JP2003332647A - 圧電セラミックトランジスタ - Google Patents

圧電セラミックトランジスタ

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JP2003332647A
JP2003332647A JP2002140179A JP2002140179A JP2003332647A JP 2003332647 A JP2003332647 A JP 2003332647A JP 2002140179 A JP2002140179 A JP 2002140179A JP 2002140179 A JP2002140179 A JP 2002140179A JP 2003332647 A JP2003332647 A JP 2003332647A
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piezoelectric ceramic
capacitor
transformer
piezoelectric
lamp
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Eidan Tei
英男 鄭
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電セラミックトランジスタの提供。 【解決手段】 圧電式変換装置に用いられる圧電セラミ
ックトランジスタにおいて、この圧電セラミックトラン
ジスタ(4)が圧電変圧器(41)及びコンデンサ(4
2)で組成され、該コンデンサ(42)が並列に圧電変
圧器(41)の入力端に連接されて、バイパスコンデン
サを形成し、これによりエネルギー量を高め、フィード
バックが発生するロスを防止し、圧電セラミック変圧器
の振動効果を補償することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の圧電セラミッ
クトランジスタに係り、特に圧電式変換装置に適用され
て、エネルギー量をアップする素子に関する。
【0002】
【従来の技術】現在液晶ディスプレイに応用される固定
或いは移動式装置、例えばデスクトップコンピュータの
ディスプレイ、ノートブックパソコン、携帯情報端末、
ウェブパッドなどは、体積が小さく、場所を取らず、使
用者の携帯使用に便利であるため、広く使用者に受け入
れられている。特に室外で使用する時或いはタッチパネ
ル式液晶ディスプレイ装置は高輝度により視覚を補償す
る必要がある。一般にCCFLランプは高圧を利用し点
灯し、電流が高くなるほどその輝度は高くなる。図1、
2に示されるのは、一般のCCFLランプを駆動し点灯
させる駆動装置であり、この駆動装置は、電源ユニット
1、パルス幅変調(PWM)制御ユニット2、駆動ユニ
ット3、圧電セラミック変圧器4’で組成され、この駆
動装置が起動して入力電圧を印加する時、該駆動ユニッ
ト3が即刻圧電変圧器4’を駆動し、圧電セラミック正
逆圧電効果により、圧電セラミック変圧器4’がCCF
Lランプ(冷陰極蛍光ランプ)7を駆動し点灯させ、こ
のときパルス幅変調制御ユニット2が電流フィードバッ
ク5を透過してCCFLランプ7の平均出力電流の大き
さを検出し、共振周波数を出力し、駆動ユニット3及び
圧電セラミック変圧器4’がCCFLランプ7の平均電
流を制御する。これによりCCFLランプ7の発生する
光源が半透明のバックライトに投射されバックライトが
輝度を発生し、液晶ディスプレイ表示画面に組み合わさ
れる。前述の駆動装置で駆動するCCFLランプ7の輝
度は有限であるか或いは輝度が均一で、ゆえに複数のC
CFLランプ7を使用しなければ液晶ディスプレイのバ
ックライト輝度を均一とすることができない。これによ
り、製造コストが増加し、且つ製造が容易でなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、上述の従来の技術の欠点を解決し、欠点の存在を防
止することにあり、即ち、本発明は単層或いは積層の圧
電変圧器及びコンデンサで組成され、前述のコンデンサ
は並列形態で圧電変圧器の入力端に連接され、バイパス
コンデンサを形成し、これによりエネルギー量を高め、
フィードバックが発生するロスを防止し、圧電セラミッ
ク変圧器の振動効果を補償並びに高めるか、或いは圧電
変圧器の電源出力端と負荷の間にコンデンサが直列に連
接されるか、或いは圧電変圧器の電源入力端に並列にコ
ンデンサが連接されると共に圧電変圧器の電源出力端と
負荷の間にコンデンサが直列に連接され、大きなエネル
ギー量を獲得して負荷電流を高める。
【0004】本発明の別の目的は、圧電セラミックトラ
ンジスタを現在ある部品を連接して形成するか、或いは
半導体パッケージ技術を利用し、パッケージして単一素
子となすことにある。
【0005】本発明のさらに別の目的は、圧電セラミッ
クトランジスタによりCCFLランプを駆動する駆動装
置の製造を容易とし、製造コストを減らせるようにする
ことにある。
【0006】本発明のさらにまた別の目的は、圧電セラ
ミックトランジスタにより液晶ディスプレイに運用され
るCCFLランプの数を減少することにある。
【0007】本発明の別の目的は、圧電セラミックトラ
ンジスタが大きなワット数(長さが比較的長い)CCF
Lランプの駆動に供されるようにすることにある。
【0008】本発明のまた別の目的は、低い駆動電圧を
使用して駆動できるようにすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、圧電
式変換装置に用いられる圧電セラミックトランジスタに
おいて、この圧電セラミックトランジスタ(4)が圧電
変圧器(41)及びコンデンサ(42)で組成され、該
コンデンサ(42)が並列に圧電変圧器(41)の入力
端に連接されて、バイパスコンデンサを形成し、これに
よりエネルギー量を高め、フィードバックが発生するロ
スを防止し、圧電セラミック変圧器の振動効果を補償す
ることを特徴とする、圧電セラミックトランジスタとし
ている。請求項2の発明は、請求項1に記載の圧電セラ
ミックトランジスタにおいて、圧電変圧器(41)と負
荷(7)の間にコンデンサ(42’)が直列に連接され
るか、或いは圧電変圧器(41)の入力端に並列にコン
デンサ(42)が連接され及び圧電変圧器(41)と負
荷(7)の間にコンデンサ(42’)が直列に連接され
ることを特徴とする、圧電セラミックトランジスタとし
ている。
【0010】
【発明の実施の形態】図3、4の本発明の実施例の回路
ブロック図を参照されたい。図示されるように、液晶デ
ィスプレイの駆動装置は、電源ユニット1、パルス幅変
調(PWM)制御ユニット2、駆動ユニット3、圧電セ
ラミックトランジスタ4で組成され、CCFLランプ7
(冷陰極蛍光ランプ)を駆動するのに用いられ、このC
CFLランプ7の発生する光源が液晶ディスプレイのバ
ックライトを提供する。
【0011】上述の電源ユニット1がこの装置中の各ユ
ニットの必要とする電源を提供する。
【0012】該パルス幅変調(PWM)制御ユニット2
は、駆動ユニット3の入力端に連接され、及びCCFL
ランプ7の電流フィードバック5と圧電セラミックトラ
ンジスタ4の電流フィードバック6を受け取る。並びに
電流フィードバック5を透過し冷陰極蛍光ランプの出力
する平均電流の大きさを検出して出力クロックの作業周
期を決定しこれにより一つのクロック時間の占める比率
でCCFLランプ7の平均電流を制御する。
【0013】該駆動ユニット3は、MOS素子で組成さ
れ、それは入力端とパルス幅変調(PWM)制御ユニッ
ト2が連接し、並びにパルス幅変調(PWM)制御ユニ
ット2の共振周波数出力を受け取り、これにより圧電セ
ラミックトランジスタ4を駆動する。
【0014】該圧電セラミックトランジスタ4は、圧電
変圧器41及び該圧電変圧器41の入力端と並列に連接
されたコンデンサ42で組成され、これによりCCFL
ランプ7を駆動する。前述の圧電変圧器41の入力端は
コンデンサ42と並列に連接され、このコンデンサ42
のバイパス特性を形成させ、比較的大きなエネルギー量
を獲得し、そのコンデンサ42の作用はフィードバック
が発生するロスを防止し、こうして圧電変圧器41の振
動補償効果を幇助することにある。
【0015】この駆動装置が起動する時、該駆動ユニッ
ト3は即刻圧電セラミックトランジスタ4を駆動し、圧
電セラミックトランジスタ4にCCFLランプ7を駆動
させて点灯させ、このときパルス幅変調(PWM)制御
ユニット2は電流フィードバック5を透過してCCFL
ランプ7の平均出力電流の大きさを検出して共振周波数
を出力し、駆動ユニット3及び圧電セラミックトランジ
スタ4を経由してCCFLランプ7の平均電流を制御す
る。
【0016】本発明の進歩性、特に単層圧電セラミック
変圧器にコンデンサを加えたものと、積層圧電セラミッ
ク変圧器にコンデンサを加えたものの実験について以下
に説明する。
【0017】一.単層圧電セラミック変圧器 A.テスト条件 1.V(DCV): 14V±5% 2.負荷: ランプ長 220mm 3.作業周波数: 66KHz±2KHz 4.調光条件: DCV 0V 5.単層圧電セラミック変圧器: 48mmL×8mm
W×1.8mm t 6.低電圧端の静電容量: 1.25nf 7.入力端積層数: 1層 8.テスト温度: 27±10% B.テスト報告:
【表1】 C.テスト効率: 1.コンデンサを加えない ランプ電圧(RMS)acV×ランプ電流(AVG)m
AacI=P out(w) 30V×0mA=0W 入力電圧(DCV)×入力電流(DCI)=P IN 14V×0.036A=0.5W 2.コンデンサを並列に連接 ランプ電圧(RMS)acV×ランプ電流(AVG)m
AacI=P out(w) 576V×0.6729mA=3.81W 入力電圧(DCV)×入力電流(DCI)=P IN 14V×1.268A=17.72W 上記実験よりコンデンサ(0.127uf)を加えて単
層圧電セラミック変圧器を駆動できることが証明され
る。現在の単層圧電セラミック変圧器の前級が昇圧変圧
器の使用を必要とし、まず電圧を上げた後にさらに単層
圧電セラミック変圧器を駆動するという問題を解決し、
製造を容易とし、及び製造コストを大幅に下げる。
【0018】二.積層圧電セラミック変圧器 A.テスト条件 1.V(DCV): 12V±5% 2.負荷: ランプ長 220mm 3.作業周波数: 73.39KHz±2KHz 4.調光条件: DCV 0V 5.積層圧電セラミック変圧器±10%: 48mmL
×8mmW×1.8mm t 6.低電圧端の静電容量: 82.9nf 7.入力端積層数: 18層 8.テスト温度: 27±10% B.テスト報告:
【表2】 C.テスト効率: 1.コンデンサを加えない ランプ電圧(RMS)acV×ランプ電流(AVG)m
AacI=P out(w) 500V×6.86mA=3.43W 入力電圧(DCV)×入力電流(DCI)=P IN 12V×0.378A=4.53W 2.コンデンサを並列に連接 ランプ電圧(RMS)acV×ランプ電流(AVG)m
AacI=P out(w) 475V×13.186mA=6.25W 入力電圧(DCV)×入力電流(DCI)=P IN 12V×0.882A=10.58W 上記実験よりコンデンサ(0.1uf)を加えて積層圧
電セラミック変圧器を駆動できることが証明される。
【0019】図5は本発明のもう一つの実施例表示図で
ある。図示されるように、本発明の提供するコンデンサ
42は並列に圧電セラミック変圧器41の入力端に連接
されるほかに、コンデンサ42’が圧電セラミック変圧
器41の出力端と負荷(CCFLランプ7)の間に直列
に連接され、出力電圧を倍増し、エネルギー量を高める
ことができる。
【0020】図6に示されるのは、本発明のまた別の実
施例表示図である。図示されるように、本発明の提供す
るコンデンサ42は、圧電セラミック変圧器41の入力
端に並列に連接され、及び圧電セラミック変圧器41の
出力端と負荷(CCFLランプ7)の間に直列に連接さ
れ、出力電圧を倍増し、エネルギー量を高めることがで
きる。
【0021】三.圧電セラミック変圧器をコンデンサに
不連接、及び、出力端と負荷間に直列に連接されるか、
或いは圧電セラミック変圧器の入力端及び出力端に同時
に並列、直列にコンデンサを連接する。 A.テスト条件 1.V(DCV): 12.1V±5% 2.負荷: ランプ長 220mm×1本 3.作業周波数: 74KHz±2KHz 4.調光条件: DCV 0V 5.単層圧電セラミック変圧器: 42mmL×7.4
mmW×3.7mmt 6.低電圧端の静電容量: 185nf 7.入力端積層数: 18層 8.テスト温度: 27±10%℃ 9.電容: 100pF,68nf B.テスト報告:
【表3】 上記の実験により圧電セラミック変圧器の出力端に直列
にコンデンサを連接するか、或いは出力端に直列にコン
デンサを連接すると共に入力端にコンデンサを並列に連
接すると、ランプ電流出力を増加できる。
【0022】さらに、圧電セラミック変圧器41の入力
端にコンデンサ42を並列に連接すると、同様の入力電
圧下で、比較的大きなエネルギー量を獲得できるほか、
CCFLランプ7のランプ電流を増加し、CCFLラン
プ7の輝度を増加するか、或いは比較的長いランプを駆
動できる。これにより、液晶ディスプレイに取り付ける
CCFLランプ7の数を減少できるか、或いは同じ入力
及び負荷条件下で、この駆動装置の入力電圧を下げるこ
とができ、使用する電子部品も減少でき、或いは圧電セ
ラミック変圧器の体積及び使用の積層層数を減少でき、
これにより製造コストを減らし、製造を容易とすること
ができる。
【0023】さらに、半導体パッケージ技術を透過し、
圧電セラミック変圧器41及びコンデンサ42を単一の
圧電セラミックトランジスタ4素子に形成でき、製造
上、比較的多くの時間とプロセスを節約でき、CCFL
ランプを駆動する駆動装置の製造をさらに容易とするこ
とができる。
【0024】
【発明の効果】本発明は以下の効果を達成している。本
発明は、従来の技術の欠点を解決し、欠点の存在を防止
し、即ち、本発明は単層或いは積層の圧電変圧器及びコ
ンデンサで組成され、前述のコンデンサは並列形態で圧
電変圧器の入力端に連接され、バイパスコンデンサを形
成し、これによりエネルギー量を高め、フィードバック
が発生するロスを防止し、圧電セラミック変圧器の振動
効果を補償並びに高めるか、或いは圧電変圧器の電源出
力端と負荷の間にコンデンサが直列に連接されるか、或
いは圧電変圧器の電源入力端に並列にコンデンサが連接
されると共に圧電変圧器の電源出力端と負荷の間にコン
デンサが直列に連接され、大きなエネルギー量を獲得し
て負荷電流を高める。本発明は、圧電セラミックトラン
ジスタを現在ある部品を連接して形成するか、或いは半
導体パッケージ技術を利用し、パッケージして単一素子
となしている。本発明はさらに、圧電セラミックトラン
ジスタによりCCFLランプを駆動する駆動装置の製造
を容易とし、製造コストを減らせる。本発明はまた、圧
電セラミックトランジスタにより液晶ディスプレイに運
用されるCCFLランプの数を減少する。本発明は、圧
電セラミックトランジスタが大きなワット数(長さが比
較的長い)CCFLランプの駆動に供されるようにして
いる。本発明はまた、低い駆動電圧を使用して駆動でき
るようにしている。
【図面の簡単な説明】
【図1】周知の液晶ディスプレイバックライト駆動回路
表示図である。
【図2】図1の回路配線図である。
【図3】本発明の実施例の回路ブロック図である。
【図4】図3の回路配線図である。
【図5】本発明のもう一つの実施例表示図である。
【図6】本発明のさらにもう一つの実施例表示図であ
る。
【符号の説明】
1 電源ユニット 2 パルス幅変調(PWM)制御ユ
ニット 3 駆動ユニット 4’ 圧電セラミック変圧器 4 圧電セラミックトランジスタ 5 電流フィードバック 6 電流フィードバック 7 CCFLランプ 41 圧電セラミック変圧器 42 コンデンサ 42’ コンデンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電式変換装置に用いられる圧電セラミ
    ックトランジスタにおいて、この圧電セラミックトラン
    ジスタ(4)が圧電変圧器(41)及びコンデンサ(4
    2)で組成され、該コンデンサ(42)が並列に圧電変
    圧器(41)の入力端に連接されて、バイパスコンデン
    サを形成し、これによりエネルギー量を高め、フィード
    バックが発生するロスを防止し、圧電セラミック変圧器
    の振動効果を補償することを特徴とする、圧電セラミッ
    クトランジスタ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の圧電セラミックトラン
    ジスタにおいて、圧電変圧器(41)と負荷(7)の間
    にコンデンサ(42’)が直列に連接されるか、或いは
    圧電変圧器(41)の入力端に並列にコンデンサ(4
    2)が連接され及び圧電変圧器(41)と負荷(7)の
    間にコンデンサ(42’)が直列に連接されることを特
    徴とする、圧電セラミックトランジスタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107404791A (zh) * 2016-05-18 2017-11-28 立锜科技股份有限公司 多负载控制装置及其从属电路与控制方法
WO2020119686A1 (zh) * 2018-12-14 2020-06-18 深圳先进技术研究院 压电位移驱动器的控制系统

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