CN101677484A - 压电式串联谐振点灯电路 - Google Patents

Abstract

一种压电式串联谐振点灯电路，利用压电变压器内存在的电容特性来当作压电电容，将串接在灯管上的压电变压器与独立电感作串联，使其构成谐振点灯电路，达到漏电流小、温度低且耐压性高的效果，帮助点灯效率大幅提高；再者，当本发明应用于多支灯管的驱动时，系可利用固定频率使压电电容的等效电路中内阻抗值固定，会使流通每一支灯管中的电流一致，而产生多灯管电流平衡的作用。

Description

压电式串联谐振点灯电路

技术领域

本发明系有关于一种串联谐振点灯电路，特别是指一种利用独立电感串联压电变压器之压电式串联谐振点灯电路。

背景技术

冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL)发光原理与一般目光灯相似，其发光原理为，当高压电由电极端输入后，管内少数电子分子高速撞击电极，此时产生二次电子发射，开始放电时，电子与水银原子发生碰撞，水银原子受激发辐射出253.7nm之紫外光，紫外光激发涂布于管壁上之荧光粉而产生相对色温之可见光。一般除可应用于显示器、个人数字助理、数字相机及手机等，更是液晶显示器不可或缺的背光源材料之一。

然而，由于液晶显示的应用逐渐扩展，其尺寸也逐渐加大，因此背光源所使用的冷阴极灯管数目也必须随之增加，以维持相同或较高的亮度。基于亮度分布均匀和延长灯管寿命要求，灯管电流的绝对值和相对差异要严谨控制。一种习用的多灯管模块，系利用在灯管上并联传统的线圈型升压变压器，其缺点是效率不高，而且线圈的耐压不足，很容易会因为高压而跳电击穿，导致短路烧毁，具有极高的危险性。而另一种多灯管模块之架构，如第1图所绘示，其灯管100之间的电流差异是由串接在灯管100高压端的电容器110来补偿，因此会造成很大的漏电流，效率并不高，而电容器110的耐压性不足，失效模式会是电容器110爆炸，容易导致失火的危险。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种压电式串联谐振点灯电路，乃利用压电变压器本身所具有的电容特性作为压电电容，来构成电感串联压电变压器之谐振点灯电路，可以满足低漏电、点灯效率高与电流平衡之需求。

本发明的另一目的在于提供一种压电式串联谐振点灯电路，藉由压电变压器取代了传统点灯电路中的电容器或线圈型升压变压器，不但体积小，具有优越的电气效能，并可避免因耐压性不足造成故障与过热的危险，其可靠性高，极具有市场竞争优势。

本发明的又一目的在于提供一种压电式串联谐振点灯电路，利用串联的连接方式系可减少线路长度，使最终产品尺寸达到精简化。

因此，为达上述目的，本发明所揭露之压电式串联谐振点灯电路，是将原应用于超音波震荡器的大功率压电陶瓷震荡片转而应用在谐振点灯电路之安定器及换流器中作为压电电容，此谐振点灯电路具有升压比会随着负载的内阻抗值来变动的特性，非常适合应用在灯管的驱动上。当灯管尚未启动时，可等效为开路状态，此时谐振点灯电路可以供给很高的升压比来瞬间启动灯管；当灯管启动后，等效阻抗值下降，而电路升压比也会因此下降，使灯管正常的操作在稳态中。

同时，本发明能够应用于多灯管电流平衡，透过固定频率使压电电容的等效电路中内阻抗值固定，形成一固定电流通过灯管，当串联灯管上的压电电容与其它灯管上的压电电容电气特性接近时，其内阻抗值接近，使每一支灯管中的电流一致，而达到管电流平衡。

另外，本发明将压电电容可与独立电感搭配来构成谐振点灯电路之架构，系适用于全桥电路下的双高压点灯，当然，亦适用于半桥电路下的单高压点灯。

本发明的积极效果如下：本发明漏电流小、温度低且耐压性高，帮助点灯效率大幅提高；应用于多只灯管的驱动时，使流通每一支灯管中的电流一致，而产生多灯管电流平衡的作用。

为使对本发明的目的、特征及其功能有进一步的了解，兹配合图式详细说明如下：

附图说明

图1系先前技术之使用一般电容器之多灯管模块；

图2系本发明实施例所提供之压电式串联谐振点灯电路；

图3系本发明实施例所提供之压电电容的组件结构；

图4系本发明实施例所提供之全桥输出的压电式串联谐振点灯电路；

图5系本发明实施例之压电式串联谐振点灯电路使用在外部电极荧光灯板之示意图；

图6系本发明实施例之压电式串联谐振点灯电路使用在发光二极管之示意图；

图7系本发明实施例之压电式串联谐振点灯电路使用在省电灯泡之示意图；

图8系本发明实施例所提供之全桥输入的压电式串联谐振点灯电路；

图9系本发明实施例所提供之半桥输入的压电式串联谐振点灯电路；以及

图10系本发明实施例所提供之压电电容之等效电路。

图中：

10  压电电容

11  圆板基材

12  导电层

13  导电层

20  压电电容

30  冷阴极灯管

40  谐振电感

50  辅助压电电容

60  谐振电感

70  外部电极荧光灯板

80  发光二极管

90  省电灯泡

100 灯管

110 电容器

200 双高压输入的压电式串联谐振点灯电路

300 单高压输入的压电式串联谐振点灯电路

具体实施方式

请参照第2图，系绘示本发明之实施例所提供之压电式串联谐振点灯电路的示意图，主要包含多组串接于两压电电容10、20之间的冷阴极灯管30，每一组冷阴极灯管30彼此并联，再和谐振电感40作串联。此压电式串联谐振点灯电路乃是利用压电变压器本身所具有的电容特性作为压电电容10与20，并与谐振电感40串联，构成一电感串联压电变压器之谐振点灯电路，可藉由调整谐振电感40及压电变压器之电容值而达到升电压点灯的功能。

本实施例所揭露之压电电容10(压电电容10与20之结构相同，在此仅以压电电容10为代表)，如第3图所示，是以压电材质制作一圆板形状的压电基材11，当然，其形状亦可以为方形或矩形，再以银胶、铜膏或镍膏制作同样为圆形的导电层12、13于压电基材11的整个或部分的上表面与下表面，以构成压电电容10之两极来引导电流。在此，请参阅第10图，为压电电容10或20之等效电路；等效电路中绘示有等效电阻R、等效电感L、以及分别表示力学特性与电特性的等效电容Ca与Cb。与一般电容器或线圈型升压变压器不同处在于，本实施例之压电电容10或20的漏电流小、耐压性高，没有过热起火的危险，其可靠性高，亦可提供倍数增加的输出功率，使点灯效率提高许多；其次，由于压电电容的体积小、封装厚度薄，再加上使用串联连接谐振电感、压电电容与灯管的配置方式，将可以减少整体线路长度，使最终产品尺寸达到精简化；同时，与并联连接方式相较，本发明利用串联连接系可以维持较低的温度，产生较小的损耗。

并且，此压电式串联谐振点灯电路系可以有效维持管电流平衡；当输入直流脉波电压源转为交流去驱动电路，压电电容会将低压提升到点亮灯管所需的高压，由于灯管阻抗特性差异，灯管电流不一致会造成背光亮度不均匀和降低灯管寿命，因此，本发明利用固定频率来驱动谐振点灯电路，使压电电容的等效电路中内阻抗值固定，而形成一固定电流通过灯管，当串联灯管上的压电电容与其它灯管上的压电电容之电气特性接近时，其内阻抗值接近，使每一支灯管中的电流一致，换句话说，即达到多灯管电流平衡的功能。

另外，本实施例更透过设置一辅助压电电容50并联于谐振电感40和多组灯管30之间(见第2图)，而形成一串并联谐振点灯电路，除了发挥启动的用途之外，更可调整其电容值的大小，使输出电流的大小产生微调，使输出功率达到最佳化。当点灯时电压会瞬间升高，点灯完负载内阻抗变小时，升压比会下降，所以输出会进行调整，能减少额外的电力消耗。

上述实施例中，系每一支灯管30搭配两颗压电电容10与20，并搭配一颗谐振电感40而构成半桥谐振电路，可减少生产成本，极具有价格竞争的优势。当然，若搭配二颗谐振电感40、60来构成全桥谐振电路，即可以推动更高功率之输出，如第4图所示。

另外，本发明可适用于单支的冷阴极灯管(CCFL)、外部电极荧光灯板(EEFL)、省电灯泡或发光二极管(LED)，亦可适用于并联的多支冷阴极灯管、外部电极荧光灯板、省电灯泡或发光二极管。请参阅第5图～第7图，分别绘示本发明之压电式串联谐振点灯电路使用在外部电极荧光灯板70、发光二极管80与省电灯泡90之示意图。当然，其架构皆可为半桥或全桥谐振电路。

再者，本发明亦可适用于大尺寸的背光板(譬如42时以上)，而大尺寸背光板往往需要安装长灯管(譬如长度1m以上的灯管)，其灯管内电容损耗率大，容易造成灯管亮度的差异，这时每支灯管就需要个别独立的谐振电感及压电电容来平衡电容。请参阅第8图与第9图，分别以双高压(全桥)与单高压(半桥)输入的压电式串联谐振点灯电路200与300为例，每一支灯管30分别串联于两颗压电电容10、20与两颗谐振电感40、60之间(见第8图)，或者，每一支灯管30分别和一颗压电电容10与一颗谐振电感40作串联，然后再予以并联(见第9图)。

虽然本发明以前述之实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所为之更动与润饰，均属本发明之专利保护范围。关于本发明所界定之保护范围请参考所附之申请专利范围。

Claims (9)

1.一种压电式串联谐振点灯电路，其特征在于：包含有：

一压电电容，串联于一灯管上，该压电电容系包含一压电基材与二导电层，且该压电基材具有上表面与下表面，该二导电层分别形成于该压电基材之上表面与下表面，而构成该压电电容之两极；以及

一谐振电感，串联于该压电电容。

2.根据权利要求第1项所述之压电式串联谐振点灯电路，其特征在于：其中该谐振电感与该压电电容之数目皆为两个，该灯管系串联于该两压电电容之间，该灯管与该二压电电容系串联于该两谐振电感之间。

3.根据权利要求第1项所述之压电式串联谐振点灯电路，其特征在于：其中该灯管系为单支的冷阴极灯管、外部电极荧光灯板、省电灯泡或发光二极管。

4.根据权利要求第1项所述之压电式串联谐振点灯电路，其特征在于：其中该灯管系为并联的多支冷阴极灯管、外部电极荧光灯板、省电灯泡或发光二极管。

5.根据权利要求第4项所述之压电式串联谐振点灯电路，其特征在于：其中该些灯管系分别串联于两个压电电容之间。

6.根据权利要求第4项所述之压电式串联谐振点灯电路，其中该些灯管系分别串联于一个压电电容与一个谐振电感之间。

7.根据权利要求第1项所述之压电式串联谐振点灯电路，其特征在于：更包含一辅助压电电容，并联于该压电电容与该谐振电感之间。

8.根据权利要求第1项所述之压电式串联谐振点灯电路，其特征在于：其中该压电基材与该二导电层系为圆形，该二导电层分别形成于该压电基材之整个或部分的上表面与下表面。

9.根据权利要求第1项所述之压电式串联谐振点灯电路，其特征在于：其中该二导电层系由银胶、铜膏或镍膏所形成。

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