交流電場發光電源電路改進

李華

（電子科技大學格拉斯哥學院，四川成都611731）

交流電場發光電源電路改進

李華

（電子科技大學格拉斯哥學院，四川成都611731）

介紹了粉末交流電場發光顯示板的結構和原理，闡述了顯示屏發光強度與驅動信號的電壓、頻率之間的關系和顯示屏老化機理。根據顯示屏特性對電場發光顯示屏驅動電路進行了改進，并通過實驗進行驗證，有效提高了顯示屏的使用壽命。

交流電場發光；驅動電路；顯示屏壽命

粉末交流電場發光（以下簡稱EL）顯示器件，是一種利用熒光粉（ZnS等成分）在電場中電離發光的平板顯示器。其具有使用簡單，亮度均勻的特點，屬于冷光源，無紅外輻射。同時，功耗低，僅為4 mW/cm2左右，在軍用微光照明、儀表顯示、標志顯示牌等方面有廣泛應用。在應用當中，顯示屏亮度變暗，數字模糊不清，給使用帶來諸多不便，頻繁更換又會造成使用成本增加。

本文通過顯示屏的老化機理和特性分析，對廣泛使用的交直流轉換器進行改進，提出一種簡單電路，有效提高了顯示屏的使用壽命，降低了使用成本，有一定的市場推廣價值。

1　EL發光原理[1]

ZnS是一種Ⅱ-Ⅵ族電子過剩本征半導體材料，在電場中發生碰撞電離，具有良好的電致發光性，通過添加Cu，Cl等活性劑，可以產生不同顏色的光。粉末交流電場發光顯示器件（EL），結構如圖1所示，透明導電膜敷在玻璃板或柔性塑料板上，在導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，給導電膜與背面電極之間施加交流電壓，激發熒光材料發光。驅動電壓、頻率對器件的光電性能，如壽命、亮度等有較大影響。

圖1　粉末交流EL的結構

2　影響顯示屏老化的因素

2.1電壓跟發光強度的關系[2]

電壓和發光強度存在以下關系

其中，

L為發光強度；

V為外加電壓；

L0和C為常數。

由此可見：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律。

圖2　ZnS-Se:Cu，Br的發光強度與外加電壓的關系

2.2頻率對亮度的影響

在低頻范圍內，EL的發光強度同頻率成正比，隨頻率的加大而增強。隨著頻率的增高，加大到約幾千赫茲，發光強度便不再有明顯變化，呈飽和狀態。飽和頻率的高低對具體發光材料而言也有所不同，對同一種發光材料，飽和頻率也跟外加電壓有關，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，但是發光光譜不變。

2.4顯示屏老化原因分析

交流電場發光顯示屏（EL）在工作中的亮度大致降到初始亮度的一半時，影響了使用效果，在理論上就需要更換了，這就是老化。實驗表明，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間越短。雖然電壓和頻率對亮度都有影響，但是，高頻率比高電壓對亮度衰減的影響要大得多。

顯示屏老化曲線如圖3所示[2]。

圖3　不同頻率對老化的影響

通過以上分析，可以得出如下結論：為了保持顯示屏的亮度，可以適當提高電壓，而不能過度提高頻率。而且，在顯示屏剛投入使用時，初始電壓不宜過高，過高也會造成顯示屏老化加速。

3　交流電場發光驅動電路改進

考慮到現在用的多數顯示屏面積在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單，因而常用交直流轉換器做電源。在設計中，用到下列公式：

式中，

N1為振蕩線圈圈數；

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為輸出線圈圈數；

V0為輸出電壓。

從公式（2）、（3）可以看出：對于設計好的逆變器，若增高Vc，則f和V0必然增高。因而，可在逆變器的基礎上，用改變V0的辦法，達到控制f和V的目的。基于這種想法，提出圖4所示的電路。E1、E2為兩個完全相同的直流電源。K1、K2、K3、Kc（總稱KB）為一個四刀三擲開關，用1、2、3標明刀所擲位置，K和R為一帶開關電位器，K作電源開關，R作微調用。R1和R2為偏流電阻，BG1和BG2為晶體管，T為變壓器，N1為振蕩線圈，N2為反饋線圈，N3輸出線圈，EL為接入電路的顯示屛。

圖4　改進電源電路圖

電源開始工作時，KB置于1的位置（E1和E2并聯供電），合上開關K，轉動電位器R使顯示屏達到正常工作狀態。當屏工作一段時間后，亮度下降以致不能滿足要求時，可將KB放在2的位置（E1和E2串聯供電），調節R使顯示屏的亮度滿足要求。當顯示屏的亮度隨工作時間再次衰減，不能滿足要求時，可將KB放在3的位置又可工作一段時間，顯示屏的使用壽命就比一般的逆變器延長了。

若所用E1和E2為干電池或蓄電池時，同樣可以達到上述目的，還可以延長干電池或蓄電池的有效使用時間。

4　實驗結果

經過對多種顯示屏的多次實驗，證明上述電路是可行的，實驗結果如圖5、圖6所示。

圖5　逆變器電源顯示屏延長使用壽命試驗結果

圖6　干電池電源顯示屏延長使用壽命試驗結果

從圖5可以看出，通過對逆變器電路的改進，可以有效延長顯示屏的使用壽命。圖6的實驗結果是在四節1號干電池的基礎上做出的，從中可以看出，在必須使用干電池做電源的場合，用這種電路比一般的逆變器有更大的優勢，可以大大延長工作時間。

5　結束語

本文闡明了粉末交流電場發光顯示屏發光強度與驅動信號的電壓、頻率之間的關系和顯示屏老化機理，對電場發光顯示屏驅動電路進行了改進，有效提高了顯示屏的使用壽命，并通過實驗進行了驗證。

[1]田民波.電子顯示[M].北京:清華大學出版社，2001.

[2]彭國賢，薛文進.電子顯示技術[M].南京:江蘇科學技術出版社，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，河南洛陽人，本科在讀，研究方向為電子工程。