专利名称：用于el板的具有零断开电流的交流开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池操作的逆变器，具体地说涉及一种开关电 路，用于选择性地把EL板耦联到电源，并对EL板提供基本上零断 开电流。
背景技术：
如在本说明书中使用的，桥是一种具有四个臂的电路，其中两对 臂并联连接在第一对端子之间.在每对臂中，所述的臂被串联连接. 在每个串联对中的臂的连接点是笫二对端子.借助于同时导通的一对
臂和另一对臂中的单向电流元件，桥具有跨过一对端子的DC对角线 和跨过第二对端子的AC对角线.
如在本说明书中使用的和本领域技术人员所理解的，"厚膜"指的 是一种类型的EL灯，"薄膜"指的是另一种EL灯.这些术语仅仅直 白地涉及实际厚度，并实际上标识不同的要求. 一般地说，薄膜EL 灯通过通常在玻璃衬底上或在先前层上真空淀积不同的层构成.厚膜 EL灯一般通过例如借助于辊涂、喷溅或各种印刷技术在衬底上沉积 油墨层构成.所述用于沉积油墨的技术是非穷举的，虽然一般以相同 的方式例如丝网印刷沉积若干个灯层.薄膜、厚膜EL灯在术语上并 不矛盾，厚膜EL灯比薄腹EL灯厚得多.
如在本说明书中使用的，EL板是一种包括一个或多个发光区域 的单一的薄板，其中每个发光区域是一个EL灯.EL灯实质上是一个 电容器，在两个导电的电极之间具有电介质层，其中一个电极是透明 的.电介质层可以包括荧光体颗粒，或者可以是邻近电介质层的荧光 体颗粒的单独的层.荧光体颗粒在存在强电场的情况下发光，其使用 相当小的电流.在厚膜EL灯的情况下，并如本领域技术人员所理解的，"无机 的"指的是一种晶体的发光材料，其不含有硅或锗作为基质晶体.(晶 体可能偶然地或故意地掺杂有杂质."基质"指的是晶体本身，不是掺 杂物.)术语"无机的"不涉及用于制造EL灯的其它材料.
EL荧光体颗粒一般是基于硫化锌的材料，包括一种或多种化合 物例如硫化铜(CU2S)、硒化锌(ZnSe)和疏化锌晶体结构内的固溶体内 的疏化镉(CdS)，或者作为颗粒结构内的第二相或域.EL荧光体一 般含有适量的其它材料例如掺杂剂，诸如溴、氯、锰、银等作为色中 心，作为触媒剂，或者用于修正颗粒晶格中的缺陷，以便按照需要改 进荧光体的特性.由掺杂程度确定发出的光的颜色.虽然在原理上理 解，但是尚未详细地理解EL荧光体颗粒的发光.荧光体的发光随时 间和使用而变差，如果荧光体被暴露于湿气或高频(大于1000 Hz) 的交流电流，则变得更差，
在便携式电子装置、汽车显示器以及以低电压电池为电源的其他 应用中，EL灯由用于把直流变成交流的逆变器供电。为了使EL灯充 分地发光，需要超过大约120V的峰峰电压.实际的电压取决于灯的 结构，特别是取决于荧光体粉末内的电场强度.通过EL灯的交流电 流的频率影响灯的寿命，其中优选的频率是200Hz到lOOOHz之间. 在200Hz以下的频率，在荧光体中发生离子迁移.在1000Hz以上， 荧光体的寿命和频率成反比.
利用变压器可以从逆变器获得合适的电压.对于小的板，变压器 是相对昂贵的.现有技术披露了若干种逆变器，其中在电感器中存储 的能量当电感器或者通过灯或者在存储电容器内放电时以高电压小 电流提供给EL灯.借助于来自逆变器的一系列高频脉冲，存储电容 器上的电压被升高.电容泵浦电路也是已知的，但是在商业上未被广 泛地应用.
由逆变器产生的直流电流必须被转换换成交流电流以便向EL灯 供电.美国专利US 4210848 (Suzuki等人的)披露了一种用于此目 的的切换桥.这种桥作为双极双掷开关，以低的频率改变通过EL灯的电流，美国专利US5313141(Kimball)披露了一种直接产生交流电压 的逆变器.使用每种技术的多种逆变器是在市场上可以得到的.
利用开关把多个EL灯连接到一个电源在本领域中是已知的.见 US5347198(Kimba11).如在该专利中所述，即使在灯被截止的状态下， 此时在理论上和电源断开，也具有通过EL灯的极小的电流.已经发 现，这个对应于非常小的直流偏压的极小的电流会引起离子迁移，即 使一个小的直流偏置也是有害的，和被正确驱动的EL灯相比，会引 起缩短的寿命.
因此，由上述可见，本发明的目的在于，提供一种用于由电池驱 动EL板的电源，其在所述板上不产生直流偏压.
本发明的另一个目的在于，提供一种用于EL板的对称的驱动.
本发明的另一个目的在于，提供一种对称的开关电路，其可被经 济地复制，以便提供对多个灯的单独的控制.
本发明的另一个目的在于，提供一种具有通过EL灯的零断开电 流的对称开关电路，
发明内容
本发明的上述目的被这样实现了，其中用于驱动EL板的电源包 括一个逆变器，其在一对输出端产生极性相反的电压.被连接到所述 输出端以及至少一个EL灯的开关电路在导通状态下对至少一个EL 灯提供交流电流，在截止状态下阻断来自EL灯的电流.所述开关电 路包括用于使EL灯的笫一端和第一输出端相连的笫一双向开关，以 及用于使EL灯的第二端和笫二输出端相连的笫二双向开关.
通过结合附图参看下面的详细说明可以获得本发明的更全面的
理解，其中
图l表示桥式电路的操作；
困2是在市场上可得到的具有桥式输出的逆变器的原理图；以及困3是按照本发明的优选实施例构成的开关电路的原理图，
具体实施例方式
如上所述，电致发光灯的工作需要交流电流.当只能得到直流电 源时，交替地反向EL灯和直流电源的连接将提供交流电流.如图1 所示，EL灯11的端子通过电阻13和14耦联到双极双掷(DPDT)开 关12的各个极。开关12的掷被连接到电容器16,该电容器存储来自 未示出的合适的源的高压直流。当开关12向左闭合时，笫一极性的 电压被加于EL灯11上，当开关12向右闭合时，施加于EL灯11上 的电压的极性被反向，从而在连续的周期上产生通过灯的交流电流.
图2是包括DPDT开关的电子模拟的市场上可得到的逆变器的 原理图.逆变器20包括电感器21和开关晶体管22，它们以熟知的增 压配置操作，以把电容器23充电到高压.桥式电路包括SCR25， SCR 26，开关晶体管27和开关晶体管28. EL灯24在输出端A和B被连 接到桥的交流对角线.电容器23被连接到桥的直流对角线上.SCR 25 和晶体管28同时导通，以使电流沿着第一方向通过EL灯24.与SCR 25和晶体管28交替地，SCR 26和晶体管27同时导通以使电流沿着 笫二方向通过EL灯24。
图3是用于选择地启动EL板中的灯的电路的原理图.输入端A 和B被连接到图2的输出端A和B.只要对逆变器20 (图2 )提供功 率，EL灯31便被点亮.借助于和EL灯32、 33相连的各自的开关电 路，EL灯32、 33被选择性地点亮.这些是完全相同的电路，因而只 说明灯32的操作.开关电路使EL灯导通和截止，当截止时，则阻断 通过灯的全部电流.
灯32通过由和晶体管51串联连接的并M极性二极管47旁路 的二极管46构成的双向开关被耦联到端子A.灯32通过由和晶体管 52串联连接的并^l反极性二极管49旁路的二极管48构成的双向开关 被耦联到端子B.反极性指的是电流通路是反并联的，即这些通路是 单向的，并沿相反的方向流动.电阻41、 42、 43和44提供用于操作晶体管51、 52的偏压.这 个开关电路是关于EL灯32对称的.即，沿每个方向通过电路的电流 遇到相同数量的二极管电压降和相同类型的晶体管.
端子35是逻辑电平输入端.使用正逻辑，即，大约+5V是"真" 或"高"或"导通"，而大约0V是"假"或"低"或"截止".通过观看图2 可以看出，端子A和B接收灯操作电压，不接收控制信号或逻辑电平 电压.例如，"高"指的是大于80VDC的电压，"低"指基本上是地电 位(在接地的两个或三个二极管正向电压降之内).精确的电压并不 重要.端子A和端子B永不同时为高.
当端子A是高时，电流从端子A通过灯31流向端子B.当端子 B是高时，电流从端子B通过灯31流向端子A。
当输入端35是低时，不论端子A和B的状态如何，电流不流过 灯32.当端子A是高时，小的电流流过二极管47、晶体管51的集电 极-基极结和电阻42，到在输入端35的地.这个小电流正向偏置二 极管47,从而把EL灯32的上端耦联到端子A. EL灯32的下端通 过晶体管52和二极管49与地隔离，没有电流流过EL灯32到地.
类似地，当端子B是高时， 一个小电流流过二极管49，但是没 有电流流过EL灯32.
当输入端35是高时，晶体管51和52被使能，虽然不一定导通. 如果端子A为低，则晶体管51导通，然后晶体管52导通.
当输入端35为高且端子A为高时，电流流过二极管47、 EL灯 32、晶体管52和二极管48到端子B.当输入端35为高且端子B为 高时，电流流过二极管49、 EL灯32、晶体管51以及二极管46到端 子B.因而，对EL灯32提供交流电流.在笫一半周的电流和笫二半 周的电流对称，这是因为开关电路是关于灯32对称的.灯的操作不 产生純的直流，并且当开关电路断开(当输入端35低时)，没有极 小的直流.
因而本发明提供一种用于选择性地驱动EL板中的灯，并且在断 开(截止)状态下阻断电流的开关.这种开关是对称的，包括晶体管的类型，并且可被经济地复制，以便提供多个灯的单独的控制.这种 开关电路可被附加到现有的驱动器上，并且可被包括在一个单一的集 成电路中而作为新的驱动器.
上面对本发明进行了说明，显然，对于本领域技术人员，在本发
明的范围内，可以作出各种改型.例如，在美国专利US 6204609(Kimball)中所述的放电电路可被包括在这种驱动器电路中， 可以由一个开关电路操作一个以上的EL灯.
权利要求
1.在用于驱动EL板的电源中，所述电源包括一个逆变器，所述逆变器在一对输出端产生极性颠倒的电压，其改进包括用于把EL灯耦连到所述电源的开关电路，所述开关电路包括用于将EL灯的第一端和第一输出端相连的第一双向开关，以及用于将EL灯的第二端和第二输出端相连的第二双向开关。
2. 如权利要求1所述的电源，其中每个双向开关包括 与第一晶体管串联耦连的笫一二极管；以及与第一二极管和第 一晶体管反并联耦连的第二二极管.
3. 如权利要求1所述的电源，其中每个双向开关包括用于使该双 向开关接通或断开的逻辑电平输入端。
4. 如权利要求3所述的电源，其中当双向开关处于断开状态时， 每个双向开关阻断来自所述至少一个EL灯的电流。
5. 如权利要求1所述的电源，其中所述改进包括 多个开关电路，被耦连到所述输出端，并且其中的每一个被耦联到所述EL板中的 一个EL灯，以便选择性地点亮所述EL灯.
6. 如权利要求5所述的电源，其中每个双向开关包括 与第一晶体管串联耦连的第一二极管；以及与第一二极管和笫 一 晶体管反并联耦连的第二二极管.
7. 如权利要求5所述的电源，其中每个双向开关包括用于使该双 向开关接通或断开的逻辑电平输入端.
8. 如权利要求7所述的电源，其中当双向开关处于断开状态时， 每个双向开关阻断来自所述至少一个EL灯的电流.
全文摘要
用于驱动EL板的电源包括一个逆变器，其在一对输出端产生极性颠倒的电压。被连接到所述输出端以及至少一个EL灯(32)的开关电路在导通状态下对至少一个EL灯提供交流电流，在截止状态下阻断来自EL灯的电流。所述开关电路包括用于使EL灯的第一端和第一输出端相连的第一双向开关(46，47，51)，以及用于使EL灯的第二端和第二输出端相连的第二双向开关(48，49，52)。
文档编号H05B41/36GK101310569SQ200680039994
公开日2008年11月19日 申请日期2006年10月23日 优先权日2005年10月27日
发明者C·E·佩普克, H·G·伊, R·A·金伯尔 申请人:世界产权公司