JPH04298988A

JPH04298988A - Ｅｌ発光電源回路およびｅｌ用電源回路

Info

Publication number: JPH04298988A
Application number: JP2027873A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Ikeda; 池田　貴昭; Toshihiko Suga; 須賀　敏彦; Akihiko Kuroiwa; 黒岩　顕彦
Original assignee: DAICHI KK; NIPPON BEAM DENSHI KK
Current assignee: DAICHI KK; NIPPON BEAM DENSHI KK
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1990-02-07
Publication date: 1992-10-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明はＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを点
燈するＥＬ発光電源回路と、ＥＬ用の電源回路とに関す
る。

＜従来の技術＞インバータ回路を用いて直流電力を交流電力に変換して
ＥＬパネルを点燈させる駆動方式は、例えば小型液晶テ
レビや液晶ディスプレイを内蔵するラップトップコンピ
ュータ等の液晶パネルのバックライト等に広く用いられ
ている。

これらに用いられている従来技術では、点燈させるＥＬ
の大きさ（面積）、点燈輝度に応じてＥＬ点燈器が作り
分けられており、１つの点燈器で種々のＥＬ面積、点燈
輝度に巾広く対応できるものは存在しない。

また、これら従来技術の中でも最もポピュラーなＬ・Ｌ
インバータ（ロングライフインバータ）では、ＥＬのＣ
値（静電容量）とインダクタのＬ値（インダクタンス）
とにより定まる共振周波数に追随させてＥＬパネルを点
燈させる方法が用いられている。そして、ＥＬのＣ値が
劣化してＥＬの輝度が低下すると、共振周波数が上昇し
、ＥＬの点燈周波数が共振周波数に追随して上昇するＥ
Ｌの輝度低下を補う方法がとられている。

しかし、この方法もＥＬの点燈輝度はＬとＣの共振周波
数で自ずと決定されてしまううえ、大面積のＥＬパネル
を点燈させるものを製造するのが困難である等多くの問
題をかかえている。

例えば、現状では、Ａ４判相当（４００〜６００ｃｍ２
）のＥＬ面積が実用上点燈可能な最大面積とされている
。

また、大面積のＥＬパネルを点燈させるには、大きな電
流値をスウィッチングする必要があるため、スウィッチ
ングロスによって電力損失が増大し、さらにスウィッチ
ングロスに伴う発熱の問題が大きい。しかも、熱対策と
して、放熱板の設置等が必要であるため、点燈器が大き
くなってしまう。

また、ＥＬは蛍光灯や白熱ランプに比べて点燈効率（１
ワット当りの光束発散量）が著しく悪い。例えば、白熱
ランプの１ワット当りの光束発散量は、約１０ルーメン
はあるが、ＥＬパネルの場合、最も点燈効率の良いとさ
れるグリーン色の発光パネルでさえ、たかだか１ルーメ
ン程度とされている。

この原因の大きな部分は、電圧によって励起されるエレ
クトロンもしくはホール等の量子効率に依存するわけで
あるが、量子効率の問題はＥＬそのものにかかわるイン
ネイチャーな物性問題として別に置いたとしても、なお
残る大きな問題として、ＥＬパネルの誘電損失の問題が
指摘されている。すなわちこの問題は、ＥＬに交流電圧
をかけるためにＥＬパネルに容量性の負荷特性をわざわ
ざ与えていることから由来する問題である。

この場合、ＥＬパネルを交流点燈させる場合に問題とな
るＥＬの容量負荷特性の問題は、厳密な意味あいにおけ
る誘電損失の問題とはおもむきが異なる。

誘電体の誘電損失とは、厳密な意味においては、１サイ
クル毎のヒステリシスロスであるが、従来技術において
問題にされているＥＬの誘電損失は、むしろ電荷のショ
ートあるいは正負電荷の再結合損失として把握される現
象である。

＜発明が解決しようとする課題＞本発明の主たる目的は、高い点燈効率を有するＥＬ発光
電源回路と、ＥＬ用電源回路とを提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞このような目的は下記の（１）〜（１０）の本発明によ
って達成される。

（１）直列結合成分の一部に、容量性の負荷特性を有す
るＥＬまたはＥＬ列と、インダクタとを含むＥＬ回路を
構成し、このＥＬ回路の一端を、インバータの結合出力端子に結
合し、他端をインバータの直流入力電源の中間電位端子
または接地端子に結合し、前記インバータの一対の正負スウィッチをそれぞれ、電
流値が零になると自動的にチャネルを閉成するゼロクロ
ススウィッチ機構を用いて構成し、前記正負スウィッチのそれぞれに、このゼロクロススウ
ィッチ機構をバイパスするための逆流電流バイパスダイ
オードを有するバイパスチャネルを設けたことを特徴と
するＥＬ発光電源回路。

（２）直列結合成分の一部に、容量性の負荷特性を有す
るＥＬまたはＥＬ列を含むＥＬ回路を構成し、このＥＬ
回路をトランスの二次側の出力端子に結合し、両極性のコンデンサをトランスの一次側に直列結合して
一次側回路を構成し、この一次側回路の一端を、インバ
ータの結合出力端子に結合し、他端をインバータの直流
入力電源の中間電位端子または接地端子に結合し、前記インバータの一対の正負スウィッチをそれぞれ、電
流値が零になると自動的にチャネルを閉成するゼロクロ
ススウィッチ機構を用いて構成し、前記正負スウィッチのそれぞれに、このゼロクロススウ
ィッチ機構をバイパスするための逆流電流バイパスダイ
オードを有するバイパスチャネルを設けたことを特徴と
するＥＬ発光電源回路。

（３）前記トランスの二次側の出力端子に、ＥＬまたは
ＥＬ列と直列に補償用インダクタを挿入した上記（２）
に記載のＥＬ発光電源回路。

（４）前記ＥＬ回路の他端に、容量の等しい一対のコン
デンサを並列結合し、この一対のコンデンサの他端をイ
ンバータの直流入力電源端子間に架橋結合した上記（１
）に記載のＥＬ発光電源回路。

（５）前記一次側回路の他端に、容量の等しい一対のコ
ンデンサを並列結合し、この一対のコンデンサの他端を
インバータの直流入力電源端子間に架橋結合した上記（
２）または（３）に記載のＥＬ発光電源回路。

（６）前記ＥＬ回路または前記一次側回路と、前記イン
バータの一対の正負スウィッチのゼロクロススウィッチ
機構と、逆流バイパスダイオードを有するバイパスチャ
ネルとの組合わせ作用により、前記ＥＬ、ＥＬ列または
両極性のコンデンサにチャージアップされた電荷を逆流
電流として同一供給電源側に回収する上記（１）ないし
（５）のいずれかに記載のＥＬ発光電源回路。

（７）前記ＥＬ回路または前記一次側回路のインダクタ
ンスの作用により、前記インバータの一対の正負スウィ
ッチの開成動作時における電流値の急峻な立ち上がりを
抑制し、かつ前記ゼロクロススウィッチ機構の作用によ
りスウィッチの閉成動作時における電流値を減少させる
ことにより、前記インバータのスウィッチの開閉動作に
伴うスウィッチングエネルギーロスを減少させる上記（
１）ないし（６）のいずれかに記載のＥＬ発光電源回路
。

（８）前記インバータのスウィッチング周波数を設定ま
たは可変設定して、前記ＥＬまたはＥＬ列の点燈輝度を
設定または可変設定する上記（１）ないし（７）のいず
れかに記載のＥＬ発光電源回路。

（９）前記インバータの入力電源電圧、前記トランスの
巻き線比および前記補償用インダクタのインダクタンス
のうちの一つ以上を設定または可変設定して、前記ＥＬ
またはＥＬ列の点燈輝度を設定または可変設定する上記
（１）ないし（８）のいずれかに記載のＥＬ発光電源回
路。

（１０）前記ＥＬ回路が前記ＥＬまたはＥＬ列を脱着可
能に結合できる結合端子を有し、この結合端子に前記Ｅ
ＬまたはＥＬ列を結合することにより上記（１）ないし
（９）のいずれかに記載のＥＬ点燈回路が構成されるＥ
Ｌ用電源回路。

＜作用＞本発明のＥＬ発光電源回路は、ＥＬパネルにチャージア
ップされた余剰電力を逆流電流によって回収しようとい
うもので、エネルギー効率的には次の４つの作用が同時
に達成される。

■光にならずにＥＬパネルに単に余剰チャージとして蓄
わえられた余剰電力を逆流電流として回収することによ
り正負電荷の再結合を防止し、電荷再結合による電力損
失を解消もしくは減少させる。

■インダクタンスおよびゼロクロススウィッチの作用に
より、スウィッチングロスの解消を図る。

そして、ゼロクロススウィッチと逆流バイパスダイオー
ドによるバイパスチャネルの組合わせにより前記逆流電
流の回収メカニズムが自動的に達成され、半サイクル毎
の電流波形がオートロックされる。このため、チャネル
開成（ＯＮ）時間巾をＥＬパネルの面積に応じてマニュ
アル設定等をする必要がなくなる。すなわち本発明では
■、■の作用効果に加えて第３の効果として ■点燈回路のダイナミズムがＥＬパネルの面積に応じて
自動的に追随する形で達成されるので、１つのＥＬ点燈
器で異なるＥＬ面積に巾広く対応できる。

さらに本発明によるＥＬ点燈方式では、ＥＬ点燈周波数
や電源電圧は、点燈回路におけるＬＣＲ回路のダイナミ
ズムにとって外生変数として、もしくは系外のパラメー
タとして扱うことができるので、この両者を変えてもＬ
ＣＲ回路の基本的ダイナミズムに影響はない。特に点燈
周波数は系外パラメータとみなしてもさしつかえない。

これら点燈周波数や電圧はＥＬ点燈輝度を左右するもの
であり、本発明では、ＥＬの点燈輝度を周波数や電圧を
調整することによりＥＬ点燈回路の基本ダイナミズムに
影響を及ぼすことなく可変設定できる。すなわち本発明
では上記■、■、■の作用効果に加えて第４の効果とし
て ■点燈周波数や電圧を可変調整することにより、回路の
ダイナミズムに影響を与えることなく、ＥＬ点燈輝度を
調整できる。

＜実施例＞本発明の第１の態様の具体的回路構成を第１図および第
２図に従い説明する。

第１図および第２図に示されるＥＬ発光電源回路では、
それぞれ、ＥＬパネルＥＬと、インダクタＬとを直列接
続したＬＣ回路（厳密にはＬＣＲ回路）をＥＬ回路とし
ている。

このＥＬ回路は、ＥＬパネルと、インダクタＬとを直列
結合成分の少なくとも一部に含むものであればよい。

そして、このＬＣないしＬＣＲ回路であるＥＬ回路の一
端はインバータの結合出力端子に結合して構成される。

また、ＬＣ回路ないしＬＣＲ回路の他端は、インバータ
の直流入力電源の中間電位端子や接地端子に結合すれば
よい。

また、ＥＬパネルＥＬは、ＥＬやＥＬ列で構成され、Ｅ
Ｌ列は、通常複数のＥＬを並列に接続して構成される。

なお、回路内のＣ値を所定値に設定するため、ＥＬと並
列に両極性のコンデンサを接続してもよい。

また、ＥＬとＬとの結合順はどちらがインバータ側であ
ってもよい。

本発明のＥＬ発光電源回路は、周波数ｆにて駆動される
が、通常ｆは５０Ｈｚ〜６００Ｈｚ程度、ＥＬのキャパ
シタンスは０．１μＦ〜１０μＦ程度、Ｌは３０ｍＨ〜
１０Ｈ程度である。

第１図に示される回路と、第２図に示される回路とのち
がいは電源電圧の構成である。

第１図に示される回路は接地電位に対し±Ｅボルトのデ
ュアルモードの直流電源を有する場合、第２図に示され
る回路は接地電位に対し２Ｅボルトのシングルモードの
直流電源を有する場合である。シングルモードの電源で
は容量のほぼ等しい一対のコンデンサＣ１、Ｃ１により
電源電位を分割して中間電位端子を得る方法を用いてい
る。

この場合、一対のコンデンサＣ１、Ｃ１は、逆流電力バ
ッファーとしても機能する。

本発明のＥＬ発光電源回路のインバータの一対の正負ス
ウィッチは、電流値が零になると自動的にチャネルを閉
成（ＯＦＦ）するゼロクロス機構を有する。

ゼロクロス機構としては、ゼロクロススウィッチ素子お
よび／またはゼロクロス回路を用いる。

図示例では、一対のゼロクロススウィッチＴ１、Ｔ２を
それぞれゼロクロススウィッチ素子で構成している。

そして、インバータは、一対のゼロクロススウィッチＴ
１、Ｔ２をそれぞれバイパスする一対の逆流電流バイパ
スダイオードＤ１、Ｄ２によるバイパスチャネルを有し
、±Ｅボルトもしくは２Ｅボルトの直流入力電源に接続
されている。

本発明に用いるインバータは、上記の構成を有するもの
であれば、そのほかの構成には特に制限はなく、公知の
いずれのものであってもよい。そして、ゼロクロススウ
ィッチＴ１、Ｔ２がスウィッチング周波数ｆのパルス発
振波ｆにより交互に開成（ＯＮ）される。

ゼロクロススウィッチＴ１、Ｔ２に用いるゼロクロス素
子としては耐圧が２Ｅボルト以上のサイリスタ、例えば
逆阻止３端子サイリスタ（ＳＣＲ）や２方向性３端子サ
イリスタ（トライアック）等を用いる。

このような回路構成における電気力学（ダイナミズム）
を理解するには、インバータ回路のゼロクロススウィッ
チＴ１をスウィッチＳに見たてた第４図に示されるＬＣ
Ｒ回路を考えるのが最も判りやすい。

第４図に示される回路において、Ｌはインダクタ、Ｃは
ＥＬ、Ｒは回路内のＲ等価成分に見たてられる。Ｒ等価
成分は、ＥＬのシート抵抗、スウィッチ素子のＯＮ抵抗
、コイルの直流抵抗、磁束損失、ＥＬの光束発散等であ
る。

第４図においてスウィッチＳをＯＮすなわち閉じてから
のＣの電圧ＶＥＬと回路を流れる電流Ｉのダイナミズム
はよく知られているようにＲがある一定値未満であれば
、第５図に示されるように振動現象を呈する。

数学的モデルからは、Ｌ、ＣおよびＲで定まる時定数を
τ１、τ０（τ０＝２τ１）とする。

そして、角周波数ωをとするときτ１は τ１＝√（π／ω）で与えられる。

なお、振動現象が得られるのは、Ｒ＜２√（Ｌ／Ｃ）のときである。

本発明のＥＬ発光電源回路の実施例では、ゼロクロスス
ウィッチＴ１、Ｔ２として、それぞれトライアック素子
を選んだ。

トライアック素子はよく知られているように一度ＯＮ状
態（開成状態）になるとトリガ電圧（ゲート電圧）を零
にしても電流が零にならないとＯＦＦ状態（閉成状態）
にもどらない。

従って、スウィッチＳをトライアック素子で構成した第
６図に示されるＬＣＲ回路を考えると、ｔ＝０でＴ１の
ゲートにパルス状のトリガ電圧を印加すると電流Ｉが流
れ、Ｔ１は電流Ｉが零となるτ１において始めてＯＦＦ
（閉成）し、τ１以降は次のトリガ−パルスがくるまで
はＯＮ（開成）しない。そして、Ｔ１がＯＦＦ状態とな
ってからの時間帯τ１≦ｔ≦τ０の間、逆流電流はバイ
パスチャネルを通じて供給電源側に回収されるが、ｔ＝
τ０以降の再チャージアップ電流はバイパスチャネルの
逆流バイパスダイオードＤ１の作用により阻止され、結
局電流のダイナミズムはτ０のところで打ち切られる（
オートロックされる）。

以上の動作モードを第１図に示される回路に具体的に対
応させて、第８図に示した。第８図においてＶＣはトリ
ガ−パルスの電圧波形を示す。トリガ−パルスＰ＋がト
ライアックＴ１のゲートに印加されるとプラス側チャネ
ルのＴ１が開成（ＯＮ）し、電流Ｉ＋が流れ、ＥＬがピ
ーク電圧のＶＰまで充電されると電流Ｉ＋は零となり、
Ｔ１は閉成（ＯＦＦ）する。

そして、逆流電流Ｉ＋Ｄがバイパスチャネルの逆流バイ
パスダイオードＤ１を通じてプラスの電源側に帰還する
。

この結果、図中斜線部で示される逆流電流Ｉ＋Ｄに相当
する電力（チャージ）が余剰電力として回収される。こ
の場合、Ｄ１の作用により、帰還が完了するτ０におい
てオートロックが達成され、プラス側のダイナミズムは
終了する。

なお、逆流電流としてＥＬから電荷が回収されるにつれ
て、ＥＬの電位はＶＰから下がり、ｔ＝ｔ０において、
ＶＥＬ＝ΔＶとなり、これ以下には下がらない。すなわ
ちＥＬの静電容量をＣとすると、ＣΔＶ２／２に相当す
るエネルギーが半サイクル毎に未回収の損失エネルギー
としてチャージの再結合により失われる。

従ってΔＶ値が低ければ低いほど回収効率は向上する。

ΔＶはもちろん零にはできないが、半サイクル毎にＣ（
ＶＰ２−ΔＶ２）／２に相当するエネルギーが逆流電流
として回収されたわけである。

そして、Ｔ秒後にトリガ反転パルスＰ−が来ると今度は
マイナス側チャネルのトライアックＴ２が開成（ＯＮ）
し、第８図に示されるとおり、同様のダイナミズムが達
成される。

ここで、電流、電圧のダイナミズムは条件τ０≦Ｔを除
き時間巾Ｔに無関係であり、ＥＬの点燈周波数ｆは、ｆ
＝１／２Ｔである。

従ってτ０≦Ｔ、すなわちｆ≦１／２τ０＝１／４τ１
の範囲でＥＬパネルの点燈周波数ｆを任意に設定でき、
この範囲でＥＬの点燈輝度を任意に可変設定できる。

ところで、インバータの一対の正負スウィッチを例えば
、コンプリメンタリーな一対のパワーＭＯＳＦＥＴで構
成したＥＬ発光電源回路の場合も逆流電流の帰還や、再
チャージ防止のためのオートロックが達成され、本発明
と同様のダイナミズムが得られる。

ただし、本発明と同様のダイナミズムを得るには、一方
のスウィッチに印加する信号パルスのパルス巾をＴ２と
すると下記の条件を満たす必要がある。

本発明の条件τ０≦Ｔと比べれば判るように、スウィッ
チとしてＦＥＴを用いたインバータの場合は、τ１≦Ｔ
２≦τ０が加重条件とされている。

言い換えれば、本発明では、スウィッチに印加する信号
パルスのパルス巾に制限がないということであり、この
結果、ＥＬの点燈輝度の設定をより一層容易に行える。

なお、本発明のＥＬ発光電源回路のダイナミズムが時間
巾Ｔに無関係であるということは、Ｔの間隔がせばまっ
ても電流Ｉ＋とＩ−の波形が単に近接し合うだけで、Ｉ
＋やＩ−の電流波形そのものは変化しないということで
ある。

そして、電圧ＶＥＬの波形もピーク間隔が近接してくる
だけでＶＰ、ΔＶの値およびτ１、τ０の値は変わらな
い。

次に本発明の第２の態様の実施例について説明する。

第２の態様も逆流電流を実現させるという点でも、また
、そのダイナミズムのオートロックをゼロクロススウィ
ッチと、逆流バイパスチャネルの逆流バイパスダイオー
ドの作用の組合わせにより達成させるという点で、第１
の態様と原理的には同じである。

しかし、この場合には特に直流電源電圧±Ｅボルトもし
くは２Ｅボルトをさらに昇降圧したり、あるいは可変昇
降圧してＥＬパネルに交流負荷をかける場合のことを考
慮したものである。

第３図には第２の態様のＥＬ発光電源回路の実施例が示
される。

本回路は、前記第１の態様の実施例において、インダク
タＬをトランスＴに代え、ＥＬの位置に両極性のコンデ
ンサＣ３を設けて１次側回路を構成し、トランスＴの２
次側の交流電力によってＥＬを点燈させるものである。

ただし、第３図にはトランスＴの２次側の出力端子間に
ＥＬのほか、さらにＥＬと直列に補償用インダクタＬ’
を挿入した例が示される。

この場合、両極性のコンデンサＣ３のキャパシタンスと
、２次側にＥＬパネルと補償用インダクタＬ’とを結合
したトランスＴの結合インダクタンスとが、１次側で換
算した直列ＬＣ成分である。

従って、本回路におけるダイナミズムは第４図および第
６図に示したＬＣＲ回路においてＬのインダクタンスを
トランスＴの結合インダクタンスに見立て、Ｃのキャパ
シタンスを両極性のコンデンサＣ３のキャパシタンスに
見立てて説明される。

なお、第３図においてはＥＬの負荷電圧を可変設定出来
るようにトランスＴの巻線比を可変とし、また補償用イ
ンダクタＬ’のインダクタンスも可変設定出来るものと
したが、周波数によるＥＬ点燈輝度調整を選ぶ場合には
トランスＴの巻線比や補償用インダクタＬ’のインダク
タンスも固定型のもので充分であり、さらには、Ｌ’が
不用の場合もある。

この第２のの態様は電源電圧が例えば１２Ｖと低く、か
つ、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータが使いにくい場合、
あるいは使えてもＤＣ−ＤＣコンバータ内部の消費電力
がシステム全体の消費電力の一部として無視し得ない大
きさであるような場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータによら
ない昇圧方法として有効である。

また、本発明のＥＬ発光電源回路のゼロクロススウィッ
チＴ１、Ｔ２をＯＮ（開成）させるための信号は、前記
のパルス状のトリガ電圧の他、光信号等従来用いられる
何れのものでもよいがここでは、前記のトリガ電圧を例
に挙げて説明する。

第１図に示されるように、パルス発振器１から周波数ｆ
、周期２Ｔにて交互に発生するパルス発振波１１を、パ
ルス選択回路にてプラスパルスと、マイナスパルスとに
わける。

この際、プラスパルス選択回路２では、プラスパルスの
みを選択し、２Ｔ間隔のプラスパルス２１をＴ１のゲー
トに印加する。

また、マイナスパルス選択反転回路３ではマイナスパル
スのみを選択し、かつ反転させ、プラスパルスに対し位
相がＴだけずれた２Ｔ間隔のマイナス反転パルス３１を
Ｔ２のゲートに印加する。

なお、ｆやＴの設定は、所望の点燈輝度に合わせ、かつ
ｆ≦１／２τ０の条件を満たすように行えばよい。

本発明において、用いる直流電源には特に制限はない。

ただ、本発明は電源として２次電池電源や太陽電池電源
を用いる場合、特に省電力化の点で有効である。

しかし、逆流電流をそのまま２次電池に再充電するのは
、電流寿命を短くするのみならず、電池の特性そのもの
から困難な場合もある。

従って電池を電源とする場合には、第２の態様を例に挙
げ説明すると第９図に示されるように電源とゼロクロス
スウィッチＴ１、Ｔ２との側にダイオードＤ３、Ｄ４を
挿入し、逆流電力バッファーとしてコンデンサＣ１、Ｃ
１を設けることが好ましい。

あるいは、第８図に示されるように、やはりこのバッフ
ァーコンデンサＣ１、Ｃ１と電源の側にＴ１、Ｔ２と同
一周波数ｆでスイッチングし、かつ逆流時には閉じてい
るようなスウィッチＴｒ３、Ｔｒ４を有する第２のイン
バータを接続することも好ましい。この際、このインバ
ータ・電源間にさらに、位相調整用インダクタＬ３、Ｌ
３を設けるのも一策である。

あるいは、第１０図に示されるように、電源に接続した
Ｔｒ３、Ｔｒ４を有する第２のインバータの後段に、イ
ンダクタＬ３を設ければ、インダクタＬ３は１つのみで
よくなる。

なお、第２のインバータのスウィッチＴｒ３、Ｔｒ４に
は、トランジスタ、パワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ
、パワーＭＯＳＦＥＴ等を用いればよく、通常、図示さ
れるとおりＴｒ３、Ｔｒ４によってプッシュプルインバ
ータが構成される。

以上は、本発明の１例にすぎず、前記の構成と電気回路
的に等価なものはすべて本発明に包含されるものである
。

＜発明の効果＞本発明によれば、ＥＬに蓄わえられる余剰電力を対向電
極側のチャネルが開成（ＯＮ）する前に、逆流電流とし
て供給電源側に回収するので、ＥＬ点燈効率は格段と向
上する。

加えて、インバータのスウィッチ開閉動作の瞬時に回路
の電流は全く流れないか、あるいはきわめて少ないもの
となり、スウィッチングエネルギーロスが解消する。

従ってエネルギー効率が相乗効果をもってさらに上昇し
、しかもスウィッチング時の発熱が解消し、安全性が高
まる。そして、発熱の解消によって放熱手段を設ける必
要がなくなるため、小型化が可能であり、小型の点燈器
で相当大きなＥＬ面積を点燈することが可能となる。

本発明のＥＬ発光電源回路のインバータは、例えば容積
が３ｃｍ×４ｃｍ×８ｃｍ程度の大きさのもので４００
０ｃｍ２〜１ｍ２程度のブルーグリーン色のＥＬパネル
を点燈でき、加えて点燈輝度もインバータの周波数を変
えることにより例えば５ｃｄ／ｍ２〜５０ｃｄ／ｍ２程
度の範囲で任意設定できる。

このように同一のインバータで、任意のＥＬ面積を点燈
でき、かつ点燈輝度を任意設定できるため、ＥＬ点燈シ
ステムの量産性や生産性が格段と向上する。

本発明者らは、本発明の効果を確認するため、種々実験
を行った。以下にその一例を示す。

実験例第２図に示される基本回路を構成するＥＬ点燈器を作製
した。

ＥＬ点燈器への入力電源は１２Ｖの単一直流電源で、昇
圧型シングルモードのＤＣ−ＤＣコンバータでこれを１
４０ボルトに昇圧し、インバータの入力電源とした。従
って、第２図ではＥ＝７０ボルトとなる。

なお、点燈周波数は、ボリューム調整により可変設定で
き、ＥＬの面積等に応じて変化させた。

Ｌには、フェライト制のシールド型のポットコアに巻線
を巻回したインダクタを用いた。

インダクタのインダクタンスは、２９．５ｍＨ、直流抵
抗は、約４Ωであった。

これらの各部品を組込んで作製したＥＬ点燈器のケース
の外寸は、約３５ｍｍ×６０ｍｍ×８０ｍｍであり、放
熱板等の発熱対策は何も行っていない。

ＥＬパネルには、下記のＡ、Ｂ２種類の大きさのものを
用意した。

ＥＬパネルＡ：外寸７２０ｍｍ×５５０ｍｍ発光面積３
７６６．０ｃｍ２ＥＬパネルＢ：外寸５５０ｍｍ×５５０ｍｍ発光面積２
８５１．４ｃｍ２なお、ＥＬにはフクビ化学社製のグリーン色発光のもの
を用い、ＥＬのシート抵抗値は、それぞれ８０Ω程度で
あった。

そして、Ａ＋Ａ（Ａを２枚並列）、Ｂ＋Ｂ（Ｂを２枚並
列）、ＡおよびＢの４種類の組合わせにて点燈実験を行
った。表面照度１０Ｌｘで光らせた場合のＥＬ点燈器へ
の入力電力（Ｗ）、点燈効率（Ｌｍ／Ｗ）および点燈周
波数を表１に示す。

以上の実験結果から明らかな通り、本発明のＥＬ発光電
源回路を用いた場合のＥＬ点燈効率は、約３〜４ルーメ
ン／ワットの範囲に入り、従来技術の３〜４倍の効率の
向上を達成していることが判る。

そして、比較的小さな、すなわち外寸３５ｍｍ×６０ｍ
ｍ×８０ｍｍ程度のケースサイズの点燈器によって上記
全ての組合わせの面積を同一照度で点燈設定できるわけ
で、このようなＥＬ点燈器は従来なかったものである。

しかも発熱はほとんどなく、外気に対する点燈器表面温
度の上昇は、点燈８時間後においてＩＤＥＧ以内であっ
た。

次に第１図に示される回路構成のＥＬ点燈器を用いて各
種の実験を行つた。

ＥＬパネルには、フクビ化学社製のグリーン発光色のも
ので、下記のＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ、Ｄ１、Ｄ２
、Ｅ、ＦおよびＧを用いた。そして、それぞれについて
、シート抵抗値の異なるものを複数用意した。

ＥＬパネルＡ１：発光面積　３７６６．０ｃｍ２ＥＬパ
ネルＡ２：発光面積　３７６６．０ｃｍ２ＥＬパネルＢ
１：発光面積　２８５１．４ｃｍ２ＥＬパネルＢ２：発
光面積　２８５１．４ｃｍ２ＥＬパネルＣ：発光面積　
１３６７．４ｃｍ２ＥＬパネルＤ１：発光面積　２０４
４．４ｃｍ２ＥＬパネルＤ２：発光面積　２０４４．４
ｃｍ２ＥＬパネルＥ：発光面積　１０９４．４ｃｍ２Ｅ
ＬパネルＦ：発光面積　６７８．４ｃｍ２ＥＬパネルＧ
：発光面積　５２８．０ｃｍ２また、Ｌのインダクタン
スは３０ｍＨであり、デュアルモードのＤＣ−ＤＣコン
バータで±５０ボルトに昇圧してインバータの入力電源
とした。

そして、Ａ１＋Ａ１、Ｂ１＋Ｂ１、Ａ２、Ｄ１＋Ｅ、Ｂ
２、Ｄ２、Ｃ、ＦおよびＧの組合わせにて、それぞれ同
一の点燈照度１０Ｌｘで光らした場合の設定点燈周波数
を表２に示す。

なお、表２には、ＥＬパネルのシート抵抗値等の回路内
Ｒ等価成分を併記した。

表２から明らかなように本方式では１つのＥＬ発光電源
回路、すなわち１つのＥＬ点燈器により、Ａ１＋Ａ１か
らＧにいたるまでの種々異なる面積のＥＬを、さらには
、シート抵抗値の異なるＥＬを周波数を調整するだけで
目的の点燈照度で点燈させることができることが判る。

そして、Ａ１＋Ａ１〜Ｇの異なるＥＬ面積のものについ
ても、それぞれ３〜４ルーメン／ワット程度のＥＬ点燈
効率が得られた。

なお、従来技術でのＥＬ点燈効率は１ルーメン／ワット
以下である。

以上の結果により本発明の効果が明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第９図および第１０図は、そ
れぞれ、本発明のＥＬ発光電源回路の異なる例を示す回
路図である。第４図および第６図は、それぞれ、ＬＣＲ直列回路を示
す回路図である。第５図および第７図は、それぞれＬＣＲ直列回路におけ
るコンデンサＣの電圧ＶＥＬおよび電流Ｉの時間変化を
示すグラフである。第８図は、ゼロクロススウィッチＴ１、Ｔ２に追加する
トリガ−パルスと、ＥＬの電圧ＶＥＬおよび電流Ｉの時
間変化を示すグラブである。符号の説明Ｔｒ３、Ｔｒ４…スウィッチＴ１、Ｔ２…ゼロクロススウィッチＥＬ…ＥＬＴ…トランスＬ、Ｌ’、Ｌ３…インダクタＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ダイオードＣ１、Ｃ３…両極性コンデンサ１…パルス発振器１１…パルス発振波２…プルスパルス選択回路２１…プラスパルス３…マイナナスパルス選択反転回路３１…マイナス反転パルス特許出願人　株式会社　ダイチ同　日本ビーム電子株式会社代理人　弁理士　石井陽一同　弁理士　増田達哉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直列結合成分の一部に、容量性の負荷特性
を有するＥＬまたはＥＬ列と、インダクタとを含むＥＬ
回路を構成し、このＥＬ回路の一端を、インバータの結合出力端子に結
合し、他端をインバータの直流入力電源の中間電位端子
または接地端子に結合し、前記インバータの一対の正負スウィッチをそれぞれ、電
流値が零になると自動的にチャネルを閉成するゼロクロ
ススウィッチ機構を用いて構成し、前記正負スウィッチのそれぞれに、このゼロクロススウ
ィッチ機構をバイパスするための逆流電流バイパスダイ
オードを有するバイパスチャネルを設けたことを特徴と
するＥＬ発光電源回路。
【請求項２】直列結合成分の一部に、容量性の負荷特性
を有するＥＬまたはＥＬ列を含むＥＬ回路を構成し、こ
のＥＬ回路をトランスの二次側の出力端子に結合し、両極性のコンデンサをトランスの一次側に直列結合して
一次側回路を構成し、この一次側回路の一端を、インバ
ータの結合出力端子に結合し、他端をインバータの直流
入力電源の中間電位端子または接地端子に結合し、前記インバータの一対の正負スウィッチをそれぞれ、電
流値が零になると自動的にチャネルを閉成するゼロクロ
ススウィッチ機構を用いて構成し、前記正負スウィッチのそれぞれに、このゼロクロススウ
ィッチ機構をバイパスするための逆流電流バイパスダイ
オードを有するバイパスチャネルを設けたことを特徴と
するＥＬ発光電源回路。
【請求項３】前記トランスの二次側の出力端子に、ＥＬ
またはＥＬ列と直列に補償用インダクタを挿入した請求
項２に記載のＥＬ発光電源回路。
【請求項４】前記ＥＬ回路の他端に、容量の等しい一対
のコンデンサを並列結合し、この一対のコンデンサの他
端をインバータの直流入力電源端子間に架橋結合した請
求項１に記載のＥＬ発光電源回路。
【請求項５】前記一次側回路の他端に、容量の等しい一
対のコンデンサを並列結合し、この一対のコンデンサの
他端をインバータの直流入力電源端子間に架橋結合した
請求項２または３に記載のＥＬ発光電源回路。
【請求項６】前記ＥＬ回路または前記一次側回路と、前
記インバータの一対の正負スウィッチのゼロクロススウ
ィッチ機構と、逆流バイパスダイオードを有するバイパ
スチャネルとの組合わせ作用により、前記ＥＬ、ＥＬ列
または両極性のコンデンサにチャージアップされた電荷
を逆流電流として同一供給電源側に回収する請求項１な
いし５のいずれかに記載のＥＬ発光電源回路。
【請求項７】前記ＥＬ回路または前記一次側回路のイン
ダクタンスの作用により、前記インバータの一対の正負
スウィッチの開成動作時における電流値の急峻な立ち上
がりを抑制し、かつ前記ゼロクロススウィッチ機構の作
用によりスウィッチの閉成動作時における電流値を減少
させることにより、前記インバータのスウィッチの開閉
動作に伴うスウィッチングエネルギーロスを減少させる
請求項１ないし６のいずれかに記載のＥＬ発光電源回路
。
【請求項８】前記インバータのスウィッチング周波数を
設定または可変設定して、前記ＥＬまたはＥＬ列の点燈
輝度を設定または可変設定する請求項１ないし７のいず
れかに記載のＥＬ発光電源回路。
【請求項９】前記インバータの入力電源電圧、前記トラ
ンスの巻き線比および前記補償用インダクタのインダク
タンスのうちの一つ以上を設定または可変設定して、前
記ＥＬまたはＥＬ列の点燈輝度を設定または可変設定す
る請求項１ないし８のいずれかに記載のＥＬ発光電源回
路。
【請求項１０】前記ＥＬ回路が前記ＥＬまたはＥＬ列を
脱着可能に結合できる結合端子を有し、この結合端子に
前記ＥＬまたはＥＬ列を結合することにより請求項１な
いし９のいずれかに記載のＥＬ点燈回路が構成されるＥ
Ｌ用電源回路。