交流電場(chǎng)發(fā)光電源電路改進(jìn)

李華

（電子科技大學(xué)格拉斯哥學(xué)院，四川成都611731）

交流電場(chǎng)發(fā)光電源電路改進(jìn)

李華

（電子科技大學(xué)格拉斯哥學(xué)院，四川成都611731）

介紹了粉末交流電場(chǎng)發(fā)光顯示板的結(jié)構(gòu)和原理，闡述了顯示屏發(fā)光強(qiáng)度與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓、頻率之間的關(guān)系和顯示屏老化機(jī)理。根據(jù)顯示屏特性對(duì)電場(chǎng)發(fā)光顯示屏驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了改進(jìn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，有效提高了顯示屏的使用壽命。

交流電場(chǎng)發(fā)光；驅(qū)動(dòng)電路；顯示屏壽命

粉末交流電場(chǎng)發(fā)光（以下簡(jiǎn)稱(chēng)EL）顯示器件，是一種利用熒光粉（ZnS等成分）在電場(chǎng)中電離發(fā)光的平板顯示器。其具有使用簡(jiǎn)單，亮度均勻的特點(diǎn)，屬于冷光源，無(wú)紅外輻射。同時(shí)，功耗低，僅為4 mW/cm2左右，在軍用微光照明、儀表顯示、標(biāo)志顯示牌等方面有廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用當(dāng)中，顯示屏亮度變暗，數(shù)字模糊不清，給使用帶來(lái)諸多不便，頻繁更換又會(huì)造成使用成本增加。

本文通過(guò)顯示屏的老化機(jī)理和特性分析，對(duì)廣泛使用的交直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)行改進(jìn)，提出一種簡(jiǎn)單電路，有效提高了顯示屏的使用壽命，降低了使用成本，有一定的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

1　EL發(fā)光原理[1]

ZnS是一種Ⅱ-Ⅵ族電子過(guò)剩本征半導(dǎo)體材料，在電場(chǎng)中發(fā)生碰撞電離，具有良好的電致發(fā)光性，通過(guò)添加Cu，Cl等活性劑，可以產(chǎn)生不同顏色的光。粉末交流電場(chǎng)發(fā)光顯示器件（EL），結(jié)構(gòu)如圖1所示，透明導(dǎo)電膜敷在玻璃板或柔性塑料板上，在導(dǎo)電膜上涂一薄層熒光粉（硫化鋅等），厚度為10～100 μm，背面電極下面有一層絕緣材料，給導(dǎo)電膜與背面電極之間施加交流電壓，激發(fā)熒光材料發(fā)光。驅(qū)動(dòng)電壓、頻率對(duì)器件的光電性能，如壽命、亮度等有較大影響。

圖1　粉末交流EL的結(jié)構(gòu)

2　影響顯示屏老化的因素

2.1電壓跟發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系[2]

電壓和發(fā)光強(qiáng)度存在以下關(guān)系

其中，

L為發(fā)光強(qiáng)度；

V為外加電壓；

L0和C為常數(shù)。

由此可見(jiàn)：EL的外加電壓越高亮度越高。

從圖2可以清楚地看出亮度隨電壓的變化規(guī)律。

圖2　ZnS-Se:Cu，Br的發(fā)光強(qiáng)度與外加電壓的關(guān)系

2.2頻率對(duì)亮度的影響

在低頻范圍內(nèi)，EL的發(fā)光強(qiáng)度同頻率成正比，隨頻率的加大而增強(qiáng)。隨著頻率的增高，加大到約幾千赫茲，發(fā)光強(qiáng)度便不再有明顯變化，呈飽和狀態(tài)。飽和頻率的高低對(duì)具體發(fā)光材料而言也有所不同，對(duì)同一種發(fā)光材料，飽和頻率也跟外加電壓有關(guān)，電壓越高，飽和頻率也越高。

2.3顯示屏元器件的影響

在使用過(guò)程中，顯示屏單元電容減小、電阻增大，也是造成亮度減弱的原因，但是發(fā)光光譜不變。

2.4顯示屏老化原因分析

交流電場(chǎng)發(fā)光顯示屏（EL）在工作中的亮度大致降到初始亮度的一半時(shí)，影響了使用效果，在理論上就需要更換了，這就是老化。實(shí)驗(yàn)表明，電壓和頻率越高，熒光材料的活性衰減越快，顯示屏維持高亮度的時(shí)間越短。雖然電壓和頻率對(duì)亮度都有影響，但是，高頻率比高電壓對(duì)亮度衰減的影響要大得多。

顯示屏老化曲線(xiàn)如圖3所示[2]。

圖3　不同頻率對(duì)老化的影響

通過(guò)以上分析，可以得出如下結(jié)論：為了保持顯示屏的亮度，可以適當(dāng)提高電壓，而不能過(guò)度提高頻率。而且，在顯示屏剛投入使用時(shí)，初始電壓不宜過(guò)高，過(guò)高也會(huì)造成顯示屏老化加速。

3　交流電場(chǎng)發(fā)光驅(qū)動(dòng)電路改進(jìn)

考慮到現(xiàn)在用的多數(shù)顯示屏面積在1 000 cm2以下，所以采用電源為中小型。一般用蓄電池或干電池供電，所用電路要求比較簡(jiǎn)單，因而常用交直流轉(zhuǎn)換器做電源。在設(shè)計(jì)中，用到下列公式：

式中，

N1為振蕩線(xiàn)圈圈數(shù)；

Vc為直流電源輸出電壓；

A為磁芯截面積；

f為振蕩頻率；

Bm為磁芯的飽和磁通密度；

N3為輸出線(xiàn)圈圈數(shù)；

V0為輸出電壓。

從公式（2）、（3）可以看出：對(duì)于設(shè)計(jì)好的逆變器，若增高Vc，則f和V0必然增高。因而，可在逆變器的基礎(chǔ)上，用改變V0的辦法，達(dá)到控制f和V的目的?；谶@種想法，提出圖4所示的電路。E1、E2為兩個(gè)完全相同的直流電源。K1、K2、K3、Kc（總稱(chēng)KB）為一個(gè)四刀三擲開(kāi)關(guān)，用1、2、3標(biāo)明刀所擲位置，K和R為一帶開(kāi)關(guān)電位器，K作電源開(kāi)關(guān)，R作微調(diào)用。R1和R2為偏流電阻，BG1和BG2為晶體管，T為變壓器，N1為振蕩線(xiàn)圈，N2為反饋線(xiàn)圈，N3輸出線(xiàn)圈，EL為接入電路的顯示屛。

圖4　改進(jìn)電源電路圖

電源開(kāi)始工作時(shí)，KB置于1的位置（E1和E2并聯(lián)供電），合上開(kāi)關(guān)K，轉(zhuǎn)動(dòng)電位器R使顯示屏達(dá)到正常工作狀態(tài)。當(dāng)屏工作一段時(shí)間后，亮度下降以致不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可將KB放在2的位置（E1和E2串聯(lián)供電），調(diào)節(jié)R使顯示屏的亮度滿(mǎn)足要求。當(dāng)顯示屏的亮度隨工作時(shí)間再次衰減，不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可將KB放在3的位置又可工作一段時(shí)間，顯示屏的使用壽命就比一般的逆變器延長(zhǎng)了。

若所用E1和E2為干電池或蓄電池時(shí)，同樣可以達(dá)到上述目的，還可以延長(zhǎng)干電池或蓄電池的有效使用時(shí)間。

4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過(guò)對(duì)多種顯示屏的多次實(shí)驗(yàn)，證明上述電路是可行的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5　逆變器電源顯示屏延長(zhǎng)使用壽命試驗(yàn)結(jié)果

圖6　干電池電源顯示屏延長(zhǎng)使用壽命試驗(yàn)結(jié)果

從圖5可以看出，通過(guò)對(duì)逆變器電路的改進(jìn)，可以有效延長(zhǎng)顯示屏的使用壽命。圖6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在四節(jié)1號(hào)干電池的基礎(chǔ)上做出的，從中可以看出，在必須使用干電池做電源的場(chǎng)合，用這種電路比一般的逆變器有更大的優(yōu)勢(shì)，可以大大延長(zhǎng)工作時(shí)間。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文闡明了粉末交流電場(chǎng)發(fā)光顯示屏發(fā)光強(qiáng)度與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓、頻率之間的關(guān)系和顯示屏老化機(jī)理，對(duì)電場(chǎng)發(fā)光顯示屏驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了改進(jìn)，有效提高了顯示屏的使用壽命，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

[1]田民波.電子顯示[M].北京:清華大學(xué)出版社，2001.

[2]彭國(guó)賢，薛文進(jìn).電子顯示技術(shù)[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1987.

AC Powder Electroluminescent Improved Power Supply Circuit

LI Hua
（UoG-UESTC Joint School，University of Electronic Science and Technology，Chengdu Sichuan 611731，China）

This paper introduces the structure and principle of AC powder electroluminescent display panel，describes the relationship between aging mechanisms and display screen luminous intensity and the drive signal voltage，frequency.According to the display characteristics of the electroluminescent display driving circuit has been improved，and verified by experiments，effectively improve the service life of the display.

AC powder electroluminescence；power circuit；display life

TN383

A

1672-545X（2016）10-0166-03

2016-07-17

李華（1996-），男，河南洛陽(yáng)人，本科在讀，研究方向?yàn)殡娮庸こ獭?/p>