交流电场发光电源电路改进

李华

（电子科技大学格拉斯哥学院，四川成都611731）

交流电场发光电源电路改进

李华

（电子科技大学格拉斯哥学院，四川成都611731）

介绍了粉末交流电场发光显示板的结构和原理，阐述了显示屏发光强度与驱动信号的电压、频率之间的关系和显示屏老化机理。根据显示屏特性对电场发光显示屏驱动电路进行了改进，并通过实验进行验证，有效提高了显示屏的使用寿命。

交流电场发光；驱动电路；显示屏寿命

粉末交流电场发光（以下简称EL）显示器件，是一种利用荧光粉（ZnS等成分）在电场中电离发光的平板显示器。其具有使用简单，亮度均匀的特点，属于冷光源，无红外辐射。同时，功耗低，仅为4 mW/cm2左右，在军用微光照明、仪表显示、标志显示牌等方面有广泛应用。在应用当中，显示屏亮度变暗，数字模糊不清，给使用带来诸多不便，频繁更换又会造成使用成本增加。

本文通过显示屏的老化机理和特性分析，对广泛使用的交直流转换器进行改进，提出一种简单电路，有效提高了显示屏的使用寿命，降低了使用成本，有一定的市场推广价值。

1　EL发光原理[1]

ZnS是一种Ⅱ-Ⅵ族电子过剩本征半导体材料，在电场中发生碰撞电离，具有良好的电致发光性，通过添加Cu，Cl等活性剂，可以产生不同颜色的光。粉末交流电场发光显示器件（EL），结构如图1所示，透明导电膜敷在玻璃板或柔性塑料板上，在导电膜上涂一薄层荧光粉（硫化锌等），厚度为10～100 μm，背面电极下面有一层绝缘材料，给导电膜与背面电极之间施加交流电压，激发荧光材料发光。驱动电压、频率对器件的光电性能，如寿命、亮度等有较大影响。

图1　粉末交流EL的结构

2　影响显示屏老化的因素

2.1电压跟发光强度的关系[2]

电压和发光强度存在以下关系

其中，

L为发光强度；

V为外加电压；

L0和C为常数。

由此可见：EL的外加电压越高亮度越高。

从图2可以清楚地看出亮度随电压的变化规律。

图2　ZnS-Se:Cu，Br的发光强度与外加电压的关系

2.2频率对亮度的影响

在低频范围内，EL的发光强度同频率成正比，随频率的加大而增强。随着频率的增高，加大到约几千赫兹，发光强度便不再有明显变化，呈饱和状态。饱和频率的高低对具体发光材料而言也有所不同，对同一种发光材料，饱和频率也跟外加电压有关，电压越高，饱和频率也越高。

2.3显示屏元器件的影响

在使用过程中，显示屏单元电容减小、电阻增大，也是造成亮度减弱的原因，但是发光光谱不变。

2.4显示屏老化原因分析

交流电场发光显示屏（EL）在工作中的亮度大致降到初始亮度的一半时，影响了使用效果，在理论上就需要更换了，这就是老化。实验表明，电压和频率越高，荧光材料的活性衰减越快，显示屏维持高亮度的时间越短。虽然电压和频率对亮度都有影响，但是，高频率比高电压对亮度衰减的影响要大得多。

显示屏老化曲线如图3所示[2]。

图3　不同频率对老化的影响

通过以上分析，可以得出如下结论：为了保持显示屏的亮度，可以适当提高电压，而不能过度提高频率。而且，在显示屏刚投入使用时，初始电压不宜过高，过高也会造成显示屏老化加速。

3　交流电场发光驱动电路改进

考虑到现在用的多数显示屏面积在1 000 cm2以下，所以采用电源为中小型。一般用蓄电池或干电池供电，所用电路要求比较简单，因而常用交直流转换器做电源。在设计中，用到下列公式：

式中，

N1为振荡线圈圈数；

Vc为直流电源输出电压；

A为磁芯截面积；

f为振荡频率；

Bm为磁芯的饱和磁通密度；

N3为输出线圈圈数；

V0为输出电压。

从公式（2）、（3）可以看出：对于设计好的逆变器，若增高Vc，则f和V0必然增高。因而，可在逆变器的基础上，用改变V0的办法，达到控制f和V的目的。基于这种想法，提出图4所示的电路。E1、E2为两个完全相同的直流电源。K1、K2、K3、Kc（总称KB）为一个四刀三掷开关，用1、2、3标明刀所掷位置，K和R为一带开关电位器，K作电源开关，R作微调用。R1和R2为偏流电阻，BG1和BG2为晶体管，T为变压器，N1为振荡线圈，N2为反馈线圈，N3输出线圈，EL为接入电路的显示屛。

图4　改进电源电路图

电源开始工作时，KB置于1的位置（E1和E2并联供电），合上开关K，转动电位器R使显示屏达到正常工作状态。当屏工作一段时间后，亮度下降以致不能满足要求时，可将KB放在2的位置（E1和E2串联供电），调节R使显示屏的亮度满足要求。当显示屏的亮度随工作时间再次衰减，不能满足要求时，可将KB放在3的位置又可工作一段时间，显示屏的使用寿命就比一般的逆变器延长了。

若所用E1和E2为干电池或蓄电池时，同样可以达到上述目的，还可以延长干电池或蓄电池的有效使用时间。

4　实验结果

经过对多种显示屏的多次实验，证明上述电路是可行的，实验结果如图5、图6所示。

图5　逆变器电源显示屏延长使用寿命试验结果

图6　干电池电源显示屏延长使用寿命试验结果

从图5可以看出，通过对逆变器电路的改进，可以有效延长显示屏的使用寿命。图6的实验结果是在四节1号干电池的基础上做出的，从中可以看出，在必须使用干电池做电源的场合，用这种电路比一般的逆变器有更大的优势，可以大大延长工作时间。

5　结束语

本文阐明了粉末交流电场发光显示屏发光强度与驱动信号的电压、频率之间的关系和显示屏老化机理，对电场发光显示屏驱动电路进行了改进，有效提高了显示屏的使用寿命，并通过实验进行了验证。

[1]田民波.电子显示[M].北京:清华大学出版社，2001.

[2]彭国贤，薛文进.电子显示技术[M].南京:江苏科学技术出版社，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

李华（1996-），男，河南洛阳人，本科在读，研究方向为电子工程。