串聯連接. 在每個串聯對中的臂的連接點是笫二對端子.借助于同時導通的一對
臂和另一對臂中的單向電流元件，橋具有跨過一對端子的DC對角線 和跨過第二對端子的AC對角線.
如在本說明書中使用的和本領域技術人員所理解的，"厚膜"指的 是一種類型的EL燈，"薄膜"指的是另一種EL燈.這些術語僅僅直 白地涉及實際厚度，并實際上標識不同的要求. 一般地說，薄膜EL 燈通過通常在玻璃襯底上或在先前層上真空淀積不同的層構成.厚膜 EL燈一般通過例如借助于輥涂、噴濺或各種印刷技術在襯底上沉積 油墨層構成.所述用于沉積油墨的技術是非窮舉的，雖然一般以相同 的方式例如絲網印刷沉積若干個燈層.薄膜、厚膜EL燈在術語上并 不矛盾，厚膜EL燈比薄腹EL燈厚得多.
如在本說明書中使用的，EL板是一種包括一個或多個發光區域 的單一的薄板，其中每個發光區域是一個EL燈.EL燈實質上是一個 電容器，在兩個導電的電極之間具有電介質層，其中一個電極是透明 的.電介質層可以包括熒光體顆粒，或者可以是鄰近電介質層的熒光 體顆粒的單獨的層.熒光體顆粒在存在強電場的情況下發光，其使用 相當小的電流.在厚膜EL燈的情況下，并如本領域技術人員所理解的，"無機 的"指的是一種晶體的發光材料，其不含有硅或鍺作為基質晶體.(晶 體可能偶然地或故意地摻雜有雜質."基質"指的是晶體本身，不是摻 雜物.)術語"無機的"不涉及用于制造EL燈的其它材料.
EL熒光體顆粒一般是基于硫化鋅的材料，包括一種或多種化合 物例如硫化銅(CU2S)、硒化鋅(ZnSe)和疏化鋅晶體結構內的固溶體內 的疏化鎘(CdS)，或者作為顆粒結構內的第二相或域.EL熒光體一 般含有適量的其它材料例如摻雜劑，諸如溴、氯、錳、銀等作為色中 心，作為觸媒劑，或者用于修正顆粒晶格中的缺陷，以便按照需要改 進熒光體的特性.由摻雜程度確定發出的光的顏色.雖然在原理上理 解，但是尚未詳細地理解EL熒光體顆粒的發光.熒光體的發光隨時 間和使用而變差，如果熒光體被暴露于濕氣或高頻(大于1000 Hz) 的交流電流，則變得更差，
在便攜式電子裝置、汽車顯示器以及以低電壓電池為電源的其他 應用中，EL燈由用于把直流變成交流的逆變器供電。為了使EL燈充 分地發光，需要超過大約120V的峰峰電壓.實際的電壓取決于燈的 結構，特別是取決于熒光體粉末內的電場強度.通過EL燈的交流電 流的頻率影響燈的壽命，其中優選的頻率是200Hz到lOOOHz之間. 在200Hz以下的頻率，在熒光體中發生離子遷移.在1000Hz以上， 熒光體的壽命和頻率成反比.
利用變壓器可以從逆變器獲得合適的電壓.對于小的板，變壓器 是相對昂貴的.現有技術披露了若干種逆變器，其中在電感器中存儲 的能量當電感器或者通過燈或者在存儲電容器內放電時以高電壓小 電流提供給EL燈.借助于來自逆變器的一系列高頻脈沖，存儲電容 器上的電壓被升高.電容泵浦電路也是已知的，但是在商業上未被廣 泛地應用.
由逆變器產生的直流電流必須被轉換換成交流電流以便向EL燈 供電.美國專利US 4210848 (Suzuki等人的)披露了一種用于此目 的的切換橋.這種橋作為雙極雙擲開關，以低的頻率改變通過EL燈的電流，美國專利US5313141(Kimball)披露了一種直接產生交流電壓 的逆變器.使用每種技術的多種逆變器是在市場上可以得到的.
利用開關把多個EL燈連接到一個電源在本領域中是已知的.見 US5347198(Kimba11).如在該專利中所述，即使在燈被截止的狀態下， 此時在理論上和電源斷開，也具有通過EL燈的極小的電流.已經發 現，這個對應于非常小的直流偏壓的極小的電流會引起離子遷移，即 使一個小的直流偏置也是有害的，和被正確驅動的EL燈相比，會引 起縮短的壽命.
因此，由上述可見，本發明的目的在于，提供一種用于由電池驅 動EL板的電源，其在所述板上不產生直流偏壓.
本發明的另一個目的在于，提供一種用于EL板的對稱的驅動.
本發明的另一個目的在于，提供一種對稱的開關電路，其可被經 濟地復制，以便提供對多個燈的單獨的控制.
本發明的另一個目的在于，提供一種具有通過EL燈的零斷開電 流的對稱開關電路，
發明內容
本發明的上述目的被這樣實現了，其中用于驅動EL板的電源包 括一個逆變器，其在一對輸出端產生極性相反的電壓.被連接到所述 輸出端以及至少一個EL燈的開關電路在導通狀態下對至少一個EL 燈提供交流電流，在截止狀態下阻斷來自EL燈的電流.所述開關電 路包括用于使EL燈的笫一端和第一輸出端相連的笫一雙向開關，以 及用于使EL燈的第二端和笫二輸出端相連的笫二雙向開關.
通過結合附圖參看下面的詳細說明可以獲得本發明的更全面的
理解，其中
圖l表示橋式電路的操作；
困2是在市場上可得到的具有橋式輸出的逆變器的原理圖；以及困3是按照本發明的優選實施例構成的開關電路的原理圖，
具體實施例方式
如上所述，電致發光燈的工作需要交流電流.當只能得到直流電 源時，交替地反向EL燈和直流電源的連接將提供交流電流.如圖1 所示，EL燈11的端子通過電阻13和14耦聯到雙極雙擲(DPDT)開 關12的各個極。開關12的擲被連接到電容器16,該電容器存儲來自 未示出的合適的源的高壓直流。當開關12向左閉合時，笫一極性的 電壓被加于EL燈11上，當開關12向右閉合時，施加于EL燈11上 的電壓的極性被反向，從而在連續的周期上產生通過燈的交流電流.
圖2是包括DPDT開關的電子模擬的市場上可得到的逆變器的 原理圖.逆變器20包括電感器21和開關晶體管22，它們以熟知的增 壓配置操作，以把電容器23充電到高壓.橋式電路包括SCR25， SCR 26，開關晶體管27和開關晶體管28. EL燈24在輸出端A和B被連 接到橋的交流對角線.電容器23被連接到橋的直流對角線上.SCR 25 和晶體管28同時導通，以使電流沿著第一方向通過EL燈24.與SCR 25和晶體管28交替地，SCR 26和晶體管27同時導通以使電流沿著 笫二方向通過EL燈24。
圖3是用于選擇地啟動EL板中的燈的電路的原理圖.輸入端A 和B被連接到圖2的輸出端A和B.只要對逆變器20 (圖2 )提供功 率，EL燈31便被點亮.借助于和EL燈32、 33相連的各自的開關電 路，EL燈32、 33被選擇性地點亮.這些是完全相同的電路，因而只 說明燈32的操作.開關電路使EL燈導通和截止，當截止時，則阻斷 通過燈的全部電流.
燈32通過由和晶體管51串聯連接的并M極性二極管47旁路 的二極管46構成的雙向開關被耦聯到端子A.燈32通過由和晶體管 52串聯連接的并^l反極性二極管49旁路的二極管48構成的雙向開關 被耦聯到端子B.反極性指的是電流通路是反并聯的，即這些通路是 單向的，并沿相反的方向流動.電阻41、 42、 43和44提供用于操作晶體管51、 52的偏壓.這 個開關電路是關于EL燈32對稱的.即，沿每個方向通過電路的電流 遇到相同數量的二極管電壓降和相同類型的晶體管.
端子35是邏輯電平輸入端.使用正邏輯，即，大約+5V是"真" 或"高"或"導通"，而大約0V是"假"或"低"或"截止".通過觀看圖2 可以看出，端子A和B接收燈操作電壓，不接收控制信號或邏輯電平 電壓.例如，"高"指的是大于80VDC的電壓，"低"指基本上是地電 位(在接地的兩個或三個二極管正向電壓降之內).精確的電壓并不 重要.端子A和端子B永不同時為高.
當端子A是高時，電流從端子A通過燈31流向端子B.當端子 B是高時，電流從端子B通過燈31流向端子A。
當輸入端35是低時，不論端子A和B的狀態如何，電流不流過 燈32.當端子A是高時，小的電流流過二極管47、晶體管51的集電 極-基極結和電阻42，到在輸入端35的地.這個小電流正向偏置二 極管47,從而把EL燈32的上端耦聯到端子A. EL燈32的下端通 過晶體管52和二極管49與地隔離，沒有電流流過EL燈32到地.
類似地，當端子B是高時， 一個小電流流過二極管49，但是沒 有電流流過EL燈32.
當輸入端35是高時，晶體管51和52被使能，雖然不一定導通. 如果端子A為低，則晶體管51導通，然后晶體管52導通.
當輸入端35為高且端子A為高時，電流流過二極管47、 EL燈 32、晶體管52和二極管48到端子B.當輸入端35為高且端子B為 高時，電流流過二極管49、 EL燈32、晶體管51以及二極管46到端 子B.因而，對EL燈32提供交流電流.在笫一半周的電流和笫二半 周的電流對稱，這是因為開關電路是關于燈32對稱的.燈的操作不 產生純的直流，并且當開關電路斷開(當輸入端35低時)，沒有極 小的直流.
因而本發明提供一種用于選擇性地驅動EL板中的燈，并且在斷 開(截止)狀態下阻斷電流的開關.這種開關是對稱的，包括晶體管的類型，并且可被經濟地復制，以便提供多個燈的單獨的控制.這種 開關電路可被附加到現有的驅動器上，并且可被包括在一個單一的集 成電路中而作為新的驅動器.
上面對本發明進行了說明，顯然，對于本領域技術人員，在本發
明的范圍內，可以作出各種改型.例如，在美國專利US 6204609(Kimball)中所述的放電電路可被包括在這種驅動器電路中， 可以由一個開關電路操作一個以上的EL燈.
權利要求
1.在用于驅動EL板的電源中，所述電源包括一個逆變器，所述逆變器在一對輸出端產生極性顛倒的電壓，其改進包括用于把EL燈耦連到所述電源的開關電路，所述開關電路包括用于將EL燈的第一端和第一輸出端相連的第一雙向開關，以及用于將EL燈的第二端和第二輸出端相連的第二雙向開關。
2. 如權利要求1所述的電源，其中每個雙向開關包括 與第一晶體管串聯耦連的笫一二極管；以及與第一二極管和第 一晶體管反并聯耦連的第二二極管.
3. 如權利要求1所述的電源，其中每個雙向開關包括用于使該雙 向開關接通或斷開的邏輯電平輸入端。
4. 如權利要求3所述的電源，其中當雙向開關處于斷開狀態時， 每個雙向開關阻斷來自所述至少一個EL燈的電流。
5. 如權利要求1所述的電源，其中所述改進包括 多個開關電路，被耦連到所述輸出端，并且其中的每一個被耦聯到所述EL板中的 一個EL燈，以便選擇性地點亮所述EL燈.
6. 如權利要求5所述的電源，其中每個雙向開關包括 與第一晶體管串聯耦連的第一二極管；以及與第一二極管和笫 一 晶體管反并聯耦連的第二二極管.
7. 如權利要求5所述的電源，其中每個雙向開關包括用于使該雙 向開關接通或斷開的邏輯電平輸入端.
8. 如權利要求7所述的電源，其中當雙向開關處于斷開狀態時， 每個雙向開關阻斷來自所述至少一個EL燈的電流.
全文摘要
用于驅動EL板的電源包括一個逆變器，其在一對輸出端產生極性顛倒的電壓。被連接到所述輸出端以及至少一個EL燈(32)的開關電路在導通狀態下對至少一個EL燈提供交流電流，在截止狀態下阻斷來自EL燈的電流。所述開關電路包括用于使EL燈的第一端和第一輸出端相連的第一雙向開關(46，47，51)，以及用于使EL燈的第二端和第二輸出端相連的第二雙向開關(48，49，52)。
文檔編號H05B41/36GK101310569SQ200680039994
公開日2008年11月19日 申請日期2006年10月23日 優先權日2005年10月27日
發明者C·E·佩普克, H·G·伊, R·A·金伯爾 申請人:世界產權公司