WO2006087742A1

WO2006087742A1 - Electroluminescent device

Info

Publication number: WO2006087742A1
Application number: PCT/IT2005/000090
Authority: WO
Inventors: Michel Tramontana
Original assignee: Degli Azzoni Avogadro Carradori, Filippo
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2006-08-24
Also published as: WO2006087688A2; WO2006087688A3

Abstract

The invention concerns an electroluminescent device, wherein the working frequency is selected such that the circuit is in resonant conditions. Such a working frequency is determined by f = 1/(2π v (LC) where f is the frequency, L is the current intensity in the coil and C the current intensity which flows in the electroluminescent capacitor.

Description

DISPOSITIF ÉLECTROLUMINESCENT LIGHT EMITTING DEVICE

OOO§OOO SECTEUR TECHNIQUE DE L ' INVENTIONOOO§OOO TECHNICAL SECTOR OF THE INVENTION

L'invention présente se réfère à l'application du phénomène électrique connu sous le nom de "résonance électrique" appliqué à un dispositif électroluminescent. Ceci permet d'obtenir une luminosité extrêmement élevée avec des consommations électriques réduites . AIRE DE L ' INVENTIONThe present invention refers to the application of the electrical phenomenon known as "electrical resonance" applied to an electroluminescent device. This makes it possible to obtain an extremely high luminosity with reduced electrical consumption. AREA OF THE INVENTION

Le principe de 1 ' électroluminescence est connu depuis plusieurs années. La technique de production se présentait, cependant, plutôt chère et elle est restée au niveau de curiosité et sans applications industrielles d'importance pour plusieurs décennies .The principle of electroluminescence has been known for several years. The production technique was, however, rather expensive and it remained at the level of curiosity and without industrial applications of importance for several decades.

En une époque récente, l'augmentation du coût de l'énergie électrique et l'importance de solutions qui permettent de réduire l ' encombrement du système lumineux en ont augmenté l'attrait. D'autre part, le développement de nouvelles techniques et de nouveaux matériaux a rendu moins chère la production de telles surfaces lumineuses.In recent times, the increase in the cost of electrical energy and the importance of solutions that reduce the size of the lighting system have increased the attractiveness. On the other hand, the development of new techniques and new materials has made the production of such luminous surfaces less expensive.

Ont obtient ainsi des "dispositifs d'éclairages", ont entend avec ce terme l'ensemble de la feuille lumineuse avec son alimentateur électrique relatif, extrêmement plats, avec des consommations d'énergie de beaucoup inférieures aux systèmes classiques (ampoules traditionnelles tube néon) .Thus obtained "lighting devices", have meant with this term the entire light sheet with its relative electric power supply, extremely flat, with energy consumption much lower than conventional systems (traditional bulbs tube neon) .

Ainsi les Requérants, avec le brevet européen n° EP-A2-1 261 239 réalisèrent une structure électroluminescente multicouches , avec des couches de diélectrique alternés aux couches conductrices, avec une augmentation considérable de la luminosité .Thus the Applicants, with the European Patent No. EP-A2-1 261 239 realized a multilayer electroluminescent structure, with layers of dielectric alternating with the conductive layers, with a considerable increase in brightness.

Avec la demande de brevet italien n°AN2002A 000039, les Requérants montraient comment augmenter la luminosité par l'utilisation des substances phosphorescentes.With the Italian patent application No. AN2002A 000039, the Applicants showed how to increase the brightness by the use of phosphorescent substances.

Cependant, la consommation extrêmement réduite de la feuille lumineuse électroluminescente était compromise par l'efficacité insuffisante de l ' alimentateur; ce dernier présentait en effet des dispersion considérables par effet joule, comme le démontrait l' échauffement important. Un telle rendement insuffisant comportait également une réduction de la durée de vie de ces dispositifs.However, the extremely low consumption of the electroluminescent light sheet was compromised by the insufficient efficiency of the power supply; the latter had indeed considerable dispersion by effect Joule, as demonstrated by the important warm - up. Such underperformance also included a reduction in the life of these devices.

Récemment, pour résoudre ce problème, des générateurs électronique ont été réalise, de tel manière que le rendement en été améliore. De cette manière s'est réduite la dispersion par effet joule, et le rendement en a été améliore, mais sans offrir de progression. DESCRIPTION SOMMAIRE DE L'INVENTIONRecently, to solve this problem, electronic generators have been realized, so that the summer performance improves. In this way the dispersion by Joule effect was reduced, and the yield was improved, but without offering any progression. SUMMARY DESCRIPTION OF THE INVENTION

Les inconvénient auparavant sont résolus brillamment par l'invention présente, qu'il se réfère à un dispositif d' électroluminescence dont alimentateur est caractérisée par une fréquence de travail réglée de manière que le circuit se trouve en conditions de résonance . BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS fig. 1 Diagramme montrant le déroulement dans le temps de tension et intensité de courant dans une résistance; fig. 2 Diagramme montrant le déroulement dans le temps de tension et intensité de courant dans une bobine; fig. 3 Diagramme montrant le déroulement dans le temps de tension et intensité de courant dans un dispositif d' électroluminescence selon la technique antérieure; fig. 4 est la représentation vectorielle de courant, tension et résistance dans une série de circuits; fig. 5 est le schéma d'un circuit oscillant en parallèle; est fig. 6 est un diagramme pour la détermination des conditions de résonance dans un dispositif selon l'invention présente . MEILLEURE MANIÈRE POUR METTRE EN PRATIQUE L'INVENTIONThe disadvantages previously are brilliantly solved by the present invention, that it refers to an electroluminescence device whose feeder is characterized by a working frequency set so that the circuit is in resonance conditions. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS fig. 1 Diagram showing the time course of voltage and current intensity in a resistor; Fig. 2 Diagram showing the time course of voltage and current intensity in a coil; Fig. 3 Diagram showing the time course of voltage and current intensity in a light emitting device according to the prior art; Fig. 4 is the vector representation of current, voltage and resistance in a series of circuits; Fig. 5 is a diagram of a parallel oscillating circuit; is fig. 6 is a diagram for the determination of the resonance conditions in a device according to the present invention. BEST WAY TO PRACTICE THE INVENTION

Une résistance soumise à une tension alternative est traversée par un courant dont 1 ' amplitude peut être calculée à chaque instant à 1 ' aide de la loi d'Ohm : I = V/R où I est l'amplitude de courant (ampère), V est la tension (volt) et R est la résistance.A resistor subjected to an alternating voltage is traversed by a current whose amplitude can be calculated at any time using the Ohm's law: I = V / R where I is the current amplitude (ampere), V is the voltage (volt) and R is the resistance.

Un maximum de tension correspond à un maximum de courant, un minimum de tension correspond à un minimum de courant. Si le signal est sinusoïdal, les variations de tension u et de courant i sont en phase comme on peut voire en fig. 1.A maximum voltage corresponds to a maximum of current, a minimum of voltage corresponds to a minimum of current. If the signal is sinusoidal, the voltage variations u and current i are in phase as can be seen in fig. 1.

Lorsqu'une tension est appliquée aux bornes d'une self, le courant qui la traverse met un certain temps avant de s'établir. De même, lorsque la tension est supprimée aux bornes de la self, le courant diminue pour s'annuler avec un certain retard. Il s'agit d'une tension sinusoïdale, mais avec un déphasage de 90 degrés. En considérant la bobine comme une inductance pure (sans résistance R) , u est en quadrature avance sur i, comme on peut voire en fig. 1.When a voltage is applied to the terminals of a choke, the current flowing through it takes a certain time before settling. Similarly, when the voltage is removed across the inductor, the current decreases to cancel with a certain delay. This is a sinusoidal voltage, but with a phase shift of 90 degrees. Considering the coil as a pure inductance (without resistance R), u is in quadrature advance on i, as can be seen in fig. 1.

Au moment de sa mise sous-tension, un condensateur ou un dispositif électroluminescent déchargé est parcouru par un courant très fort qui décroît ensuite en même temps que la tension monte à ses bornes. Soumis à une tension sinusoïdale, le courant i est en avance sur u avec un déphasage de 90 degrés. Autrement dit u est en quadrature retard sur i. On associe en série une bobine L, une résistance inévitable R et un condensateur C (dans la description C est équivalant à un dispositif électroluminescent) aux bornes d'un alternateur de tension E et de fréquence f (fig. 1) . La tension E est égale à la somme géométrique de la tension aux bornes de C et de celle aux bornes de L. La représentation vectorielle est donnée en fig. 4.At the moment of its energization, a discharged capacitor or electroluminescent device is traversed by a very strong current which then decreases at the same time as the voltage rises at its terminals. At a sinusoidal voltage, the current i is in advance on u with a phase shift of 90 degrees. In other words, u is in quadrature delay on i. A coil L, an unavoidable resistance R and a capacitor C (in the description C is equivalent to an electroluminescent device) are associated in series at the terminals of a voltage alternator E and of frequency f (FIG. The voltage E is equal to the geometrical sum of the voltage across C and that across L. The vector representation is given in fig. 4.

Pour résoudre ce problème par un graphique vectoriel, on trace d'abord le vecteur correspondant à la tension aux bornes de la résistance (vecteur OA = RI) . Du point A, on élève la perpendiculaire AB proportionnelle à la force électromotrice de self-induction L ω I. Enfin, du point B, on trace le vecteur BC fonction de la force électromotrice de capacité I/C Cω perpendiculaire à OA et déphasé de 90° dans le sens du retard. C'est-à-dire que la force électromotrice. de capacité se retranche de la force électromotrice de self-induction. La tension totale est donnée par le vecteur OC et l'angle de déphasage total est α. (. Ci-joint la relation ) : I₁₁ To solve this problem by a vector graphic, we first draw the vector corresponding to the voltage across the resistor (vector OA = RI). From point A, we raise the perpendicular AB proportional to the electromotive force of self-induction L ω I. Finally, from point B, we trace the vector BC function of the electromotive force of capacitance I / C Cω perpendicular to OA and out of phase. 90 ° in the direction of the delay. That is, the electromotive force. of capacity is subtracted from the electromotive force of self-induction. The total voltage is given by the vector OC and the total phase angle is α. (Herewith the relation): I ₁₁

L Φ l — -— ωL Φ l - - ω

Cω tg « =Cω tg «=

Rl RRl R

Dans les équations précédentes, La quantité sous le radical est l ' impédance du circuit en ohms . Trois cas peuvent se présenter :In the preceding equations, the quantity under the radical is the impedance of the circuit in ohms. Three cases can occur:

1° L ω I est plus grand que I/C ω (fig. 2) . Le circuit total est inductif. L'intensité du courant qui le parcourt est déphasée en arrière de la tension;1 ° L ω I is larger than I / C ω (Fig. 2). The total circuit is inductive. The intensity of the current flowing through it is out of phase with the voltage;

2° L ω I est plus petit que I/C ω (fig. 3) . Le circuit est capacitif. L'intensité du courant est déphasée en avant de la tension. L'angle de déphasage α est négatif;2 ° L ω I is smaller than I / C ω (Fig. 3). The circuit is capacitive. The intensity of the current is out of phase with the voltage. The phase angle α is negative;

3° L ω I est égal à I/C ω. On dit alors qu'il y a résonance. Le point C vient coïncider avec le point A. Il n'y a plus aucun déphasage. La tension E = RI . On dirait qu'il n'y a plus que la résistance R dans le circuit3 ° L ω I is equal to I / C ω. It is said then that there is resonance. Point C coincides with point A. There is no longer any phase shift. The voltage E = RI. It looks like there is only resistance R in the circuit

Les tensions L ω I et I/C ω aux bornes de L et de C peuvent être beaucoup plus grandes que la tension résultante E. On dit qu'il y a production de surtension. En particulier à la résonance, si R est très petit, la tension E = RI est faible et les tensions L ω I = I/C ω peuvent être très grandes. Le coefficient de surtension, ou l'indice de qualité Q, est L ω/R. C'est le nombre de fois qu'il faut multiplier la tension de la source pour obtenir la tension aux bornes de l'inductance.The voltages L ω I and I / C ω at the terminals of L and C can be much larger than the resultant voltage E. It is said that overvoltage is produced. In particular at resonance, if R is very small, the voltage E = RI is low and the voltages L ω I = I / C ω can be very large. The overvoltage coefficient, or quality index Q, is L ω / R. This is the number of times to multiply the voltage of the source to obtain the voltage across the inductance.

En fig. 5 est représenté un exemple d'un circuit de ce type. Si E est la tension totale de la source électrique, l'intensité dans le condensateur C peut être calculé comme Ic = EC ω (déphasée de 90° en avance sur la tension E. L'intensité dans la bobine L peut alors être calculée comme:In fig. 5 is an example of a circuit of this type. If E is the total voltage of the electrical source, the current in capacitor C can be calculated as Ic = EC ω (phase-shifted by 90 ° in advance of voltage E. The intensity in coil L can then be calculated as :

EE

Iu:Iu:

Z L= R + L ω

ZL = R + L ω

Telle intensité est déphase en retard sur la tension E d'un angle f, qu'il peut être calculé sur la base de la relation: tg f = L ω / R. Il sont trois différents possibilité :Such intensity is lagging behind the voltage E by an angle f, that it can be calculated on the basis of the relation: tg f = L ω / R. There are three different possibilities:

ELω 2 est plus grand que EC ω Dans ce cas le circuit est inductif et It est déphase en retard sur la tension E.ELω 2 is larger than EC ω In this case the circuit is inductive and it is lagging behind the voltage E.

ELω 2 est plus petit que EC ω ( . Dans ce cas le circuit est capacitif et It est déphase en avance sur la tension E.ELω 2 is smaller than EC ω (in this case the circuit is capacitive and it is shifted in advance on the voltage E.

ELω _ 2 est égal à EC ω (Dans ce cas le circuit se déclare en résonance parallèle et It est en phase avec la tension E. La tension E est très petite, comme la résistance R. Si cette dernière est très faible, elle peut être négligée, ainsi la condition de résonance résulte extrêmement simplifiée: l/L ω = C ω pour sa part, It peut être calculé selon les relations :ELω _ 2 is equal to EC ω (In this case the circuit is in parallel resonance and It is in phase with the voltage E. The voltage E is very small, like the resistance R. If the latter is very weak, it can to be neglected, thus the resonance condition results extremely simplified: l / L ω = C ω for its part, It can be calculated according to the relations:

ΛEC& RECΛEC & REC

L ω LL ω L

=s= • E_"*-* ₌-=≈ EL _ _L_ h. REC ^*"' RG= s = • E _" * - * ₌ - = ≈ EL _ _L_ h. REC ^*"' RG

De la seconde relation il en découle que, si la résistance est nulle, l'impédance est infinie. En termes pratiques, si la résistance comme il arrive habituellement est faible, l'impédance dans un circuit en résonance est extrêmement élevée. Il en dérive que le courant qui circule dans le condensateur C et dans la bobine L est très grand, pendant que le courant total est faible.From the second relation it follows that if the resistance is zero, the impedance is infinite. In practical terms, if the resistance as it usually happens is small, the impedance in a resonant circuit is extremely high. It follows that the current flowing in the capacitor C and the coil L is very large, while the total current is low.

De ceci il en découle que :

From this it follows that:

Les relations ci-dessus reportées sont connues comme formule de Thompson normalement, f qui en est en hertz, L est en henry et C en farad. Donc, le coefficient de surtension Q des éléments L et C en résonance il joue un rôle analogue à celui-là reporté pour la résonance en série.The above reported relationships are known as Thompson's formula normally, which is in hertz, L is in henry and C in farad. Thus, the overvoltage coefficient Q of the elements L and C in resonance plays a role analogous to that reported for the series resonance.

Nous avons donc :So we have :

L'intensité totale :

The total intensity:

En faisant le rapport entre ces deux intensités, ont obtient :By making the connection between these two intensities, have obtained:

Ii _ LE ω Zt,* L wIi _ LE ω Zt, * L w

ItIt

Donc, le facteur Q multiplie le courant dans le circuit pour trouver le courant dans les éléments :So the Q factor multiplies the current in the circuit to find the current in the elements:

En résumant, étant donné que Z = L/RC tend à l'infini quand R tend au zéro et que I L = IO = ItQ, pendant que EL = EO = E, on voit que la résonance en série est comparable avec la résonance en parallèle, typique du dispositif électroluminescent en inversant les termes I et E et en passant de l'un à l'autre.Summing up, since Z = L / RC tends to infinity when R tends to zero and IL = IO = ItQ, while EL = EO = E, we see that the resonance in series is comparable with the resonance in parallel, typical of the electroluminescent device by inverting the terms I and E and passing from one to the other.

Fig. 6 illustre l'évaluation graphique de la fréquence de résonance, qu'il correspond au point de rencontre de la courbe de la réactance d'une auto-inductance, ( XL), et d'un condensateur (XC) . Pour tracer les courbes, on recourt à la formule : XL = 2π . f .L etFig. 6 illustrates the graphical evaluation of the resonance frequency, that it corresponds to the meeting point of the curve of the reactance of a self-inductance, (XL), and of a capacitor (XC). To draw the curves, we use the formula: XL = 2π. f .L and

XC=I/ (2 π . f .C) ,XC = I / (2 π. F .C),

Donc, en conditions de résonance, on à: XL = XC Ou bien: 2 π (. f .L = 1/(2 . π f .C) .So, under resonance conditions, we have: XL = XC Or: 2 π (.f.L = 1 / (2. Π f .C).

Ont peut obtenir ainsi la fréquence de résonance lequel fera fonctionner le dispositif comme suit,

Thus, the resonant frequency that will make the device work as follows

Un autre exemple peut être constitué par une lampe électroluminescente. Si la réactance de l'inducteur est égale à celle du condensateur, la puissance est réduite au minimum, à la seule puissance active. Dans ces conditions, avec un courant de 2 fréquence de 300 Hz et de tension efficace de 190 V on peut avoir une consommation del5, 25 W/m.Another example may be an electroluminescent lamp. If the reactance of the inductor is equal to that of the capacitor, the power is reduced to the minimum, to the only active power. Under these conditions, with a frequency current of 300 Hz and an effective voltage of 190 V, it is possible to have a consumption of 5.15 W / m.

Comme ont la vue precedement, en travaillant avec cette fréquence, l'impédance est infini et le courant dans la feuille électroluminescente atteint une valeur meilleur par rapport au fonctionnement avec autres fréquences . Cela arrive parce à cette fréquence la résistance de 1 ' alimentâteur elle a été annulée ou grandement réduite. Â cette fréquence on dit que le dispositif travaille en résonance. Le tableau qui suit met en évidence les avantages de l'invention présente.As seen previously, working with this frequency, the impedance is infinite and the current in the electroluminescent sheet reaches a better value compared to the operation with other frequencies. This happens because at this frequency the resistance of the food processor has been canceled or greatly reduced. At this frequency we say that the device works in resonance. The following table highlights the advantages of the present invention.

Une durée particulièrement longue est obtenue quand on travail avec une tension entre 200V et 300 V. RÉSUMÉ ENTRE DEUX RÉSONANCES, UNE EN SÉRIE et UNE EN PARALLÈLEA particularly long time is obtained when working with a voltage between 200V and 300 V. SUMMARY BETWEEN TWO RESONANCES, ONE IN SERIES and ONE IN PARALLEL

IMPEDANCE Intensi E aux bornes I dans les té des éléments éléments totaleIMPEDANCE Intensity E at terminals I in the elements Tee total elements

Résonance en série Z = Max Ec=E _L=EQ I₁ =I=ItResonance in series Z = Max Ec = E _L = EQ I ₁ = I = It

R tend vers zéro lorsque R tend vers le zéroR tends to zero when R tends to zero

Résonance en parallèle Min Ec=E _L=E I ^=Ic=ItQParallel resonance Min Ec = E _L = EI ^ = Ic = ItQ

Z = L/RC tend versZ = L / RC tends to

1 ' infini lorsque R tend vers zéro 1 'infinity when R tends to zero

Claims

REVENDICATIONS

1) Dispositif d' électroluminescence caractérisé en ce que la fréquence de travail est sélectionnée de manière que le circuit se trouve en conditions de résonance .1) Electroluminescence device characterized in that the working frequency is selected so that the circuit is in resonance conditions.

2) Dispositif d' électroluminescence comme en 1. , caractérisé en ce que la fréquence de travail est déterminée par:

où f est la fréquence, L est l'intensité de courant dans la bobine et C l'intensité de courant qu'il circule dans le condensateur électroluminescent .2) Electroluminescence device as in 1., characterized in that the working frequency is determined by:

where f is the frequency, L is the current intensity in the coil and C the current intensity that it flows in the electroluminescent capacitor.

3) Dispositif d' électroluminescence comme dans quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que c'est une lampe qu'il travaille à une fréquence de 300 Hz et à une tension de 190 V.3) Electroluminescence device as in any of the preceding claims, characterized in that it is a lamp that it operates at a frequency of 300 Hz and a voltage of 190 V.

4) Dispositif d' électroluminescence comme dans quelconque des revendications 1. et 2. caractérisée en ce que travail entre 200V et 300V. 4) Electroluminescence device as in any of claims 1 and 2. characterized in that work between 200V and 300V.