JP2000164352A - ジャイレータを用いたelインバータ - Google Patents

ジャイレータを用いたelインバータ

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JP2000164352A
JP2000164352A JP10352175A JP35217598A JP2000164352A JP 2000164352 A JP2000164352 A JP 2000164352A JP 10352175 A JP10352175 A JP 10352175A JP 35217598 A JP35217598 A JP 35217598A JP 2000164352 A JP2000164352 A JP 2000164352A
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JP
Japan
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winding
gyrator
circuit
inverter
transistor
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JP10352175A
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English (en)
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Tadashi Miyashita
正 宮下
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Citizen Electronics Co Ltd
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Citizen Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻線トランスとトランジスタとで構成された
発振式の従来のELインバータでは、EL素子を効率良
く駆動できる負荷インピーダンスの位相を整合できず、
発光効率が悪くなり消費電力を低減できないという問題
があった。 【解決手段】 巻線トランス55とトランジスタ51と
で構成された発振器で、EL素子20を駆動する負荷回
路の電圧の昇圧は巻線トランス55で行い、負荷回路の
位相の最適化には、負荷容量となるEL素子20の容量
と直列にジャイレータ10の等価インダクタとを接続し
て共振回路を構成して共振周波数に近い駆動周波数でE
L素子20を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車載用AV機器
や、携帯機器であるPDA、携帯電話、PHS及びペジ
ャー等に用いられている液晶表示装置のバックライトと
なるEL(エレクトロルミネッセンス)素子を駆動する
インバータ回路に関し、特にトランジスタと巻線トラン
スとで構成されるインバータ回路の負荷インピーダンス
の位相の最適化を図る回路の構成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】車載用AV機器や、携帯機器であるPD
A、携帯電話、PHS及びペジャー等には、表示を見や
すくするために透過型の液晶表示装置が用いられること
が多く、その場合は液晶表示装置の裏側にバックライト
が用いられる。そして、前述のバックライトには、冷陰
極蛍光管やEL素子が使用されることがあるが、最近で
は軽薄短小と厳しいコスト要求に答えるために、フィル
ムに印刷技術で製造された約0.5mm以下の厚みに形成
できる分散型のEL素子が普及してきている。前記EL
素子は、駆動回路の負荷としては容量負荷であり、搭載
される機器によっては輝度約20Cd/m2 が必要で
あり、且つEL素子の駆動の直流分による劣化を避けて
更に輝度を得るには、片振幅で約80〜90V以上の3
00Hz前後の交流電圧での駆動が必要である。特に、
車載用AV機器のEL素子には、約200Cd/m2
の輝度が要求される場合が多い。そして、前記機器に
は、電池が用いられており、従ってEL素子を駆動する
ためにはDCーACインバータ回路が必要となる。前述
のEL素子を駆動するDCーACインバータ回路の従来
例としては、トランジスタと巻線トランスとで構成され
た発振器を応用したインバータ回路が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来例のELインバー
タの一つとして、公開実用新案公報昭62ー7198号
(以下文献A)があり、その第1図に相当する図面の概
要を図5に示す。図5において、電界発光灯点灯装置と
称するインバータ回路は、バイポーラトランジスタ(以
下トランジスタ)51と巻線トランス55とその負荷と
なる電界発光灯54とで構成されている。トランジスタ
51のコレクタとエミッタは電源52、53に接続さ
れ、トランジスタ51のベースと電源52間に抵抗56
(R1)と抵抗57(R2)とコンデンサ58(C2)が
並列に接続されてバイアスされる。巻線トランス55に
は2個の中間タップ60a、60bがあって、夫々巻線
55a、55b、55Cを形成している。前記巻線トラ
ンス55の一つの中間タップ60bは第1の巻線55a
(N1)の一端を構成して前記トランジスタ51のエミ
ッタと電源53間に接続される。前記巻線トランス55
の中間タップ60a、60bによって第2の巻線55b
が形成されてコンデンサ59(C1),抵抗57を経由
して前記トランジスタ51のベースとエミッタ間に接続
されて帰還回路(正帰還)を構成する。前記巻線トラン
ス55の中間タップ60aは第3の巻線55cの一端を
形成して、第1の巻線55aと第2の巻線55bと第3
の巻線55cとが直列に接続されて巻線N2を構成し
て、負荷となる電界発光灯54に接続される。
【0004】文献Aでは、トランジスタ51のバイアス
電流値と、巻線トランス55の夫々の巻線55a、55
b、55Cの巻線比を適宜設定し、発振条件を満たせば
負荷となる電界発光灯54に必要な交流電圧を供給する
ことができる。
【0005】しかしながら、文献Aでは、電界発光灯5
4に限定されており、本発明の分散型EL素子に固有の
負荷インピーダンスの容量性による力率の低下の改善の
必要性には言及されていない。即ち、負荷として発光素
子にEL素子を用いた場合は、EL素子は電気的に容量
特性であり、巻線トランス55の巻線N2はインダクタ
特性であり、両者の直列共振の周波数を駆動周波数とす
るときにEL素子を効率良く駆動できるのであるが、必
ずしも一致できず、駆動できる負荷インピーダンスの位
相を整合できない場合が多い。このために、発光効率が
悪くなり消費電力を低減できないという問題があった。
本発明の目的は、前述の欠点を除去して、EL素子を効
率良く駆動できる負荷インピーダンスの位相の整合を図
るための回路構成に係わるものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】課題を解決するためにな
された本発明の請求項1のジャイレータを用いたELイ
ンバータは、能動素子と複数個の中間タップのある巻線
トランスで構成された発振器の出力側にEL(エレクト
ロルミネッセンス)素子を接続してなるインバータ回路
において、前記巻線トランスの2個の中間タップを経由
して形成される第1の巻線の出力を第1のコンデンサを
経由して前記能動素子の入力端子と供給高電圧端子に接
続して帰還回路を形成し、前記第1の巻線と電源とに繋
がる前記第2の巻線との間に第2のコンデンサを接続
し、前記能動素子の入力端子と供給高電圧端子間を抵抗
で接続し、前記能動素子の供給低電圧端子と供給高電圧
端子間に前記中間タップの一つを経由して第2の巻線を
接続して前記発振器の出力回路を形成し、前記中間タッ
プのもう一つを経由して第3の巻線を設け、前記第1の
巻線と前記第2の巻線と前記第3の巻線とジャイレータ
とが直列に接続されて前記EL素子の両電極に接続され
たことを特徴とするものである。
【0007】課題を解決するためになされた本発明の請
求項2のジャイレータを用いたELインバータの前記能
動素子は、FETまたはトランジスタで構成されたこと
を特徴とするものである。
【0008】課題を解決するためになされた本発明の請
求項2のジャイレータを用いたELインバータの前記ジ
ャイレータは、複数個の能動半導体と複数個の受動部品
によって構成されたことを特徴とするものである。
【0009】課題を解決するためになされた本発明の請
求項2のジャイレータを用いたELインバータは、前記
ジャイレータと前記EL素子とで形成される負荷インピ
ーダンスのリアクタンス成分をほぼ零とする共振回路を
構成して該共振周波数に近い駆動周波数で、前記EL素
子を駆動することを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図1は、本発明のELインバ
ータの回路構成のブロック図である。図2は、本発明の
ジャイレータの回路構成図である。図3は、本発明のジ
ャイレータの等価回路図である。図4は、本発明のEL
素子と本発明のジャイレータとの共振回路の説明図であ
る。また、説明を簡単にするために、従来例の説明に用
いた符号を共通に使用することにする。なを、本発明で
用いる能動素子は、トランジスタまたはFETいずれで
も良いが、ここでは簡単のためにn型トランジスタを用
いて説明する。
【0011】図1において、バイポーラトランジスタ
(以下トランジスタ)51と巻線トランス55とその負
荷となる分散型のEL素子20とで構成されている。ト
ランジスタ51のコレクタ(供給高電圧端子)とエミッ
タ(供給低電圧端子)は電源52、53に接続され、ト
ランジスタ51のベース(入力端子)と電源52間に抵
抗56(R1)と抵抗57(R2)とコンデンサ58(C
2)が並列に接続されてバイアスされる。巻線トランス
55には2個の中間タップ60a、60bがあって、夫
々巻線55a、55b、55Cを形成している。前記巻
線トランス55の一つの中間タップ60bは第1の巻線
55a(N1)の一端を構成して前記トランジスタ51
のエミッタと電源53間に接続される。前記巻線トラン
ス55の中間タップ60a、60bによって第2の巻線
55bが形成されてコンデンサ59(C1),抵抗57
を経由して前記トランジスタ51のベースとエミッタ間
に接続されて帰還回路(正帰還)を構成する。前記巻線
トランス55の中間タップ60aは第3の巻線55cの
一端を形成して、第1の巻線55aと第2の巻線55b
と第3の巻線55cとが直列に接続されて巻線N2を構
成して、負荷となる分散型のEL素子20に、後述する
ジャイレータ10が接続端子10a、10bを経由して
接続される。なを、能動素子をFETとするときは、F
ETは熱暴走が原理的に発生しないため電流制限抵抗5
7は不要である。
【0012】図2において、抵抗をアドミッタンス表記
したジャイレータ10には、正の電源Ec(+)が、ト
ランジスタ11のコレクタへ、またトランジスタ12の
コレクタへアドミッタンスG4 を介して接続される。入
力端子10aは、トランジスタ11のベースと、アドミ
ッタンスG3 を介してトランジスタ11のコレクタへ接
続される。入力端子10bは、アドミッタンスを介して
トランジスタ11のエミッタへ、またアドミッタンスG
1 を介してトランジスタ13に接続され、トランジス
タ12のベースと負荷端子15bに接続される。トラン
ジスタ13のコレクタは入力端子10aに接続され、ト
ランジスタ12のコレクタはトランジスタ13のベース
へ接続されると同時に負荷端子15aに接続される。負
の電源Ec(−)は抵抗R10を介してトランジスタ1
2のベースに接続される。負荷端子15a、15b間に
例えばコンデンサ16を接続すると、入力端子10a、
10b間から見てインダクタに等価的に置き換えること
ができる。ジャイレータ10の回路は、以下の式で入出
力関係が示される。
【0013】
【数1】 ここで、v1、 i1は,入力端子14a、14bに印加さ
れる電圧、電流、v2 、 i2は負荷端子15a、15bの
電圧、電流である。
【0014】(1)式で、回路定数を適宜選べば、
(1)式は次式の形式で表される。
【数2】 (2)式で、2次側の負荷インピーダンスをZとして、 v2=ーZ i2 … (3) と置き、v1 / i1 を求めれば、 v1 / i1=ー1/G2Z … (4) (4)式が得られる。即ち、2次側の負荷インピーダン
スZが容量性であれば、1次側から見たインピーダンス
は、誘導性となることが分かる。
【0015】図3において、ジャイレータ10は、等価
的には直列に接続されたインダクタ17と抵抗18に直
列に接続されて構成される。ジャイレータ10は、設計
によって数ヘンリーに達する誘導性の高い等価回路とす
ることができる。
【0016】図4において、EL素子20の容量21
は、Xと表記した合成リアクタンス22とrと表記した
合成抵抗23と直列に接続されて巻線トランスの2次側
の負荷となる。
【0017】EL素子20を共振させて、その共振周波
数に近い駆動周波数でEL素子20を駆動することがで
きれば負荷回路のリアクタンス成分はほぼ零となるので
力率は最大になる。しかし、トランス55の2次巻線5
5cのインダクタンスLだけでEL素子20の容量21
と共振させることは、種々の大きさのEL素子に対応し
ようとすると、EL素子の容量がその面積に比例して変
化するために極めて困難となる。そこで、トランス55
には、EL素子20を駆動する電圧の昇圧のみを分担さ
せ、本発明の駆動回路では負荷回路の位相の最適化はジ
ャイレータ10を用いて行うものである。
【0018】EL素子20の共振周波数f0 は次の式で
表される。
【数3】 f0 =1/2π[( L+L´)C]1/2 …… (5) ここで、L ;トランス55の2次巻線55cのインダ
クタンス L´;ジャイレータの等価インダクタ C ;EL素子の容量
【0019】例えば、EL素子の容量Cが8[nF]
で、トランス55の2次巻線55cのインダクタンスL
が1[H]のとき、ジャイレータの等価インダクタL´
が4.6[H]ならば、f0 は760Hzとなる。このと
き、トランス55の2次側の回路の力率はほぼ100%
となる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、EL素子の駆動回路の
力率を、簡単な回路構成で最大にすることができるの
で、低消費電力化が図られることは明らかである。
【0021】また、本発明によれば、EL駆動に必要な
電圧をトランスによって得ること、負荷回路の位相はジ
ャイレータの等価インダクタL´とトランス55の2次
巻線55cのインダクタンスLの和によってEL素子2
0との共振を図って負荷回路のリアクタンス成分を零と
して得られるので、設計に柔軟性があり実用効果は顕著
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のELインバータの回路構成のブロック
図である。
【図2】本発明のジャイレータの回路構成図である。
【図3】本発明のジャイレータの等価回路図である。
【図4】本発明のジャイレータの等価インダクタとEL
素子との共振回路の説明図である。
【図5】従来例のELインバータの回路構成図である。
【符号の説明】
10 ジャイレータ 10a、10b 出力端子 11、12、13、51 トランジスタ 14a,14b ジャイレータの入力端子 15a、15b ジャイレータの負荷端子 16 負荷インピーダンス 17 ジャイレータの等価インダクタ 18 ジャイレータの等価抵抗 14、58、59 コンデンサ 20 EL素子 52、53 電源 55 巻線トランス 55a 第1の巻線 55b 第2の巻線 55c 第3の巻線 Ec(+)、Ec(ー) ジャイレータの電源 G1 、G2 、G3 、G4 ジャイレータ回路のアドミッタン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 能動素子と複数個の中間タップのある巻
    線トランスで構成された発振器の出力側にEL(エレク
    トロルミネッセンス)素子を接続してなるインバータ回
    路において、前記巻線トランスの2個の中間タップを経
    由して形成される第1の巻線の出力を第1のコンデンサ
    を経由して前記能動素子の入力端子と供給高電圧端子に
    接続して帰還回路を形成し、前記第1の巻線と電源とに
    繋がる前記第2の巻線との間に第2のコンデンサを接続
    し、前記能動素子の入力端子と供給高電圧端子間を抵抗
    で接続し、前記能動素子の供給低電圧端子と供給高電圧
    端子間に前記中間タップの一つを経由して第2の巻線を
    接続して前記発振器の出力回路を形成し、前記中間タッ
    プのもう一つを経由して第3の巻線を設け、前記第1の
    巻線と前記第2の巻線と前記第3の巻線とジャイレータ
    とが直列に接続されて前記EL素子の両電極に接続され
    たことを特徴とするジャイレータを用いたELインバー
    タ。
  2. 【請求項2】 前記能動素子は、FETまたはトランジ
    スタで構成されたことを特徴とする請求項1に記載のジ
    ャイレータを用いたELインバータ。
  3. 【請求項3】 前記ジャイレータは、複数個の能動半導
    体と複数個の受動部品によって構成されたことを特徴と
    する請求項1に記載のジャイレータを用いたELインバ
    ータ。
  4. 【請求項4】 前記ジャイレータと前記EL素子とで形
    成される負荷インピーダンスのリアクタンス成分をほぼ
    零とする共振回路を構成して該共振周波数に近い駆動周
    波数で、前記EL素子を駆動することを特徴とする請求
    項2に記載のジャイレータを用いたELインバータ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9318251B2 (en) 2006-08-09 2016-04-19 Coilcraft, Incorporated Method of manufacturing an electronic component

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10319507B2 (en) 2006-08-09 2019-06-11 Coilcraft, Incorporated Method of manufacturing an electronic component
US11869696B2 (en) 2006-08-09 2024-01-09 Coilcraft, Incorporated Electronic component
US12094633B2 (en) 2006-08-09 2024-09-17 Coilcraft, Incorporated Method of manufacturing an electronic component

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