EL的特性及集成电路驱动的研究

张新良  ，王 海 ， 朱 宁

 （1、天津理工大学光电信息与电子工程系，天津300191； 2、保定职教中心，保定071000）

摘要：在分析了EL电致发光特性的基拙上，介绍了EL的应用领域及4K动特点。同时介绍了美国Sipex公司生产的电致发光驱动芯片SP4422A和美国IMP公司的IMP803电致发光驱动芯片及其实用电路的分析。

关键词：EL；集成驱动；SP4422A；IMP803

中图分类号：TN40       文献标识码：A

Study on the characteristics and driving circuit of EL

ZHANG Xin- liang    WANG Hai    ZHU Ning

（1.Department of Oprical Elutromc  Information and  Electronic Engineering， Tianjin University of Technology，Tianjin 300191，China；

2．Baoding Competency Based Education Center， Baoding 071000，China）

Abstract： The application areas of EL are described in this paper based on analysing the characteristic of EL，the pinsfunetians，intemal principle， and the useful integrated circuit of the chip SP4422A driving EL and the integrated circuit of the chip IMP803 driving EL are introduced。

Key words： EL； intergrated driving； SP4422A； IMP803

当前EL作为电致发光材料，已在交通指示牌、仪表背光源等许多场合得到广泛的应用，由于它具有发光均匀柔和、不发热、亮度高、寿命长等特点，因此应用越来越广。过去的基于变压器的EL电致发光驱动器有很多缺点：体积庞大、笨重、噪音大并对负载的依赖非常大，在频率较低时，这一缺点显得更加突出，不适于用在便携式设备上，本文介绍几种集成电致发光驱动芯片。

1 EL发光屏的结构、原理和特性

EL （Electroluminescence）发光屏是一种电致发光材料发光屏，在结构上，电致发光材料夹在两个电极之间。它的上电极是一种透明的导电膜，称为ITD膜（Indium Tin Oxide film），用于透射光线。而下电极是第二电极，其材料为银或碳或铝电极，发光材料EL主要是硫化锌（ZnS），当它含有不同的激活剂时，就可发出不同颜色的光。

EL 的亮度随两极电压增大而增强，对驱动电路来讲，EL实际是一个容性负载，其等效电容约为0.2～0.9 of/c㎡，电容值越小，其驱动电流的要求也越小。具体的大小主要由EL的面积与发光材料的配比所决定。一般的驱动电流为0.02～1 mA/c㎡。 EL的面积越大，其容性负载越大，需要的电流也随之增大，因而驱动电路的抗冲击能力及负载能力也需相应提高。现象和测试数据均表明EL显示屏的亮度与驱动电压的极性有密切关系。如果用单极性连续脉冲电压驱动，第一个脉冲电压达到阈值时发光亮度很高，但只要电压极性不变，以后脉冲电压达到阈值电压时，发光亮度与第一次达到阈值电压时的亮度相比低很多。欲提高亮度，必须不断升高电压。如果相邻脉冲电压极性相反，则EL显示屏的亮度一直保持与第一次达到阈值电压时亮度相当。因此EL显示屏需交流驱动，才能保证其高亮度。由上面分析可知，EL屏发光亮度除受驱动电压峰值和极性影响外，还与驱动电压的频率有关。也可粗略地认为在一定的电压下亮度正比于驱动电压的频率。通常EL显示器工作频率为50～400 Hz，有时也工作于几kHz频率。但当频率上升到几kHz时，亮度已接近饱和，此时驱动电压频率的加大对亮度已无显著改善，一般的电压取值为30～250 Vac，在这样的驱动条件下，EL的发光寿命为5 000～20 000 h，发光强度为50～90cd/c㎡。在温度适应性方面，EL的低温特性很好，但高温对它有些影响，一般来讲，可在-50～50℃的温度范围内可靠工作。

2 集成电路驱动方法

EL 屏需小电流交流高压驱动，但通常的直流供电系统或采用电池供电的便携式电子产品及航空仪表中无法直接产生电致发光屏所需的交流高电压。EL屏照明（背照明）供电集成EL驱动电路具有体积小、功耗低、效率高的特点，而目具有极低的电磁辐射和可关断控制等优点，是EL显示屏的理想驱动电路，具有广泛的应用前景。例如：国外有好多公司做集成电致发光驱动IC，比较常见的有美国Sipex公司和美国IMP公司、美国TT公司等。它们可以提供不同应用方案的集成电路驱动IC，可以根据不同的应用背景加以选用。

3 IMP803专用驱动电路

IMP803芯片由高压CMOS工艺制成，具有以下特点：

。低功率 ：典型420µA的电流；

。宽工作电压范围：2.0～6.0V ；

。大输出负载电容：可驱动具有大于30nF电容量的EL灯；

。转换器的频率可调，以使功耗达到最小；

。输出频率可调，用于控制灯的颜色、寿命和功耗；

。低静态电流：20nA（禁止时）；

。器件可以被“使能/禁止”。

IMP803 芯片的极限参数如下：

。电源电压Vdd：-0.5V ～ +6.5V ；

。输出电压Vcs：-0.5V ～ +120V ；

。功耗 ：400mW。

IMP803各引脚说明如下：

Vdd（1 脚 ）：正电压源，电感L可以接于此脚或接到另一个未稳压的电源。

Rsw 一Osc（2 脚）：开关电源的电阻引脚，开关频率由一个外部电阻Rsw来决定

Cs（3 脚 ） ：升压转换器的储能电容器接入端，跨接于EL灯的电压等于Cs处电压的2倍。

Lx （4 脚 ）：接反馈电感L。

Gnd （5 脚 ）：地。

Vb（6 脚） ：EL 灯驱动输出。EL灯被接在带有提供与Va互补的Vb高压桥路上、因此，跨接在EL灯的Vac峰～峰电压是2Vcs。

Va（7 脚） ：EL灯驱动（同上）输出。

Rel 一Osc（8 脚）：EL灯振荡器频率设置脚，振荡器的频率由外部电阻Rel二来控制。

IMP803内部包含4种功能部件，升压型开关电源及其高频振荡器；高压H桥型背光驱动器及其低频振荡器。内部的高频振荡器（频率由Rsw设置），N沟道MOSFET与外部的电感L，二极管D和电容Cs组成一个开关型升压变换器。内部的低频振荡器（频率由Rel设置），H桥用于产生EL所需要的低频交流高压。Rsw电阻端为芯片禁止功能控制端，加高电平时，电路有交流高压输出；加低电平时，无交流输出，芯片被禁止。在禁止模式下，芯片的静态电流降到很低，为µA级，从而减小功耗、省电。当EL输出驱动电压高于其典型的峰一峰值时，内部电路自动关闭开关电源稳压器，这样可以省电并延长电池的使用寿命。

图2为IMP典型应用电路，在输入电压为35V时，可驱动20cm左右的EL背光灯。若将Rsw，一端接地，整个电路处于禁止状态，电流减小到1µA以下，使电路功耗降低，适用于便携式设备。

4 SP4422A专用集成驱动电路

SP4422A 采用SOIC封装，SP4422A是一款高电压输出的DC-AC变换器，使用2.2～5V的输人电压。SP4422A可以最高产生220 Vpp输出电压。是理想的电致发光驱动器。并且采用了低功耗技术，特别适合于手持设备使用。SP4422A的内部结构见图3，它由振荡器、线圈和H桥驱动模块等3部分组成。外接电容器用于产生振荡，改变此电容的大小使振荡频率处于32～400kHz之间，当COSC增加时，EL的输出驱动电压也会增加，但振荡频率将随之降低。

各引脚的功能如下：

1脚 （ Hon ） ：允许控制端，高电平有效；

2脚 （ Vss ）：高电源接地端；

3脚 〔 Coil ） ：电感线圈引人端，通过电感线圈与电源相连；

4、5 脚 （ EL2，EL3 ）： EL驱动输出端；

6脚 （ Vdd ）：电源输人端，外接2.2～5.0V 电源；

7、8 脚 （ Cap1，Cap2 ）：振荡电容接人端。

下 面 介 绍一种SP4422A的测试电路，如图4所示：为一个典型的SP4422A的测试电路，在电路设计中应该注意选择饱和工作电流足够大的电感以防止其饱和。并且将电感设计的尽量离SP4422A近一些。还要注意将高压信号线尽量原理Vdd和时钟信号线。另外本电路同样具有禁止电路开光，将HON管脚接地将使电路进人禁止状态，以降低功耗

5 结论

从本文介绍的两种集成电路电致发光驱动芯片来看，在小面积的电致发光灯或电致发光屏上，运用集成电路驱动芯片具有很多优点。所需元件少，电路简单，功耗低，工作电压范围宽，输出电压稳定。是一种理想的EL屏驱动电路，特别是在现在集成度高的便携式系统中成为照明首选。

参  考  文  献：

【1】 胡嗣云 EL的特性及驱动电路研究【J】。国外电子元器件，2003，（5）：27～28。

【2】 郑喜凤，朴 燕。电致发光显示屏原理、结构及驱动电路【J】。液晶与显示，2000，（2）： 114～118。

【3】 倪向阳，王京红IMP803高电压电致发光灯驱动器原理与应用【J】。国外电子元器件，2001（10）：18-20。

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