JPS60151992A - 電界発光装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）Ｘ子を用い
た電界発光装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来ＥＬ素子において、その輝度が印加電圧あるいは１
周波数によって変わることは周知でおる。

そこで、直流電源電圧もしくは負荷の変動に際しても安
定した輝度出力を得るために、出力電圧全検出してこれ
を駆動回路側に負帰還することにより出力電圧の一定化
をはかるなど、印加電圧および周波数音一定化する駆動
電源方式が考えらｎている。

ところが、このような駆動電源方式、例えば、純サイン
波の定周波・定電圧ＡＣ電源で駆動した場合においても
、点灯時間の経過に伴っでＥＬ素子の輝度は徐々に低下
し、この経年変化、換言すれば寿命の問題が現在ＥＬ素
子来用上の最大の問題と々っている。

第１図に示すように、初期輝度Ｂ　ｏに対しＢｏ／２と
なるまでの時間ｔｌＡを半減期と称して寿命のパラメー
タとしているが、現任このｔＨの値は数σ〜数千時間が
一般的でるる。点灯中のＥＬ素子を高温中にさらしたり
、紫外線照射を行なうと、この輝度低下はさらに加速さ
れる。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものでりす、
その目的は、現在ＥＬ索子を広汎な分野で実用化するた
めに最大の障害となっている輝度の経年的低下を長期的
に補償し得る電界発光装置を提供ブーることにある。

このような目的を達ｈｙ、する／ヒめに、本発明は、Ｅ
Ｌ累子に流れる電流と輝度とが正の相関関係２弔するこ
とＧ′こ着目し、当該電流全検出する回路と、その検出
用カケ駆動回路に負帰還して、２次世１ｊにＥｌ、　Ｓ
、子が接続きれた昇圧トランスの１次フィルの駆１′醍
圧出力をｆｉＩ’制御する駆動制御回路とを設け１ζも
のである。

すなわ９．　ＥＬ素子を電気的づンピーダンス回路とし
て見た場合、抵抗と容量の分布定数回路となっている。

での１ンピーダンスはＥＬ累子の材料および製造方法Ｃ
Ｃｚす固有でめす、ＥＬ累子を特定した場合、輝度と同
様に印加電圧Ｖおよび周波数ｆの関数となっているが、
他方、印加電圧ないし周波数のいずれ〃１一方を固足し
信金変化させて１＋ｉＢと単位面積当りの電流ｉの相関
をみると、例えば第２図に示すようにＢとｉはノンリニ
アではめるが正の相関をもつことがわかった。なお第２
図においてｆ＋　＜　ｆｚ　＜　ｆｓ　、また、Ｖｕｐ
は■増大の方向を示す。また、定電圧・定周波数での点
灯耐久におけるＢおよびｉの変１１にも正の相関関係が
めることが明らかとなった。以上の結果から経年的な輝
度の低下には電流、すなわちアドミタンスの減少（Ｖ一
定）が太きく寄与していることがわカリ　、本発明は、
これを足電流駆動とすることにより補償するものでるる
。アドミタンスが減少するもの金足′を流駆動するので
るるから、印加電圧は上昇する。例えば輝度が「０」と
なったときアドミタンスは初期値の２／３　とすれば印
加電圧は最終的には初期値の２／３、例えば１００ｖの
初期値に対して１５０ｖ程度まで上げられれば十分でめ
る。以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示すブロック図である。図
において、１はシグナルジュネレータでめす、一定周波
数の信号を発生するものでろれば任意である。２は、こ
のシグナルジュネレータ１からの゛入力信号によってオ
ン・オフする駆動回路でわジ、これにより昇圧トランス
３の１次コイルに流れる電流全断続する。４はＥＬ素子
で、昇圧トランス３の２次コイルに誘起される電圧■に
よ！ｌ１発光する。５はＥＬ素子４に流れる電流を検出
する電流検出回路である。６は電流検出回路５Ｖｃよる
検出出力′？ｉ：駆動回路２ｖこ負帰還する駆動制御回
路で、検出電流が増力Ｕすると昇圧トランス３の１次コ
イルの駆動電圧出力金工げ、上記検出電流が減少したと
きＶＣは逆ｅこ上記駆動電圧出力を上昇させてＥＬ素子
４に流汎る電ηｔを一定化する働きをもつ。

例えは、シグナルジュネレータ１がサインもしくＣよ三
角波を発生するものでるる場合には、駆動回路２、電流
検出回路５および駆動制御回路６は第４図に示ツーよう
な回路で実現できる。すなわち、第４図において、駆動
歯＃１２はトランジスタＱ１、抵抗Ｒ，および直流阻止
用のコンデンサＣ１からなるＡ級増幅器である。なお、
回路電源Ｖｃｃは、例えば商用電源（ＡＣＩ　００　Ｖ
。

６０７５０　Ｈ２）を全波整流して用いてもよいし、ま
た車載用等でろればバッテリ等のＤＣ電源を用いてもよ
い。電流検出回路５は、抵抗Ｒ２，Ｒ，、ＥＬ素子４と
抵抗Ｒ３との接続点からＥＬ素子４に流才りる電流全分
岐して取出すダイオードＤ　Ｉ　Ｎその電流によって充
電されてピーク値を保持するコンデンサＣ２および当該
ピーク値を入力とするボルテツジ・フォロア接続の演算
増１ｍ　’ＪＥ　ＯＰ　１からなるピークホールド回路
でるる。駆動制御回路６は、演算増幅器ＯＰＺを用いた
ＤＣアナログ反転増幅回路でゎり、上記ピーク電圧と基
準電圧Ｌｒ　との差’ａｒ！圧増幅して駆動回路２のト
ランジスタＱ１のベース入力に帰還する。なおＲ４−Ｒ
７は抵抗である。すなわち、電流検出回路５により検出
される電流が所定値以下の場合には演算増幅器ＯＰ２の
出力が大きくなり、トランジスタＱ１による昇圧トラン
ス３の１次コイルの駆動電圧が上がってＥＬ素子４に印
加される出力電圧を上昇させ、検出を流が増加すると、
逆にＥＬ素子に印加さ扛る出力電圧を１降させることに
よりＥＬ累子４に流汎る電流は常に一定に保たする。

シグナルジュネレータ１は、スイ　ッチングの光振口１
１路とするブノか簡単に構成できるが、このような場合
、例えば５０％デユーティの矩形波の場合には、第５１
２１のように構成することができる。すなわち、駆動回
路２は、昇圧トランス３の１仄コイル（′こ流れる′亀
υＩＬを断続する駆ｕ’Ｍ＋　＋−ランジスタＱ、と、
このトランジスタＱｌのベース電流を制御するトランジ
スタＱ２とズノ１らなジ、トランジスタＱ２の入力側に
駆動制御回路６を構成する演’ＨＩ　Ｒ幅器ＯＰ２の出
力が接続されている。前述したと（ｑ様にＥＬ素子４金
流れる電流が減少すれば演算増幅器ＯＰ２の出力が増大
し、トランジスタＱ＋、（ｈを介して昇圧トランス３の
１次コイル側電圧が上昇し、ＥＬ累子４に印加さオ命出
力電圧が上昇する。なお、Ｒ８〜Ｉｔ＋ｚは抵抗でるる
。

昇圧トランス３の１次フィルの駆動電圧波形の歪をなく
して対称性を良くするために、第６図に示すようなプッ
シュプル・スイッチング方式の駆動回路２を用いてもよ
い。同図において、トランジスタＱ　１’　＋　Ｑ　２
’はそれぞれＱｌ、Ｑ２　と同様のトランジスタ、ＲＩ
Ｏ′〜Ｒ１２′　はそれぞれＲｌｏ−ＲＩ２と同様の抵
抗であるが、トランジスタＱ２側にはシグナルジュネレ
ータ１からの出力信号がそのま＼入力されるのに対し、
トランジスタロ２′側には論理反転回路７にニジ反転さ
れた信号が入力する○ 論理反転回路７は、例えば第７図（ａ）に示すようにト
ランジスタＱ３を用いて構成してもよいし、同図（ｂ）
に示すようにインバータ素子ＩＶＩ　を用いても、また
同図Ｃｅ）に示す、！：りに演算増幅器ＯＰ　３を用い
た反転増幅器で構成してもよい。なお、Ｒ１３〜Ｒ１ｓ
は抵抗、ＥＯＯは基準電圧である。

論理反転回路Ｔを用いる代りに、第８図に示すようにフ
リップフロップ回路８を用いても、プッシュプル・スイ
ッチング方式の駆動回路２が実現できる。

ここで、シグナルジュネレータ１は、例えば第９図に示
す工うに構成できる。図においてＯＦ２は演算増幅器、
Ｒ１３〜Ｒ１ｓは抵抗、Ｃ３はコンデンサであシ、この
場合出力（ｍ号はデユーティがほぼ５０％となる。

上述した実施例では、このような出力信号をそのまま駆
動回路２に入力していた。しかし、この場合周波数は４
００Ｈｚ程度であシ、昇圧トランス３は、鉄損による発
熱が生じるために外形が大きくならざるを得ない。例え
ば車載用等において、この外形を小さくするためには発
熱量を抑える必要があシ、このための方法として、１次
コイルに流れる電６１Ｆ、のオン・デユーティを減らす
ことが有効である。

第１０図はこれをワンショットマルチパイプレーク９，
１０を用いて実現した例である。すなわち、同図は第６
図において論理反転回路７として第７図（Ｃ）ＶＣ示し
た反転増幅器を用いた例であるが、第１Ｊ図（ａ）に示
すようなシグナルジュネレータ１の出力に対し、ワンシ
ョットマルチバイブレータ９．１０の出力は同図（ｂ）
　、　（ｃ）に示すようにな見昇圧トランス３の１次コ
イルに流れる電流を軽減することができる。

同様に第１２図はコンデンサＣ４，Ｃ４’を接続して抵
抗Ｒ１ｏ　、ＲＩＯ’とともに微分回路を槁成し、これ
によって上記オン・デユーティの低減をはかった例であ
る。なお、反転増幅器７として第７図（ｂ）に示したイ
ンバータ素子ＩＶＩを用いている０ さらに、第１３図は駆動回路２をフリップフロップ回路
８およびナンド（ＮＡＮＤ）　回路１１゜１２を用いて
構成した例であるが、第１４図（ａ）に示スようなシグ
ナルジュネレータ１からの入力信号ニ対し、フリップフ
ロップ回路８からは同図（ｂ）に示すよりなＱ出力およ
び同図（ｃ）に示す工うなＱ出力が得られ、ナンド回路
１１　、１．２の出力として同図（ｄ）　、　（、）に
示すようなオン・デユーティ５０チ未満の出力を得るこ
とができる。第１０図および第１２図の例では、シグナ
ルジュネレータ１からの入力信号のデユーティが５０係
でないと、対称なスイッチング波形が得られなかったが
、第１３図の例では、図示のようにｔｌ　（ｔ２であっ
てもプッシュプルスイッチング回路が構成でき、ｔｌと
ｔ２との比によって、昇圧トランス３０１次コイルに流
れる電流のオン・デユーティを自由に設定できる。この
工うなｔｘ”ｉ’ｔｚの出力信号を発生するシグナルジ
ュネレータ１は、例えば第１５図のようにして構成でき
る。すなわち第１５図は、第９図の演算増幅器ＯＰ４の
帰還インピーダンスとして抵抗Ｒｔａの代りに、ダイオ
ードＤｚ、Ｄｓを相互に逆極性に並列接続したもので、
各ダイオードＤ２．Ｄ３に直列接続した抵抗Ｒ２（＋　
、　Ｒ２１の抵抗比を変えることにニジ出力のデユーテ
ィを変えることができる。

上述した実施例では、駆動トランジスタＱｒのペース電
圧をトランジスタＱ２のコレクタ電圧で制御し、駆動制
御回路６は電流検出回路５による検出出力を上記トラン
ジスタＱ２に負帰還する構成を用いたが、例えば第１６
図に示すように駆動制御回路６を、演算増幅器ＯＰ２の
出力端子にダイオードＤ４．Ｄａ’のカソードを接続し
た構成とし、このダイオードＤ　４　＋　Ｄ　４’のア
ノードをトランジスタＱ２のペース端子に接続してその
ペース電圧を直接制御するようにすれば、駆動回路５の
Ｍｌ成を簡単にすることができる。第１６し１は第１０
図の構成に対応したものであるが、例えば第１２図、第
１３図のような場合にも全く同様に適用できる。これを
第１７図、第１８図に示す。

第１９図は、本発明を車載用電界発光装置に適用した場
合の一実施例を示す回路図である。すなわち、同図（、
）が以上説明した各回路構成に対応するものであシ、同
図（ｂ）はバッテリ１３を用いた電源部である。１４は
イグニッションスイッチであり、このイグニッションス
イッチ１４を閉成することにより、ＥＯｒ　Ｅｌ　ｒ　
ｐ、の各直流電源電圧が同図（ａ）の回路の各部に供給
される。Ｄ５はダイオ　）”、ＺＤＩｉｄｙｘ−）−−
ダイオード、Ｃ５，Ｃ６はコンデンサ、Ｒ２２〜Ｒ４５
鉱抵抗である。

第１９図（、）において、シグナルジュネレータ１とし
ては第９図に示したと同様のデユーティ５０φの矩形波
発振器を用いている。また、論理反転回路Ｉとして第７
１１（ｃ）に示したような反転増幅器ヲ用いてプッシュ
プルスイッチング方式とし、かつＲＣ微分回路を用いて
昇圧トランス３の１次コイル側の電流軽減をはかった駆
動回路２を用いている。なお、Ｒ’２６　ｒ　’Ｒ２７
は抵抗である。昇圧トランス３の負荷として、ＥＬ素子
４と並列にコンデンサＣ７を接続しているが、昇圧トラ
ンス３のインダクタンスとこのコンデンサＣ７お工びＥ
Ｌ免子４の谷折分とで共振状態となってほぼサイン波に
近い波形が得られる。この場合、コンデンサＣ７の容葺
値は、それによるインピーダンスがＥＬ素子４の初期イ
ンピーダンスとほぼ同程度に設定しである。このため、
ＥＬ累子４のインピーダンスの経年変化に対し外圧トラ
ンス３の負荷インピーダンスの変化をほぼ１／２に堀減
し、ＥＬ素子４に流れる電流の波形変化を抑圧すること
ができる。

また、上記コンデンサＣ７に並列に抵抗Ｒ２８とＲ２９
との直列回路からなる分圧器を接続し、両抵抗の接続点
と電流検出回路５の演算増幅器０Ｐ１０入力端子との間
にダイオードＤ６を接続しであるが、これは、昇圧トラ
ンス３０２次コイル側に誘起される出力電圧が一定レベ
ルを越えて大きくなった場合には、ダイオードＤ６で構
成されるバイパスにより上記演算増幅器ＯＰＩの入力側
に大電流を流し込み、出力電圧の上昇を抑えるためのも
のである。すなわち、前述し′ｆｃように本発明はＥＬ
素子４のインピーダンスの経年的増大にかかわらず常に
一定の電流が流れるように制御するものであるから、イ
ンピーダンスの増大に比例して上記出力電圧が上昇する
。この出力電圧の上昇を無制限に認めると、昇圧トラン
ス３やＦ、Ｌ素子４の絶縁破壊に至る危険があるｏした
がって上述した桶゛成に、！ニジ出力電圧の土限を定め
、以後は定電圧制御として絶縁破壊を防止している。な
おＺｎ２はツェナーダイオードであるが、これは、負帰
還の遅れ時間のために電源投入時（負帰還が効かない）
に過渡出力が異常に上昇し、その結果電流ピーク値が増
加して演算増幅器ＯＰ　ｚの入力に電源電圧Ｅ１を越え
る過大電圧が入力するのを防ぐ働きをする。

さらに、駆動制御回路６において、演算増幅器ＯＰｚ　
の非反転入力端子に印加される基準電圧値は、一般には
電流検出抵抗Ｒ３の値に対応して決めればよいが、ＥＬ
素子４の温度特性のために、本発明による定電流駆動を
行なっても、温度変化に伴って輝度は第２０図に示すよ
う・に（実線）定電圧駆動の場合（破線）に比較して緩
やかではあるが変化する。そこで、電流検出回路５のダ
イオードＤ１の温度特性をも考慮に入れて、基準電圧ｔ
１　とダイオ→”Ｄｔの端子を圧ＶＦの温度変化分△Ｖ
Ｆとの比を適当な値に設定することによシ輝度一温度特
性抽線を第２１図に示すようにほぼ室温Ｔに輝度のピー
クを有し、左右にほぼ対称になだらかに下降する曲線と
し、温度による輝度の変化をできるだけ小さくする。そ
のために、上記実施例ではツェナーダイオードＺＤ、の
端子電圧ｖｚＤに対し、抵抗Ｒ，４およびＲ２５の抵抗
値の値をダイオードＤ１の端子電圧と同程度か卸程度ま
での０．４〜０．６ｖ程度とすることによってこれを実
現している０なお、コンデンサＣ８は、抵抗Ｒ２ｍと積
分回路を構成して基準電圧１１の上昇を緩やかにするた
めのもので、これによシを諒投入時などにＥＬ素子４に
異常電圧が印加されるのを防ぎ、明るさが徐々に増すよ
うにしである０また、Ｄ７は急激な電源投入時にも確実
に上述したようなソフトスタートを行なわせるためのダ
イオード、Ｃ９はコンデンサである。

【発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ＥＬ素子に流れ
る電流を検出する回路と、その検出出力を駆動回路に負
帰還する駆動制御回路とを設け、ＥＬ素子に常に一定の
電流が流れるようにしたことにより、ＥＬ素子のインピ
ーダンスの経年的増大にもかかわらず輝度の低下を補償
し寿命を延ばすことができる。前述したように輝度と電
流との関係はノンリニアであるため、単純な定電流駆動
では輝度を完全に一定に保つことはできないが、簡単な
回路構成で相当程度の補償が行なえる利点がある。実峡
によれば、従来の定電圧駆動に比較してその寿命は、前
記半減期も１／２で２倍と大幅に向上された。

【図面の簡単な説明】

第１図はＥＬ素子の輝度の経年変化を示す図、第２図は
輝度−電流特性を示す図、第３図は本発明の一実施例を
示すブロック図、第４図および第５図はそれぞれ具体的
な構成例を示す回路図、第６図はブツシュグルスイッチ
ング方式を用いた駆動回路の構成例を示す回路図、第７
図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は論理反転回路の構成例を示
す図、第８図はプッシュプルスイッチング方式による駆
動回路の他の構成例を示す回路図、第９図はシグナルジ
ュネレータの構成例を示す回路図、第１０図は昇圧トラ
ンス１次コイル側の電流軽減をはかった駆動回路の構成
例を示す回路図、第１１図（ＩＬ）　＋　（ｂ）　＋　
（ｃ）はその動作を示すタイムチャー）、Ｔｈｘｚ図お
よび第１３図はそれぞれ１次コイル側の電流軽減をはか
った駆動回路の他の構成例を示す回路図、第１４図（、
）〜（ｅ）は第１３図の回路の動作を示すタイムチャー
ト、第１５図はシグナルジュネレータの他の構成例を示
す回路図、第１６図ないし第１８図はそれぞれ駆動回路
および駆動制御回路の他の構成例を示す回路図、第１９
図（、）お↓び（ｂ）は本発明の他の実施例を示す回路
図、第２０図は温度補償を行なわない場合のＥＬ素子の
輝度一温度特性を示す図、第２１図は温度補償を行なっ
た場合の輝度一温度特性を示す図である。 １争・φ・シグナルジュネレータ、２・・・・駆動回路
、３・φ・・昇圧トランス、４・・・・ＥＬ素子、５・
・・・電流検出回路、６・・・・駆動制御回路。 特許出願人　株式会社　小糸製作所 代理人山川政樹（ほか２名） ？ｉ（１図　窮２は１ 鴇Ｎｉ　＋ｔｉｌ　−ｔ＋Ｌ　− ２，４３図１ ８ハ５図 第６図 第７図 ２（１８図 ε３１０図 Ｋｆｆ１１巨１ （Ｃ） ８１１２図 なＲ１３図 窮１４図 ：ｅ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 用足周波数の入力（ｍ号に応じて導通・非導通を繰返し
   昇圧トランスの１次コイルに流れる電流を断続する駆動
   回路と、上記外圧トランスの２次コイルに詞起さ才また
   電圧によって光元するＥＬ累子と、このＥＬ累子に流れ
   る電流を検出する電流検出回路と、この電流検出回路の
   検出出力を駆動回路に負帰還して上記昇圧トランスの１
   次コイルの駆動電圧出力を制御する駆動制御回路とを備
   えたことケ特徴とする電界発光装置。