JPH0883683A - エレクトロルミネセント装置のエネルギ回復回路 - Google Patents
エレクトロルミネセント装置のエネルギ回復回路Info
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- JPH0883683A JPH0883683A JP7214871A JP21487195A JPH0883683A JP H0883683 A JPH0883683 A JP H0883683A JP 7214871 A JP7214871 A JP 7214871A JP 21487195 A JP21487195 A JP 21487195A JP H0883683 A JPH0883683 A JP H0883683A
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Abstract
害していることを解決するエレクトロルミネセント装置
のエネルギ回復回路を提供すること。 【解決手段】 インダクタL1 に蓄積した電源からの電
圧信号Vinのエネルギをスイッチンング・トランジスタ
T1 のオン、オフ動作によりエレクトロルミネセント装
置10の負荷コンデンサCL を充電し、エレクトロルミ
ネセント装置10の負荷コンデンサCL の放電エネルギ
をインダクタL2 に蓄積し、負荷コンデンサCL の放電
中にスイッチンング・トランジスタT6 のオン、オフ動
作によりインダクタL2 の蓄積エネルギを回復コンデン
サCR に充電し、次のサイクルにインダクタL1 と回復
コンデンサCR との両方の蓄積エネルギをエレクトロル
ミネセント装置10の負荷コンデンサCL に充電する。
Description
ント(電界発光)装置を駆動する回路に関するものであ
り、更に詳細に述べれば、パワー・サイクルの一部期間
中にエレクトロルミネセント装置を充電し、パワー・サ
イクルの他の部分の期間中にエレクトロルミネセント装
置放電エネルギを回復するエレクトロルミネセント装置
のエネルギ回復回路に関する。回復したエネルギは次に
再び加えられてエレクトロルミネセント(以下、「E
L」という)装置を充電する。
である。このパネルは1対の外側導電層の間に挟み込ま
れたEL層により形成されている。EL層はEL蛍光体
皮膜で覆われたセラミック誘電体により形成されてい
る。外側導電層は誘電体の反対側に水平および垂直の電
極を形成している。交差している電極を作動させると交
差蛍光体領域を照らし、表示装置上の画素を明るくす
る。
反復充放電により作動される。パネルは本質的に、非線
形損失要素を備えたコンデンサとして典型的にモールド
されている容量性装置である。損失要素は電圧およびス
イッチング周波数とともに変化する。エネルギ回復機構
の無い従来のEL装置は反復充放電により大量のエネル
ギを消費し、比較的低い電力変換効率示す。
ンスとして吸収する。次に放電段階中、容量性エネルギ
は抵抗性装置を通して放電され、熱の形で消散される。
充電段階中、パネルに分配されるエネルギの非常に小さ
い部分(たとえば、5%未満)だけが光の生成に費やさ
れる。エネルギの大部分はパネルのキャパシタンスに蓄
積されるか、または充電経路の抵抗で熱として消散され
る。したがって、EL装置の効率を改善し、消費電力を
減らす必要性が存在している。
とエネルギ回復機構とがある。エネルギ節約機構は充電
経路の抵抗で熱として失われるエネルギを減らすように
充電電流を整形することを目指してきた。本発明はエネ
ルギ回復機構を採用するEL装置のエネルギ回復回路を
目指している。
れば、EL装置により放出されるエネルギは装置電源に
強制的に戻される。そうするには典型的に抵抗性装置を
通して消散される放出エネルギの一部を、代わりに、蓄
積および再使用のためどこかに導かれる。従来のエネル
ギ回復機構はエネルギを「共振タンク」回路に導いてい
た。EL装置は負荷キャパシタンス時定数に基づき1バ
ーストで放電した。このような方法の欠点はエネルギを
移動させたり捕捉するのに大きい構成要素が必要である
ということである。したがって、より小さい構成要素を
使用することができる代わりのエネルギ回復機構の必要
性が存在する。手持ちEL装置に電力回復付き駆動回路
を実施するには、より小さい低輪郭の構成要素が望まし
い。
置駆動回路はパワー・サイクルを規定し、エネルギ回復
を行なう。パワー・サイクルの充電段階中、第1のエネ
ルギ蓄積装置(すなわち、インダクタ)が電源からの小
さいエネルギ部分を順次EL装置内に解放する。そのエ
ネルギ部分は増量的に蓄積してEL装置を横断して高い
エネルギ電位を生ずる。エネルギの幾らかはEL装置に
より光に変換される。パワー・サイクルの放電段階中、
第2のエネルギ蓄積装置(すなわち、インダクタ)がE
L装置からの小さいエネルギ部分を順次EL装置に放電
する。
ルギ部分を順次解放したり受け入れたりするスイッチン
グ機構が実施されている。エネルギ蓄積装置の大きさ
(すなわち、インダクタンスおよび物理的大きさ)は切
り替え段階あたり移動させるべきエネルギの量を決め
る。小さいエネルギ部分を、一つの大きいエネルギ部分
を単一バーストで移動させる代わりに、多数段階で移動
させることにより、使用するエネルギ蓄積装置の大きさ
が小さくなる。
かを捕捉し、これを、続く充電段階中にEL装置に戻し
入れることにより行なわれる。放電エネルギを捕捉する
には、第2のエネルギ蓄積装置により受け入れられた小
さいエネルギ部分をその部分を蓄積する第3のエネルギ
蓄積装置(すなわち、コンデンサ)に伝える。第3のエ
ネルギ蓄積装置は回復したエネルギを、続く充電段階中
にEL装置内に放電することによりELパネルに導入す
る。これはEL装置を部分的に充電する。EL装置を完
全に充電するには、別のエネルギを電源から第1のエネ
ルギ蓄積装置を経由してEL装置に汲み上げる。先に説
明したとおり、その別のエネルギは小さいエネルギ部分
の形で解放されてEL装置を横断する高いエネルギ電位
を増量的に蓄積する。
と1対のポンプ回路とから形成されている。ポンプ回路
はエネルギ蓄積装置を備えている。
装置を横断する第1および第2のブリッジとして形成さ
れている。ブリッジを形成するトランジスタ間の切り替
え作用がパワー・サイクルを規定する。第1のブリッジ
が活動状態にあると、EL装置に流入するエネルギは一
つの極性にある。第2のブリッジが活動状態にあると、
EL装置に流入するエネルギは反対極性にある。どのブ
リッジも活動状態にないと、EL装置は分離されてい
る。各ブリッジ内部で、スイッチング・トランジスタは
充電段階または放電段階のいずれか一方を規定するよう
に制御される。ブリッジは極性を変え、充電および放電
の段階を変えるように制御される。一極性での充電段階
および放電段階の次に反対極性の充電段階および放電段
階が続くように反復パワー・サイクルが生ずる。
力電圧信号が駆動回路の第1のポンプ段に受け取られ
る。第1のポンプ段は電源からのエネルギを蓄積するイ
ンダクタとインダクタからのエネルギをEL装置に汲み
上げるスイッチング装置とを備えている。スイッチング
装置はエネルギの多数の小さい部分の流れが充段階を規
定するようにELパネルの充電時定数に比して高い周波
数で切り替える。第1のポンプ段は充電段階中活動して
電源からの一連の小さいエネルギ部分をインダクタを経
由してEL装置に移動させる。
電段階中にELパネルからの放電を受け取る第2のポン
プ段を備えている。第2のポンプ回路はインダクタ、回
復コンデンサ、およびスイッチング装置を備えている。
スイッチング装置はEL装置の放電経路を作動させる。
経路が活動状態にある間放電エネルギの小さい部分がイ
ンダクタに流入する。スイッチング装置は放電エネルギ
が小さい部分でEL装置からインダクタへおよびインダ
クタを通って蓄積用回復コンデンサに汲み上げられるよ
うに放電経路を制御する。スイッチング装置は放電エネ
ルギの多数の小さい部分の流れが放電段階を規定するよ
うにELパネルの放電時定数に比して高い周波数で切り
替える。第2のポンプ段は放電段階中活動して放電エネ
ルギの部分を回復コンデンサで回復する。
の充電段階中、回復エネルギをEL装置内に放電する。
したがって、各充電段階中、EL装置は回復コンデンサ
から比較的大きいエネルギ部分を、主電源から多数の小
さいエネルギ部分を、受け取る。回復コンデンサからの
エネルギは電源から引き出す必要のない回復エネルギで
ある。したがって、消費電力が減少する。
段および二つのブリッジの切り替え動作はパワー・サイ
クルを規定するように調整される。第1ポンプ段のスイ
ッチは充電段階中だけ切り替えるように活動してエネル
ギをEL装置に汲み上げる。第2ポンプ段のスイッチは
放電段階中だけ切り替えるように活動してエネルギをE
L装置から汲みだす。第1のブリッジのトランジスタは
第1の極性を規定するように活動し、充電段階と放電段
階との間の遷移に切り替えられる。第2のブリッジのト
ランジスタは第2の極性を規定するように活動し、やは
り充電段階と放電段階との間の遷移に切り替えられる。
エネルギをEL装置に対して汲み入れまたは汲み出すの
に使用される切り替え動作がより小さい単位のエネルギ
を制御することができるということである。以前の放電
エネルギは共振タンク回路で抵抗性−容量性−誘導性
(「RLC」)時定数に従って一つの大きいバーストで
回復された。しかし、本発明によれば、エネルギは切り
替え動作に基づき増量的に汲み上げられる。スイッチン
グ機構はエネルギ回復を行なうのに従来の共振タンクエ
ネルギ回復回路に必要なより小さいエネルギ蓄積装置を
使用することができる。構成要素が小さければ本発明の
EL装置駆動回路は非常に小さい手持ち携帯装置で実現
することができる。
費電力が少ないことである。消費電力が少ないことは携
帯計算装置に使用するELパネルにとって特に有利であ
る。パネルが電池により電力を供給されるので、電池を
再充電するまで更に長い期間動作する。
電力を供給するとき発生する熱が少ないことである。し
たがって冷却機構を設ける必要性が減る。冷却の必要性
が減るということは、より軽量のパネルを達成すること
ができるということ、およびパネルをより高い温度環境
で使用することができるということを意味する。
路の有効定常状態電流が減るということである。
な説明を参照することにより一層良く理解されるであろ
う。
2、および駆動回路14のブロック図を示す。EL装置
10はELパネル、ELランプ、または他のEL点灯装
置である。このようなEL装置10の性格は容量性であ
る。電源12はDC入力電圧信号Vinを駆動回路14に
供給する。駆動回路14は電圧信号を受け取り、EL装
置10を反転極性で交替する高電位および低電位に駆動
して光を発生する。
イミング発生回路18とを備えている。エネルギ回復回
路16は入力電圧信号Vinを受け取り、タイミング発生
回路18により供給されるタイミング信号に基づきEL
装置10に交番極性電力入力信号を発生する。パワー・
サイクルの各極性について、充電段階と放電段階とが存
在する。EL装置10は一つの極性で高い電位に充電さ
れ、次に低い電位に放電する。極性が次に反転してEL
装置10が反対極性で高い電位に充電される。EL装置
10は次に低い電位に放電し、極性が再び反転して新し
いパワー・サイクルを始める。
放電を行なう。充電段階中、入力エネルギの一部はEL
装置10に吸収され、一部は熱として消散され、一部は
光に変換される。放電段階中、先に吸収されたエネルギ
が解放される。エネルギ回復回路の機能は解放エネルギ
の一部を吸収し、続く充電段階中に再使用することであ
る。このようにして一層多くのエネルギが回復すれば、
EL装置10および関連駆動回路14の効率が一層良く
なる。再使用エネルギを回復することにより、電源から
の正味の入力が減り、それによりEL装置10の消費電
力が減る。
例によるEL装置10を備えたエネルギ回復回路16の
概略図を示す。EL装置10はその特性負荷キャパシタ
ンス、すなわち、負荷コンデンサCL および負荷抵抗R
L により電気的に表される。エネルギ充電段階中、EL
装置10はエネルギを受け取る。受け取ったエネルギの
一部はその負荷コンデンサCL によりEL装置10に蓄
積される。他の部分は光に変換される。
えば、CL )に蓄積された容量性エネルギは放電する。
この放電エネルギの一部は装置の負荷抵抗RL を経由し
て熱として消散される。しかし、エネルギ回復回路16
の機能はこの放電容量性エネルギの一部を再吸収し、そ
れにより熱として消散される部分を減らすことである。
このような再吸収されたエネルギは次に続く充電段階中
にEL装置10に再び加えられる。その結果、電源12か
ら引き出されてEL装置10に供給される電力が減少す
る。EL装置10は、事実、エネルギ回復回路16に結
合されると、一層効率良くなる。
電ポンプ段20、第2段としての回復ポンプ段22、お
よびブリッジ段24を備えている。充電ポンプ段20は
充電段階中にエネルギを電源12からEL装置10内に
汲み上げる。回復ポンプ段22は放電段階中に負荷コン
デンサCl の放電エネルギを吸収し、その吸収したエネ
ルギの一部を続く充電段階中にEL装置10に入力し戻
す。ブリッジ段24はEL装置10へ入力されるエネル
ギの極性および充放電段階の遷移を制御するパワー・サ
イクルを規定する。
オードD1 、およびスイッチとし、スイッチング・トラ
ンジスタT1 を備えている。インダクタL1 は電源12
からDC電圧入力信号Vinを受け取る。次にエネルギは
スイッチング・トランジスタT1 によりインダクタL1
からEL装置10に汲み上げられる。スイッチング・ト
ランジスタT1 をオン・オフすることにより、インダク
タL1 は循環的に負荷されたり解放されたりする。ダイ
オードD1 は放電段階中電流が充電ポンプ段20に逆行
しないようにする。
ッチング・トランジスタT6 、ダイオードD4 、および
第1のコンデンサとしての回復コンデンサCR を備えて
いる。パワー・サイクルの放電段階中、EL装置10の
負荷コンデンサCL が放電する。この放電エネルギの一
部は負荷コンデンサRL により消散される。しかし、か
なりの部分はインダクタL2 に流れる。この放電エネル
ギはインダクタL2 から回復コンデンサCR に汲み上げ
られ、蓄積される。スイッチング・トランジスタT6 は
この放電段階中、周期的にオンおよびオフに切り替わ
り、エネルギをインダクタL2 を通して回復コンデンサ
CR に汲み上げる。パワー・サイクルの次の充電段階
中、回復コンデンサCR そのエネルギをEL装置10に
流し戻す。したがって、充電段階中、EL装置10はエ
ネルギを充電ポンプ段20(たとえば、インダクタ
L1 )および回復ポンプ段22(たとえば、回復コンデ
ンサCR )の双方から受け取る。
2のブリッジ28、およびダイオードD2 およびD3 を
備えている。第1のブリッジ26が活動状態にあると、
第2のブリッジ28は活動していない。同様に、第2の
ブリッジ28が活動状態にあると、第1のブリッジ26
は活動していない。第1のブリッジ26が活動状態にあ
ると、EL装置10に流入するエネルギは一方の極性に
ある。第2のブリッジ28が活動状態にあると、EL装
置10に流入するエネルギは反対の極性にある。第1、
第2のどのブリッジ26、28も活動状態にないと、E
L装置は分離されている。第1のブリッジ26はスイッ
チング・トランジスタT2 およびT3 から形成されてい
る。第2のブリッジ28はスイッチング・トランジスタ
T4 およびT5 ら形成されている。
T1 〜T6 はスイッチング装置として真性ボディー・ダ
イオードを有するパワーFETにより形成されている。
これらボディー・ダイオードは図2で各スイッチング・
トランジスタのソースとドレイン間に図示されている。
スイッチング・トランジスタT3 およびT5 のボディー
・ダイオードは第1および第2のブリッジ26、28の
スイッチング・トランジスタT2 〜T5 がオフになって
いる間EL装置放電電流の戻り経路となる。他の実施例
では、スイッチング・トランジスタT3 およびT5 だけ
がボディー・ダイオードを備えている。更に他の実施例
では、トランジスタT3 およびT 5はボディー・ダイオ
ードを備えず、代わりにそのそれぞれのソースおよびド
レインを横切る高効率のショットキー・ダイオードを備
えている。
電圧VL を示す。パワー・電力サイクルは第1の極性で
充電段階32および放電段階34を、続いて反対極性の
充電段階36および放電段階38を備えている。図4は
充電・放電段階32−38に対するスイッチング・トラ
ンジスタT1 〜T6 の状態のタイミング図を示す。
のブリッジ26または第2のブリッジ28のスイッチン
グ・トランジスタをトグルすることにより規定される。
一極性の充電段階中、スイッチング・トランジスタT2
およびT3 はオンであり、スイッチング・トランジスタ
T4 およびT5 はオフである。同じ極性の放電段階中、
スイッチング・トランジスタT2 、T3 、T4 、および
T5 はオフである。続く反対極性での充電段階中、スイ
ッチング・トランジスタT2 およびT3 はオフであり、
スイッチング・トランジスタT4 およびT5 はオンであ
る。このような反対極性の放電段階中、スイッチング・
トランジスタT2 、T3 、T4 、およびT5 はオフであ
る。スイッチング・トランジスタT2 からT5 までがオ
フであるとき、EL装置10は分離されている。スイッ
チング・トランジスタT6 がオンに切り替わると、放電
経路となるダイオードD2 またはD3 (極性により)を
低電位順バイアスする。EL装置10はスイッチング・
トランジスタT6 がオンである間ダイオードD2 または
D3 を通して放電する。スイッチング・トランジスタT
3 およびT5 のボディー・ダイオードは放電電流の戻り
経路となる。スイッチング・トランジスタT6 をオンお
よびオフに切り替えることにより、負荷コンデンサCL
はわずかなエネルギ部分でインダクタL2 に放電する。
2は時刻t0 で始まる。時刻t0 で信号M1 は活動状態
となり、スイッチング・トランジスタT1 を循環的にオ
ンおよびオフに切り替える。オンの間、インダクタL1
は電源12からの入力電圧V inのエネルギの小さい部分
を第1のブリッジ26または第2のブリッジ28を経由
してEL装置10に伝え、負荷電圧VL を発生する。入
来エネルギの一部は負荷コンデンサCL に蓄積される。
他の部分は光に変換される。
およびM5 は低く、信号M3 およびM4 は高い。したが
って、第1のブリッジ26は活動状態にある。スイッチ
ング・トランジスタT3 は接続点40を大地電位の近くに
置き、スイッチング・トランジスタT2 は接続点42を
高電位に置いている。入来エネルギは第1のブリッジ2
6を通してEL装置10に汲み上げられ、負荷電圧VL
を第1の極性(たとえば、正)の高電位にする。図3は
段階32中のEL装置10間の負荷電圧VL の増量上昇
を示す。負荷電圧VL の階段状増加は信号M1 の1スイ
ッチング期間中にインダクタL1 から汲み上げられたエ
ネルギに対応する。
ンダクタL1 の時定数、信号M1 の周波数、および負荷
コンデンサCL の時定数によって決まる。負荷電圧VL
の階段状増加はインダクタL1 の時定数および信号M1
の周波数によって決まる。
階34中、信号M1 は低く維持され、エネルギが充電ポ
ンプ段20からEL装置10に流れないようにしてい
る。信号M2 は高く切り替え、信号M3 は低く切り替え
るので、スイッチング・トランジスタT2 −T5 はオフ
でEL装置10を分離する。スィッチング・トランジス
タT6 がオンに切り替わると、ダイオードD2 が順バイ
アスされ、EL装置10を更に低い電位の方に放電させ
る。流出電流はインダクタL2 に入る。スィッチング・
トランジスタT6 はインダクタL2 からの電流をダイオ
ードD4 を通して汲み上げ、回復コンデンサCR を充電
する。図3は段階34中汲み上げ動作によるEL装置1
0間の電圧の低下を示す。図4は汲み上げ動作をトリガ
するスイッチング・トランジスタT6 のスイッチングを
示す。負荷電圧VL の形状および階段状減少はインダク
タL1 の時定数、信号M1 の周波数、および負荷コンデ
ンサCL の時定数によって決まる。
電段階36中、信号M6 は低く保持され、スイッチング
・トランジスタT6 はオフになっているので、それ以上
のエネルギがインダクタL2 を通って回復コンデンサC
R に流入することはない。また、信号M4 は低に切り替
えられ、信号M5 は高に切り替えられるので、スイッチ
ング・トランジスタT4 およびT5 はオンで、スイッチ
ング・トランジスタT 2 およびT3 はオフである。これ
により第2のブリッジ28の飛び越し接続点40が、回
復コンデンサCR が放電するにつれて第1の電位に活性
化される。ダイオードD4 は電流がインダクタL2 に向
かって戻るにつれて放電エネルギを流させないでおく。
電流は接続点44に流れ、EL装置10に流入する。接
続点44は、エネルギをインダクタL1 および回復コン
デンサCR の双方から受け取るにつれて、その電圧電位
を増大させる。
で、接続点44から接続点40および42へのエネルギ
流は接続点40を高電位にし、接続点42を低電位にす
る。したがって、接続点44からのエネルギは充電段階
32中の流れに比較して反対方向にEL装置10に流れ
る。EL装置10は反対極性(たとえば、負)の高電位
負荷電圧VL になる。図3は段階36中の汲み上げ動作
による電圧の増量上昇を示す。図4は汲み上げ動作をト
リガするスイッチング・トランジスタT1 のスイッチン
グを示す。負荷電圧VL の形状および階段状増加はイン
ダクタL1 の時定数、信号M1 の周波数、および負荷コ
ンデンサCL の時定数によって決まる。
電段階38中、信号M1 が低く保持され、エネルギが充
電ポンプ段20からEL装置10に流れないようにして
いる。信号M4 は高に切り替わり、信号M5 は低に切り
替わるので、スイッチング・トランジスタT2 −T5 は
オフになり、EL装置10を分離する。スイッチング・
トランジスタT6 がオンに切り替わると、常にタイオー
ドD3 は順方向にバイアスされ、EL装置10を強制的
に低い電位の方に放電させる。流出電流はインダクタL
2 に入る。スイッチング・トランジスタT6 は電流をイ
ンダクタL2 からダイオードD4 を通して汲み上げ、回
復コンデンサCR を充電する。図3は放電段階38中の
汲み上げ動作によるEL装置10間の電圧の大きさの低
下を示す。図4は汲み上げ動作をトリガするスイッチン
グ・トランジスタT6 のスイッチングを示す。負荷電圧
VL の形状および階段状減少はインダクタL1 の時定
数、信号M1 の周波数、および負荷コンデンサCL の時
定数によって決まる。
32で始まる。信号M6 は低く保持され、スイッチング
・トランジスタT6 はオフのままであるからそれ以上の
エネルギはインダクタL2 を通して回復コンデンサCR
に流入することはない。また、信号M2 は低に切り替え
られ、信号M3 は高に切り替えられるので、スイッチン
グ・トランジスタT2 およびT3 はオンで、スイッチン
グ・トランジスタT4およびT5 はオフである。これに
より第1のブリッジ26の飛び越し接続点42が、回復
コンデンサCR が放電するにつれて、第1の電位に活性
化される。ダイオードD4 は放電エネルギがインダクタ
L2 の方に戻る電流として流れないようにする。電流は
接続点44に、およびEL装置10に流れる。接続点4
4は、エネルギをインダクタL1 および回復コンデンサ
CR の双方から受け取るにつれて、その電圧電位の大き
さを増大する。
スタT1 をオンおよびオフに切り替えてエネルギをイン
ダクタL1 からEL装置10に汲み上げる。接続点44
から接続点40および42へのエネルギ流は接続点42
を高電位に、接続点40を低電位にする。したがって、
接続点44からのエネルギは充電段階36中の流れに比
較して反対方向にEL装置10に流れる。EL装置10
はしたがって第1の極性(たとえば、正)の高電位の負
荷電圧VL になる。
中、エネルギがEL装置10に汲み上げられ、充電段階
34、38中、非消散エネルギがEL装置10から回復
されるようにして反復する。各充電段階中、エネルギは
電源12から充電ポンプ段20を経由しておよび回復ポ
ンプ段22の回復コンデンサCR から供給される。
増加段階は信号M1 の切り替え周期に対応する。同様
に、放電段階34、36中の負荷電圧VL の各減少段階
は信号M6 の切り替え周期に対応する。
るタイミング発生回路18の実施例の概略図を示す。タ
イミング発生回路18は数個のDフリップ・フロップ4
2、44、46、48、カウンタ50、および数個のナ
ンド・ゲート52〜64、およびインバータ66、68
を備えている。クロック信号が1組のナンド・ゲート5
8〜64に入力されて信号M1 およびM6 を発生する。
クロック信号はカウンタ50にも入力されてクロックパ
ルスのx個ごとに遷移させる。xは充電段階32、36
中のスイッチング・トランジスタT1 によるスイッチの
数または回復段階中のスイッチング・トランジスタT6
によるスイッチの数を規定する。他の実施例では、別々
のカウンタを使用してスイッチング・トランジスタT1
によるスイッチおよびスイッチング・トランジスタT6
によるスイッチの数を規定し、充電段階の切り替え周期
xの数が放電段階での数yとともに変わることができる
ようにしている。
の段階変化(たとえば、充電段階32から放電段階34
への)の標識となる。Dフリップ・フロップ48は2カ
ウンタ遷移ごとにトグルして第1のブリッジ(スィッチ
ング・トランジスタT2 、T 3 )または第2のブリッジ
(トランジスタT4 、T5 )を使用可能とする。Dフリ
ップ・フロップ46は各カウンタ遷移ごとにトグルして
充電段階と放電段階との間を切り替える。Dフリップ・
フロップ42は第1のブリッジが活動状態にあるときD
フリップ・フロップ48により駆動される。Dフリップ
・フロップ44は第2のブリッジが活動状態にあるとき
Dフリップ・フロップ48により駆動される。
成要素で描いてあるが、好適実施例では、タイミング回
路は集積回路上に形成されている。代わりの多数の論理
形態IC上に実施して図4のタイミング・パターンを実
現することができる。
ミング発生回路18は寄生効果を最小限にするように設
計された共通の集積回路上に形成されている。特に、高
周波スイッチング動作に寄与し得る寄生キャパシタンス
およびインダクタンスは特定のスイッチング周波数範囲
に同調させた共通ICにより非常に小さくなる。低輪郭
インダクタおよびコンデンサはチップ外に形成されてい
ることに注目すること。
回路16の値は所要スイッチング周波数範囲に基づいて
選択されている。スイッチング・トランジスタT1 から
T6までの寄生効果を最も良く排除するように異なる周
波数範囲に対して異なる値が望ましい。
は個別誘導性コイルまたは他の誘導性構造により形成さ
れている。一実施例では、回復コンデンサCR はコンデ
ンサまたは他の容量性構造により形成されている。一実
施例ではダイオードD1 〜D 4 はダイオードまたは他の
ダイオードと同様構造(たとえば、ダイオードとして結
線されているトランジスタ)により形成されている。I
Cによる実施例ではダイオードは好適にはダイオードま
たはICに組み込まれたダイオードと同様構造である。
一実施例では、スイッチング・トランジスタT1 ないし
T6 はスイッチング装置として動作するFETトランジ
スタであるが、他のスイッチング・トランジスタまたは
他のスイッチング装置をも使用することができる。IC
による実施例ではスイッチング・トランジスタT1 〜T
6 等のスイッチング装置はICチップに組み込まれたス
イッチング構造である。このようなスイッチング構造は
遷移的構造または他のスイッチング構造とすることがで
きる。エネルギ回復回路16の構成要素として実施され
る構造はIC技術に応じて変わることもある。
または放電段階全体で行なわれる。他の実施例では、し
かし、汲み上げは充電または放電段階の一部にわたり行
なうことができる。各種実施例で、充電段階でのスイッ
チング周期の数は放電段階中のスイッチング周期の数と
同じでも良く、または異なってもよい。
る。EL装置の利用を一層効率的にするには、エネルギ
を放電中のEL装置から回復する。EL装置はその性格
が容量性であるから、このような装置には装置を高電位
に充電することにより、次に装置を低電位に放電するこ
とにより、電力が供給される。しかし、装置に入力され
るこのようなエネルギの小部分だけが光を発生するのに
使用される。それ故、放電中のエネルギの幾らかを回復
し、続く充電期間中EL装置を充電するのに再使用する
ことが望ましい。
ネルギ回復を行なってきたが、本発明の解法はエネルギ
をEL装置の内部にまたはEL装置から外へ汲み上げる
スイッチング機構を提供することである。スイッチング
機構を使用することによりエネルギはより小さい単位で
移動する。従来の共振タンク回路は放電エネルギを吸収
し、エネルギをEL装置および共振タンクの容量性およ
び誘導性構成要素の時定数に基づいてEL装置に入れ直
している。このような構成要素は本発明の回路より比較
的大きく共振タンクの方法を小型手持ち装置で実施する
のには非実用的になっている。
チング機構はパワー・サイクルを規定し、充電および放
電の段階をトリガし、EL装置におよびEL装置からエ
ネルギを汲み上げるのにトランジスタを使用している。
ポンプ段はEL装置の負荷コンデンサ(CL )が自由に
放電する、より小さい量でエネルギを汲み上げるインダ
クタを備えている。
きたが、各種代案、修正案、および同等案を使用するこ
とができる。それ故、前述の説明は付記した特許請求の
範囲により規定される本発明の範囲を限定するものと取
るべきではない。
が、ここで各実施例の理解を容易にするために、各実施
例ごとに要約して以下に列挙する。
0)に電力を供給するエネルギ回復回路(16)であっ
て、 エレクトロルミネセント装置(10)に結合さ
れ、電源(12)から電圧信号(Vin)を受けるインダ
クタであって、電源(12)からのエネルギを蓄積する
第1のインダクタ(L1 )、第1のインダクタ(L1 )
に結合され、第1のインダクタ(L1 )からエレクトロ
ルミネセント装置(10)にエネルギを汲み上げてエレ
クトロルミネセント装置(10)を充電する第1のスイ
ッチ(T1 )、エレクトロルミネセント装置(10)に
結合され、エレクトロルミネセント装置の放電エネルギ
を受ける第2のインダクタ(L2 )、第2のインダクタ
(L2)に結合されている第2のスイッチ(T6 )、お
よび 第2のインダクタ(L2)およびエレクトロルミ
ネセント装置(10)に結合されている第1のコンデン
サ(CR )、を備えて成り、第2のスイッチ(T6 )は
エレクトロルミネセント装置(10)が放電している間
エレクトロルミネセント装置の放電エネルギを第2のイ
ンダクタ(L2 )から第1のコンデンサ(CR )に汲み
上げ、第1のコンデンサ(CR )は汲み上げられた放電
エネルギを蓄積し、次いで蓄積した放電エネルギをエレ
クトロルミネセント装置(10)内に解放してエレクト
ロルミネセント装置(10)を充電する、エレクトロル
ミネセント装置にエネルギ回復回路である。
(10)を横断して形成されている第1のブリッジ(2
6)と第2のブリッジ(28)とを備えており、第1の
インダクタ(L1)は第1のブリッジ(16)および第
2のブリッジ(28)を経由してエレクトロルミネセン
ト装置(10)に結合され、第1のブリッジおよび第2
のブリッジは、一方の極性の充電段階および放電段階、
およびそれに続く反対極性の充電段階および放電段階、
から成るパワー・サイクルを規定するタイミング信号を
受けるものであり、パワー・サイクルの充電段階中、第
1のスイッチ(T1 )は第1のインダクタ(L1 )から
のエネルギをエレクトロルミネセント装置(10)に汲
み上げ、第1のコンデンサ(CR )は放電エネルギをエ
レクトロルミネセント装置内に解放し、パワー・サイク
ルの放電段階中、第2のスイッチ(T6 )はエレクトロ
ルミネセント装置の放電エネルギを第2のインダクタ
(L2 )から第1のコンデンサ(CR )に汲み上げる上
記1に記載のエレクトロルミネセント装置のエネルギ回
復回路である。
ロルミネセント装置(10)に電気ブリッジとして結合
されている第1のトランジスタ(T2 )と第2のトラン
ジスタ(T3 )とから構成され、第2のブリッジ(2
8)はエレクトロルミネセント装置(10)に電気ブリ
ッジとして結合されている第3のトランジスタ(T4 )
と第4のトランジスタ(T5 )とから構成されている上
記2に記載のエレクトロルミネセント装置のエネルギ回
復回路である。
0)に電力を供給するエネルギ回復回路(16)であっ
て、エレクトロルミネセント装置のパワー・サイクルの
充電段階中電圧信号(Vin)を受け且つエネルギを蓄積
する第1のインダクタ(L1 )および第1のインダクタ
からのエネルギをエレクトロルミネセント装置に汲み上
げる第1のスイッチ、から成り、電源(12)から電圧
信号(Vin)を受ける第1段(20)、エレクトロルミ
ネセント装置を横断して形成され、第1段(20)に結
合されている第1のブリッジ(26)および第2のブリ
ッジ(28)であって、第1のブリッジおよび第2のブ
リッジは、一方の極性の充電段階(32)および放電段
階(34、およびそれに続く反対極性の充電段階(3
6)および放電段階(38)、から成るパワー・サイク
ルを規定するタイミング信号を受けるものである、第1
のブリッジ(26)および第2のブリッジ(28)、第
1のブッジおよび第2のブリッジに、およびエレクトロ
ルミネセント装置に結合され、エレクトロルミネセント
装置の放電エネルギを受ける第2段(22)であって、
第2段(22)は第2のインダクタ(L2 )、第2のス
イッチ(T6)、および第1のコンデンサ(CR )、か
ら構成され、第2のインダクタ(L2)はエレクトロル
ミネセント装置に結合されてエレクトロルミネセント装
置の放電エネルギを受け、第2のスイッチ(T6 )はパ
ワー・サイクルの放電段階(34、38)中、エレクト
ロルミネセント装置の放電エネルギを第2のインダクタ
(L2 )から第1のコンデンサに汲み上げ、第1のコン
デンサ(CR )は放電段階(34、38)中、汲み上げ
られた放電エネルギを蓄積し、充電段階(32、36)
中、蓄積されたエネルギを第1のブリッジ(26)また
は第2のブリッジ(28)を経由してエレクトロルミネ
セント装置内に解放するものである第2段(22)、か
ら構成されているエレクトロルミネセント装置のエネル
ギ回復回路である。
ロルミネセント装置(10)に電気ブリッジとして結合
されている第1のトランジスタ(T2 )および第2のト
ランジスタ(T3 )から構成され、第2のブリッジ(2
8)はエレクトロルミネセント装置(10)に電気ブリ
ッジとして結合されている第3のトランジスタ(T4)
および第4のトランジスタ(T5 )から構成されている
上記4に記載のエレクトロルミネセント装置のエネルギ
回復回路である。
び第4のトランジスタ(T2 、T3、T4 、T5 )はエ
レクトロルミネセント装置のパワー・サイクルを規定す
るそれぞれの第1、第2、第3、および第4のタイミン
グ信号(M2 、M3 、M4 、M5 )を受ける上記4に記
載のエレクトロルミネセント装置のエネルギ回復回路で
ある。
ミネセント装置(10)を充電および放電する方法であ
って、一連の個別エネルギ部分を電源(12)からエレ
クトロルミネセント装置に移し、エレクトロルミネセン
ト装置を横断して高エネルギ電位(VL )を増分的に蓄
積することによりエレクトロルミネセント装置(10)
を充電させる工程、コンデンサ(CR )でエレクトロル
ミネセント装置からの一連の個別放電エネルギ部分を捕
捉することによりエレクトロルミネセント装置を放電す
る工程、から成り、充電する工程は更にコンデンサをエ
レクトロルミネセント装置内に放電する工程を含むエレ
クトロルミネセント装置のエネルギ回復回路に適用する
エレクトロルミネセント装置の充放電方法である。
ネルギを第1のインダクタ(L1 )に蓄積する工程、蓄
積されたエネルギをエレクトロルミネセント装置(1
0)に解放する工程、パワー・サイクルの充電段階(3
2、36)中、蓄積する工程と解放する工程とを繰り返
す工程、から構成されている上記7に記載のエレクトロ
ルミネセント装置の充放電方法である。
セント装置からの放電エネルギを第2のインダクタ(L
2 )に蓄積する工程、蓄積された放電エネルギ部分をコ
ンデンサ(CR )に解放する工程、パワー・サイクルの
放電段階(34、38)中、蓄積する工程と解放する工
程とを繰り返す工程、から構成されている上記7に記載
のエレクトロルミネセント装置の充放電方法である。
2のブリッジ(28)はエレクトロルミネセント装置
(10)を横断して形成されており、第1のインダクタ
(L1)は第1のブリッジおよび第2のブリッジを経由
してエレクトロルミネセント装置に結合されており、更
に、第1のブリッジ(26)および第2のブリッジ(2
8)で、一方の極性の充電段階(32)および放電段階
(34)、およびそれに続く反対極性の充電段階(3
6)および放電段階(38)、から成るパワー・サイク
ルを規定するタイミング信号(M2 、M3 、M4 、
M5 )を受ける工程、を備えている上記8に記載のエレ
クトロルミネセント装置の充放電方法である。
な効果はエネルギをEL装置にまたはEL装置からエネ
ルギを汲み上げるのに使用されるスイッチング動作がよ
り小さい単位のエネルギを制御することができるという
ことである。スイッチング機構は、従来の共振タンクエ
ネルギ回復回路が必要とした構成要素と比較して、小さ
い構成要素がエネルギ回復を達成できるようにしてい
る。構成要素がより小さいことの効果は本発明のエネル
ギ回復回路が非常に小さい装置で容易に実施されるとい
うことである。
果は消費電力が減るということである。消費電力が減る
ことは携帯用計算装置に使用するEL装置にとくに有利
である。EL装置は電池から電力を供給されるので、電
池を再充電する必要があるまで、より長い期間動作す
る。
装置に電力を供給する際熱の発生が少ないということで
ある。したがって冷却機構を設ける必要性が減少する。
冷却機構の必要性が減るということはより軽量のパネル
を達成できるということ、およびパネルを更に高い温度
環境で使用できるということを意味する。
駆動回路の有効定常状態電流が減るということである。
電源からのエネルギを第1のインダクタに蓄積し、第1
のインダクタのエネルギを第1のスイッチによりEL装
置に充電し、EL装置の放電エネルギを第2のインダク
タに蓄積させて高電位を生じさせて光を発生させ、EL
装置が低い電位で放電している間第2のインダクタに蓄
積されたエネルギを第2のスイッチにより第1のコンデ
ンサに蓄積させ、第1のコンデンサに蓄積したEL装置
の放電エネルギでEL装置を充電するようにしたので、
電力の高効率化が可能となり、消費電流が少なくでき、
それに伴い、発熱量を抑制でき、冷却機構の削減あるい
は小型化が可能となる。
復回路および電源のブロック図である。
復回路および図1のEL装置の概略図である。
電力サイクルの充電および放電段階にわたるEL装置間
の負荷電圧のチャートである。
エネルギ回復回路のトランジスタの状態を示すタイミン
グ図である。
チングを制御するタイミング発生回路の概略図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 エレクトロルミネセント装置(10)に
電力を供給するエネルギ回復回路(16)であって、
エレクトロルミネセント装置(10)に結合され、電源
(12)から電圧信号(Vin)を受けるインダクタであ
って、電源(12)からのエネルギを蓄積する第1のイ
ンダクタ(L1 )、 第1のインダクタ(L1 )に結合され、第1のインダク
タ(L1 )からエレクトロルミネセント装置(10)に
エネルギを汲み上げてエレクトロルミネセント装置(1
0)を充電する第1のスイッチ(T1 )、 エレクトロルミネセント装置(10)に結合され、エレ
クトロルミネセント装置の放電エネルギを受ける第2の
インダクタ(L2 )、第2のインダクタ(L2)に結合
されている第2のスイッチ(T6 )、および 第2のイ
ンダクタ(L2)およびエレクトロルミネセント装置
(10)に結合されている第1のコンデンサ(CR )、
を備えて成り、 第2のスイッチ(T6 )はエレクトロルミネセント装置
(10)が放電している間エレクトロルミネセント装置
の放電エネルギを第2のインダクタ(L2 )から第1の
コンデンサ(CR )に汲み上げ、第1のコンデンサ(C
R )は汲み上げられた放電エネルギを蓄積し、次いで蓄
積した放電エネルギをエレクトロルミネセント装置(1
0)内に解放してエレクトロルミネセント装置(10)
を充電する、エレクトロルミネセント装置のエネルギ回
復回路。
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