專利名稱：一種用于冷光片的驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明概括地涉及一種驅動裝置，特別涉及一種用于冷光片的驅動裝置。
背景技術：
電致發光(EL,Flectro Luminescent)是一種簡單可靠的發光方式，已有六十年的歷史，但因涉及較復雜的固態化學與材料應用，因此其發展一直受到限制。近年來固態化學材料技術日趨成熟，也使得電致發光技術得到了進一步的發展和應用。電致發光是通過在發光材料兩端電極上施加交流電壓而產生的交變電場來引發該發光材料內的熒光物質發生電子能級的跳躍、變化、復合而發射出冷光的物理現象。電致發光片，就是利用該原理而制成的，其具有功耗低、光線柔和、無紫外線、顏色多樣、壽命長、 不產生熱量等各種突出優點，一般稱為冷光片。冷光片不同于傳統的點發光或線發光機體， 其是一種均勻整體的面發光機體，不會對視覺造成刺激或傷害，并且本身富有彈性、具有很高的發光強度及效率，其質地輕薄柔軟、不占空間、安裝簡易，能夠被裁切成為具有任意復雜外形的光源，能夠極大地提高工程安裝的效率。冷光片是經由一配套設計的變壓變頻器(Inverter)來驅動的，其工作電壓和頻率是6V-220V/50Hz-4000Hz，其典型的工作電壓和頻率是20V_240V/400Hz-4000Hz，最佳工作電壓和頻率是60V-110V/400Hz-1200Hz，不同范圍的電壓或頻率會改變電致發光的亮度或顏色。冷光片的使用壽命一般為12000-28000小時(亮度80cd/m2)，當經過一段長時間的使用后，其亮度會逐漸遞減，在這種情況下雖然理論上還可以使用2000-3000小時，但具體可使用時間受到其逐漸降低的亮度的限制。影響其壽命的重要原因是材料、電壓、頻率、 溫度和濕度。可通過使用不同的電致發光材料，比如硫化鋅，硫化鈣或硫化鍶，再摻雜其他成分例如鎂、釤、銪或添加熒光染色劑等，來調整冷光的亮度和顏色。改變激勵頻率同樣能引起光的顏色變化，當頻率增加時顏色向偏藍的方向變化，而當頻率減小時顏色會向偏綠的方向變化。冷光片的原始顏色是指激勵電壓為110V/400HZ時的發光顏色。電致發光背光系統由冷光片和電致發光驅動器組成。冷光片一般小于O. 2毫米， 通過在絕緣基底上噴涂場效電致發光材料并夾置于兩層電極之間而形成。相對于LED背光系統，電致發光背光系統的優勢在于低功耗，其需要的僅僅是高電壓，負載所需的電流非常小，大概范圍是O. 03-lmA/cm2。一般來說，在冷光片的面積小于十平方厘米時，工作電流在幾個毫安左右，然而僅驅動一個LED就需要5-10mA的電流。需要指出的是，驅動電壓所引入的直流分量會大幅減少冷光片的壽命，某些電致發光驅動器采用一端接冷光片、一端接地的驅動方式是極不可取的，因為這不僅向冷光片引入了直流分量，而且對系統的地線引進了更多的干擾信號。根據制作工藝的不同，冷光片通常采用IlOV電壓或220V電壓進行驅動，其中采用 220V電壓驅動的冷光片相當于串聯的兩個采用IlOV電壓驅動的冷光片。同時由于用于冷光片的驅動裝置輸入端的交流電一般為IlOV和220V兩種，因此用于冷光片的驅動裝置通常包括四種，即，將220V的交流電整流為提供給冷光片的220V電壓的驅動裝置、將220V的交流電整流并降壓為提供給冷光片的IlOV電壓的驅動裝置、將IlOV的交流電整流為提供給冷光片的IlOV電壓的驅動裝置，以及將IlOV的交流電倍壓整流為提供給冷光片的220V 電壓的驅動裝置。發明人在實現本發明的過程中，發現現有技術中至少存在以下技術問題I、對應于不同的交流電電壓和具有不同的驅動電壓的冷光片，需要對應使用不同的驅動裝置，這不但增加了成本，也給使用者帶來了不便；2、現有的冷光片驅動裝置通常無法對冷光片的發光亮度逐漸遞減的趨勢進行抑制；3、在采用將220V的交流電轉換為提供給冷光片的IlOV電壓的方案時，現有技術中基本上采用變壓器對交流電進行降壓處理或者采用開關電源技術進行降壓，這些方式將損耗大量功率并且產生大量熱能，并且變壓器的制造成本非常高且重量和體積都很大，致使提高了采用變壓器進行降壓的冷光片驅動裝置的成本、重量和體積。
發明內容
如前文所述，當經過一段時間的使用后，冷光片的亮度會逐漸遞減，這時如果為冷光片提供的驅動電壓和頻率能夠隨著使用時間的遞增而自動得到提升，則可望抑制冷光片亮度遞減的趨勢。本發明的目的在于提供這樣一種用于冷光片的適用于多種交流電和冷光片驅動電壓參數的驅動裝置，其能夠對應于冷光片隨著使用時間的增加而逐漸減少的等效電容值而自動提升為冷光片提供的驅動電壓和/或頻率，從而抑制冷光片發光亮度遞減的趨勢。為實現上述目的，本發明提供了一種用于冷光片的驅動裝置，其連接在交流電與待驅動的冷光片之間，用于將交流電電壓轉換為冷光片的驅動電壓，該驅動裝置包括連接到所述交流電的整流單元；連接到所述整流單元的輸出端的逆變單元；連接到所述逆變單元的輸出端的濾波單元，所述濾波單元的輸出端連接到所述冷光片，所述濾波單元包括互相連接的電容單元和電感單元；不考慮冷光片的內阻時，所述冷光片兩端的驅動電壓Va為
CV
vEL = c + c (JVlc)，其中，LC 力戶萬白勺總、
KL
等效電容值，Ca為所述冷光片的等效電容值，Vin為所述逆變單元輸出的基波電壓值，ω為所述逆變單元輸出的角頻率。作為優選,所述電感單元包括一個電感或者包括多個串聯的電感。作為優選,所述電容單元包括一個電容,或者包括多條并聯的電容支路,每個電容支路包括互相串聯的開關和電容。作為優選，所述濾波單元還包括與電容單元并聯的開關，該開關是可插拔的。作為優選，C與Ca可大致相等，或者根據要求經上述公式計算得到C的值。作為優選，所述電容采用無極性聚丙烯電容實現。作為優選，所述整流單元包括橋接的二極管D1、D2、D3和D4，所述二極管Dl和D2 之間的第一節點NI與所述二極管D3和D4之間的第三節點N3作為整流單元輸入端連接到交流電，所述二極管Dl和D4之間的第四節點N4與所述二極管D2和D3之間的第二節點N2 作為整流單元輸出端連接到所述逆變單元的輸入端；串聯的第一電容CCl和第二電容CC2， 其連接在所述整流單元輸出端；以及開關，其一端連接至所述第三節點N3，其另一端連接至處于所述第一電容CCl和第二電容CC2之間的第五節點N5。作為優選，所述逆變單元設置為每隔預定時間提高其輸出頻率。作為優選，所述逆變單元設置為通過改換不同頻率的外接晶體振蕩器而輸出不同區間的驅動頻率。作為優選，所述逆變單元采用型號為HTB1412的單極性純正弦波逆變芯片。本發明的驅動裝置通過電容單元降壓而降低了成本，并且縮小了體積和重量，提高了可靠性和有用功效率。對于面積為2m2的冷光片，采用變壓器降壓的冷光片驅動裝置的重量為4kg，而本發明的驅動裝置的重量不足1kg。同時，電容單元的設置能夠減緩冷光片在使用中亮度減弱的趨勢。此外，通過同一個裝置實現了能夠使用于多種交流電/驅動電壓，從而通過本發明的驅動裝置實現了制造上以及使用上的極大的便利。
圖I為本發明的用于冷光片的驅動裝置的示意性電路結構圖；圖2為圖I中的濾波單元的一個實施例的電路結構圖；圖3為圖I中的濾波單元的另一個實施例的電路結構圖；圖4為圖I中的濾波單元的又一個實施例的電路結構圖；圖5a至5d為采用圖4所示電路結構實現的分別對應于面積為2m2、lm2、0. 5m2和 O. 25m2的冷光片的四種具體電路圖；圖6為在圖4所示的濾波單元中的電容單元上并聯有開關的電路圖；圖7為圖I中的整流單元的一個實施例的電路圖；圖8為圖I中的逆變單元的控制芯片的一個實施例的管腳示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的用于冷光片的驅動裝置的具體實施方式
進行詳細說明。圖I為本發明的用于冷光片的驅動裝置的示意性電路結構圖。如圖I所示，本發明的用于冷光片的驅動裝置包括連接到交流電的整流單元，連接到整流單元的輸出端的逆變單元，連接到逆變單元的輸出端的濾波單元，濾波單元的輸出端連接到冷光片。圖2為圖 I中的濾波單元的一個實施例的電路結構圖。如圖所示，濾波單元包括互相連接的電容單元和電感單元，其中電感單元由一個電感值為L的電感實現，電容單元由一個電容值為C的電容實現，且電感單元、電容單元與冷光片互相串聯。濾波單元的輸入端所輸入的電壓Vin為逆變單元輸出的基波電壓值。圖3為圖I中的濾波單元的另一個實施例的電路結構圖。當濾波單元中的工作電流較大時，可采用如圖3所示的電路結構，其中濾波單元包括互相連接的電容單元和電感單元，電感單元由兩個電感值分別為L/2的電感實現，電容單元仍由一個電容值為C的電容實現。濾波單元的輸入端所輸入的電壓Vin為逆變單元輸出的基波電壓值。如圖2或3所示的冷光片的等效電容為Ca，根據電路結構可知，在不考慮冷光片的內阻時，冷光片兩端的驅動電壓VaS : VEL = cdLo，⑴其中ω為逆變單元輸出的角頻率，ω =2nf, f為逆變單元的輸出頻率，也就是冷光片的驅動頻率。本發明不考慮冷光片的內阻是因為，冷光片的等效串聯內阻R是個動態變量，不易對其進行測量。并且，實驗證明采用上述公式(I)計算得到的電Sva的理論值與實際測量到的電壓Va之間的誤差僅為5%左右，該誤差不影響本發明的驅動裝置的使用效果。此外，還可以通過對上述公式(I)中的其他變量進行適當調整來減少誤差，以滿足實際工程應用的需要。事實上，當考慮冷光片的等效串聯內阻R時，冷光片兩端的電壓VaS :vEL G+ Cel(I-^2LC)ZnZi+ (R^Cel)2 ’^這時當將上述公式⑵中的電阻R忽略不計，公式(2)即可轉換為公式(I)。根據前述內容可知，冷光片的亮度取決于施加于其兩端的電壓和驅動頻率。由于冷光片是電容性產品，其等效電容會隨著工作時間的增加而逐漸下降，亮度也會越來越弱。 而通過上述電路結構的電壓公式可知，隨著的逐漸減小(其他量值不變)，冷光片兩端的驅動電壓Va會自動逐漸提升，可見，通過具有上述結構的濾波單元，本發明的驅動裝置能夠有效地自動提升冷光片兩端的電壓，減緩了其亮度變弱的趨勢。當濾波單元中連接有上述電容單元，在交流電輸入驅動裝置時，如果裝置前端部分具有升壓的功率因數校正(PFC)電路，則只需適當調小后端部分中的電容單元的等效電容C，即可滿足冷光片典型的IlOV驅動電壓。此外，由于上述電容單元的存在，還能夠避免因逆變單元輸出端短路或冷光片故障短路而造成驅動裝置的損壞。為了減小電容損耗以降低成本，作為優選，上述濾波單元所包含的電容單元采用無極性聚丙烯(CBB)電容來實現。作為優選，上述濾波單元還可以采用如圖4所示的電路結構，其中電容單元包括多條電容支路，每個電容支路包括互相串聯的開關Kl-Kn和電容Cl-Cn，電容單元的等效電容為C。采用圖4所示的電路結構，可通過各個開關不同的開閉組合方式實現電容單元等效電容的改變，以適應來自不同供應商的不同面積的冷光片的要求。目前，市售的冷光片的等效電容一般為2yF-8yF/m2，驅動頻率一般為 400Hz-1200Hz，驅動電壓一般為50V_200V(典型值為110V)，下面結合附圖5a至5d對使用圖4所示的濾波單元的驅動裝置(本實施例中使用的是適用于2m2的冷光片的驅動裝置) 來驅動四種不同面積的冷光片的四種具體電路圖進行說明。這里所選定的驅動頻率f為 800Hz，等效電感值L為O. 5mH,冷光片的等效電容值Ca為4 μ F/m2。此外，設定逆變單元輸出的基波電壓值Vin為220V，如圖5a至5d所示，對應于四種不同的冷光片面積和出廠時的等效電容，所串聯的電容單元中的各個開關Kl至K4具有四種開閉組合。對應于圖5a至5d 所實現的冷光片的面積S、出廠時的初始等效電容Ca、串聯的電容單元等效電容C與冷光片下降后的等效電容、兩端的驅動電壓Va之間的變化關系見下表
權利要求
1.一種用于冷光片的驅動裝置，其連接在交流電與待驅動的冷光片之間，用于將交流電電壓轉換為提供給冷光片的驅動電壓，其特征在于，所述驅動裝置包括連接到所述交流電的整流單元；連接到所述整流單元的輸出端的逆變單元；連接到所述逆變單元的輸出端的濾波單元，所述濾波單元的輸出端連接到所述冷光片，所述濾波單元包括互相連接的電容單元和電感單元； 不考慮冷光片的內阻時，所述冷光片兩端的驅動電壓Va為
2.如權利要求I所述的驅動裝置，其特征在于，所述電感單元包括一個電感或者包括多個串聯的電感。
3.如權利要求I所述的驅動裝置，其特征在于，所述電容單元包括一個電容，或者包括多條并聯的電容支路，每個電容支路包括互相串聯的開關和電容。
4.如權利要求I所述的驅動裝置，其特征在于，所述濾波單元還包括與電容單元并聯的開關。
5.如權利要求4所述的驅動裝置，其特征在于，所述開關是能插拔的。
6.如權利要求I所述的驅動裝置，其特征在于，C與Ca大致相等。
7.如權利要求3所述的驅動裝置，其特征在于，所述電容采用無極性聚丙烯電容實現。
8.如權利要求I所述的驅動裝置，其特征在于，所述整流單元包括橋接的二極管D1、D2、D3和D4，所述二極管Dl和D2之間的第一節點NI與所述二極管 D3和D4之間的第三節點N3作為整流單元輸入端連接到所述交流電，所述二極管Dl和D4 之間的第四節點N4與所述二極管D2和D3之間的第二節點N2作為整流單元輸出端連接到所述逆變單元的輸入端；串聯的第一電容CCl和第二電容CC2，其連接在所述整流單元輸出端；以及開關，其一端連接至所述第三節點N3，其另一端連接至處于所述第一電容CCl和第二電容CC2之間的第五節點N5。
9.如權利要求I所述的驅動裝置，其特征在于，所述逆變單元設置為每隔預定時間提高其輸出頻率。
10.如權利要求8所述的驅動裝置，其特征在于，所述逆變單元采用型號為HTB1412的單極性純正弦波逆變芯片作為控制芯片。
全文摘要
本發明公開了一種用于冷光片的驅動裝置，其連接在交流電與待驅動的冷光片之間，用于將交流電電壓轉換為冷光片的驅動電壓，所述驅動裝置包括連接到交流電的整流單元；連接到整流單元的輸出端的逆變單元；連接到逆變單元的輸出端的濾波單元，濾波單元的輸出端連接到冷光片，濾波單元包括互相連接的電容單元和電感單元；不考慮冷光片的內阻時，冷光片兩端的驅動電壓VEL為其中，L為電感單元的總等效電感值，C為電容單元的總等效電容值，CEL為冷光片的等效電容值，VIN為逆變單元輸出的基波電壓值，ω為逆變單元輸出的角頻率。本發明的驅動裝置能夠減緩冷光片使用時亮度減弱的趨勢，且具有較小的體積和重量，和較高的可靠性和有用功效率。
文檔編號H05B33/08GK102595674SQ20121003549
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者張長安 申請人:張長安