EL背光技术的应用和发展

随着高科技产品的民用化普及，从前仅在飞行器的驾驶座舱内使用的场致发光技术现已广泛运用于民用手持设备上，在手机、传呼机、无绳电话、个人数字助理、遥控器等产品上，由于EL背光方式具有体积小、重量轻、温度低、耗电少、无闪烁、发光均匀等特性，现已逐渐取代传统的LED背光方式。

     EL背光系统是由EL灯片和EL驱动器组成。EL灯片的厚度一般小于0.2mm,是由绝缘基底上喷涂了场致发光材料并夹在两层电极之间组成。EL场致发光灯的供应商可以通过使用不同的发光材料，比如硫化锌、硫化钙或硫化锶，再掺杂其他成份如镁、钐、铕或添加萤光染色剂等，来调整光的亮度和颜色。改变激励频率同样能引起光的颜色变化，当频率增加时颜色向偏蓝的方向变化，而当频率减小时颜色会向偏绿的方向变化，EL灯片的原始颜色是指激励电压为200V/400Hz时EL灯片的发光颜色。

     EL灯片具有很强的柔韧性，在不折损电极的前提下，可任意裁剪或弯曲而不影响发光性能；而且，EL灯片是一种“平面”发射器，相对于LED点光源，无须导光板等扩散器即可实现全表面均匀光；另外，LED是一个“热点”光源，局部“热点”往往会给精密的电子系统带来意想不到的干扰，而EL灯片是一个冷光源。

相对于LED背光系统，EL背光系统的另一个优势在于降低了功耗。EL灯片所需要的仅仅是高电压，负载所需的电流却非常小，大概范围是0.03到1mA/cm2，一般来说，在EL灯的面积小于10
     cm2时，工作电流在几个mA左右。然而，仅驱动一个LED就需要5到10mA的电流。低功耗对于使用电池供电的设备而言，具有相当大的意义。
从电气特性上看，EL灯片具有阻容特性，等效电路如图1，电容容量通常是2到6nF/in2(EL灯的质量越好电容特性越小)。电阻阻值通常是50到15000KOhm/in2。同一个EL驱动电路的最大驱动面积和驱动亮度会因不同的EL灯片而有较大差别。

     EL灯片的发光亮度是几项电气参数综合效果。一般来说，驱动电压的峰峰值增加，亮度增加；驱动电压的频率增加，亮度增加(但当频率上升到几千赫兹时，亮度的增加会逐渐减少)；另一方面，驱动电压的频率增加，EL灯片的发光效率会降低；当然，EL灯片的材料、品质和构造对发光亮度和效率也有很大的影响，例如，不同颜色的EL灯片效率不同，绿色的效率最高。此外，EL灯片的亮度标测单位是反映主动光源的fL(英尺朗伯)或nits(cd/m2,烛光/平方米)，1fL=0.2919nits，而不是测量物体反射光强度的Lux(勒克斯)。

     EL场致发光灯的寿命是以半衰期来衡量的，即EL灯片的亮度降低到初始时的一半时EL灯片的连续工作时间。典型的EL发光灯的半衰期是5,000到10,000小时，这取决于所使用的发光物质、激励电压和工作频率。较高的驱动电压和较高的驱动频率会降低EL灯片的使用寿命，高湿和高温的环境同样会降低发光灯的使用寿命。需要指出的是,驱动电压所引入的直流分量会极大的减少EL灯片的寿命，某些EL驱动器采用一端接EL灯片一端接地的驱动作法是极不可取的，因为这不仅向EL灯片引入了直流分量，而且对系统的地线也引进了更多的干扰信号。

在电气特性上，EL灯片寿命的降低意味着等效电容值的降低和等效电阻值的增加。EL场致发光灯的应用场合在绝大多数情况下是直流低压系统，比如电池供电。但EL场致发光灯必须用高压来驱动，通常要求驱动电路应高效率地把直流电压转换为频率为200Hz到1KHz、幅值为50到200Vpp的交流电压，且不使用过多的电子元件。

在场致发光灯电路设计中，噪音和电磁干扰(EMI)是一个不可回避的问题，在无线手持设备中表现得尤其突出，因为过大的EMI甚至会影响无线电收发的灵敏度。

产生噪音的物理原因有两点：1.
脉冲电流流过驱动器电路时可能有相当大的强度，会引起电感或其它电器元件振动或感应其它元件振动，可通过调整振荡频率或更换好的电感解决问题；2.
驱动电路中的振荡电容和物理结构类似，电容EL灯片在高压交流电的驱动下表现出压电效应，从而发生振动产生噪音。可通过更换灯片和改善EL灯片的装配工艺来解决。

产生EMI的主要原因是逆变过程中，脉冲电流流过驱动器电路时所涉及的元器件发生电磁泄漏。通过元器件的选择和PCB板的屏蔽设计可基本解决此问题。
需要强调的是，不同的EL驱动芯片因其内部电路的工作原理不同，相应的驱动电路所产生的噪音和EMI的强度也有极大的区别。例如：导致EL灯片噪音的直接原因是驱动电压的波形合成方式。EL灯规定使用正弦电压驱动，但是实际上灯的驱动波不是一个纯粹的正弦波，而是一个由脉冲组成的包络类似正弦波的锯齿波，SIPEX公司的EL驱动芯片的输出波每半个正弦波是由16-64个脉冲组成，每个脉冲步进的电压不多，所以驱动电压的直流分量和EMI较小，并且基本上在各种EL灯片上避免了噪音问题。而某些EL驱动芯片的输出波每半个正弦波仅由8个或更少的脉冲组成，故EL灯片的寿命会降低，噪音会增加。

在场致发光灯电路设计中，请注意：EL场致发光灯的诸参数之间是相互联系的，包括工作电压、频率、设计的输出亮度、灯的寿命、颜色和价格。为了使设计的电路工作稳定可靠，在选择元器件时还应注意参考EL场致发光灯供应商和驱动芯片供应商推荐的参数或他们推荐的元器件供应商。