JP3349046B2 - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極蛍光管の点
灯などに用いる圧電トランスに係るもので、特に点灯開
始時等の高い昇圧比と点灯継続時等の比較的低い昇圧比
の両方を得られる圧電トランスに関するものである。
灯などに用いる圧電トランスに係るもので、特に点灯開
始時等の高い昇圧比と点灯継続時等の比較的低い昇圧比
の両方を得られる圧電トランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷陰極蛍光管、複写機、静電除去器な
ど、高い駆動電圧を必要とする回路においては、従来、
巻線トランスを用いて入力電圧を一次、二次巻線で昇圧
して出力を得て駆動されている。最近、この昇圧回路に
圧電トランスを利用することが検討され、実用化されつ
つある。
ど、高い駆動電圧を必要とする回路においては、従来、
巻線トランスを用いて入力電圧を一次、二次巻線で昇圧
して出力を得て駆動されている。最近、この昇圧回路に
圧電トランスを利用することが検討され、実用化されつ
つある。
【０００３】代表的な圧電トランスは、いわゆるローゼ
ン型と呼ばれるもので、細長い圧電セラミック板の長手
方向の一方の端面側の表裏面に入力電極を形成し、反対
側の端面に出力電極を形成するものである。この種の圧
電トランスにおいては、二次側を開放に近い高インピー
ダンス負荷として使用する場合には、入出力電圧比(昇
圧比) を大きく得ることができる。しかし、負荷インピ
ーダンスが百ｋΩ程度になると、数倍から十数倍程度し
か昇圧比が得られない。液晶パネルのバックライトとし
て用いる蛍光管を点灯させる場合、点灯開始時には充分
な昇圧比が得られるが、放電開始後の低インピーダンス
負荷の状態では充分な昇圧比が得られない。
ン型と呼ばれるもので、細長い圧電セラミック板の長手
方向の一方の端面側の表裏面に入力電極を形成し、反対
側の端面に出力電極を形成するものである。この種の圧
電トランスにおいては、二次側を開放に近い高インピー
ダンス負荷として使用する場合には、入出力電圧比(昇
圧比) を大きく得ることができる。しかし、負荷インピ
ーダンスが百ｋΩ程度になると、数倍から十数倍程度し
か昇圧比が得られない。液晶パネルのバックライトとし
て用いる蛍光管を点灯させる場合、点灯開始時には充分
な昇圧比が得られるが、放電開始後の低インピーダンス
負荷の状態では充分な昇圧比が得られない。
【０００４】また、駆動電極の構造上、縦振動の共振イ
ンピーダンスを小さくすることには限界があり、大電力
を注入できないといった問題や、負荷インピーダンスの
変化により共振周波数が変動するといった問題もある。
ンピーダンスを小さくすることには限界があり、大電力
を注入できないといった問題や、負荷インピーダンスの
変化により共振周波数が変動するといった問題もある。
【０００５】上記のように、従来の圧電トランスでは低
インピーダンス負荷の際の昇圧比が充分でないので、巻
線トランスを併用したりしているが、小型化の上で障害
となる。そこで、発明者は特願平7-345933等において、
長さ方向の振動モードと幅方向の振動モードが結合する
領域の周波数で駆動する圧電トランスを提案した。これ
は、圧電セラミック板の長さと幅の比を従来と大きく変
えて、長さと幅の比を約２としたものである。
インピーダンス負荷の際の昇圧比が充分でないので、巻
線トランスを併用したりしているが、小型化の上で障害
となる。そこで、発明者は特願平7-345933等において、
長さ方向の振動モードと幅方向の振動モードが結合する
領域の周波数で駆動する圧電トランスを提案した。これ
は、圧電セラミック板の長さと幅の比を従来と大きく変
えて、長さと幅の比を約２としたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この種の圧電トランス
は、高インピーダンス負荷時には高い昇圧比が得られ、
低インピーダンス時にはそれよりも低い点灯継続等に必
要な昇圧比が得られるが、用途に応じて寸法を維持した
ままより高い効率が要求される場合がある。本発明は、
この長さと幅の比を約２として二つの振動モードの結合
によって駆動される圧電トランスの効率を向上させるも
のである。
は、高インピーダンス負荷時には高い昇圧比が得られ、
低インピーダンス時にはそれよりも低い点灯継続等に必
要な昇圧比が得られるが、用途に応じて寸法を維持した
ままより高い効率が要求される場合がある。本発明は、
この長さと幅の比を約２として二つの振動モードの結合
によって駆動される圧電トランスの効率を向上させるも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力電極の長
さと幅の比を調整することによって、上記の課題を解決
するものである。
さと幅の比を調整することによって、上記の課題を解決
するものである。
【０００８】すなわち、長方形の圧電セラミック板の長
手方向の一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端
面側に出力電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向
の振動モードが結合する領域の周波数で駆動される圧電
トランスにおいて、入力電極の圧電セラミック板の長手
方向の長さが圧電セラミック板の長手方向の長さの２分
の１よりも大きいことに特徴を有するものである。
手方向の一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端
面側に出力電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向
の振動モードが結合する領域の周波数で駆動される圧電
トランスにおいて、入力電極の圧電セラミック板の長手
方向の長さが圧電セラミック板の長手方向の長さの２分
の１よりも大きいことに特徴を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に用いる圧電トランスを図
１に示す。長方形の圧電性のセラミック基板10の長手方
向の一端側の表裏面に銀等を焼き付けて入力電極11を形
成し、反対側の端面に出力電極12を形成したものであ
る。電極構造は従来のローゼン型と同じであるが、圧電
セラミック板のサイズは長さ21mm、幅11mm、厚さ0.5mm
といった程度に小型化されている。
１に示す。長方形の圧電性のセラミック基板10の長手方
向の一端側の表裏面に銀等を焼き付けて入力電極11を形
成し、反対側の端面に出力電極12を形成したものであ
る。電極構造は従来のローゼン型と同じであるが、圧電
セラミック板のサイズは長さ21mm、幅11mm、厚さ0.5mm
といった程度に小型化されている。
【００１０】従来の圧電トランスでは縦振動モードのみ
を利用して出力を得ているが、本発明による圧電トラン
スでは、長さに対する幅の比率が大きくなっているの
で、長さ方向の振動モードだけでなく、幅方向の振動モ
ードも現れる。二つの振動モードの結合する領域の周波
数で駆動すると、冷陰極蛍光管の点灯開始の高インピー
ダンス負荷時に必要な高い昇圧比と低インピーダンスの
点灯継続時に必要な昇圧比のいずれもが得られる。
を利用して出力を得ているが、本発明による圧電トラン
スでは、長さに対する幅の比率が大きくなっているの
で、長さ方向の振動モードだけでなく、幅方向の振動モ
ードも現れる。二つの振動モードの結合する領域の周波
数で駆動すると、冷陰極蛍光管の点灯開始の高インピー
ダンス負荷時に必要な高い昇圧比と低インピーダンスの
点灯継続時に必要な昇圧比のいずれもが得られる。
【００１１】圧電セラミック板の長さと幅の比が1.75〜
2.05の範囲内で、結合振動周波数で駆動すると、冷陰極
蛍光管の点灯に使用可能な圧電トランスが得られる。長
さ方向の振動のλモードと幅方向の振動のλ／２モード
とを結合させて得られる広がり振動が最も結合が強く、
大きな出力が得られる。入力電極の長さＬは圧電セラミ
ック板の全長の１／２としていたが、この入力電極の長
さを変えることによって特性に変化が生じることを確認
した。本発明は、この入力電極の長さＬを圧電セラミッ
ク板の全長の１／２よりも大きくするものである。
2.05の範囲内で、結合振動周波数で駆動すると、冷陰極
蛍光管の点灯に使用可能な圧電トランスが得られる。長
さ方向の振動のλモードと幅方向の振動のλ／２モード
とを結合させて得られる広がり振動が最も結合が強く、
大きな出力が得られる。入力電極の長さＬは圧電セラミ
ック板の全長の１／２としていたが、この入力電極の長
さを変えることによって特性に変化が生じることを確認
した。本発明は、この入力電極の長さＬを圧電セラミッ
ク板の全長の１／２よりも大きくするものである。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１３】長さ21mm、幅11mm、厚さ0.5mm のＰＺＴ系
圧電セラミック基板の一端側の表裏面に全長の約１／２
の入力電極を形成し、反対側の端面に出力電極を形成す
る。入力電極の幅は圧電セラミック板の幅と同じである
が、長さ（図１に示したＬ）を8.5mm 、10.5mm、12.5mm
の３種類のサンプルを作成した。分極は80°Ｃのオイル
中で、入力電極間は1500Ｖ、入出力電極間は30〜40Ｖで
30分間電圧を印加して行った。
圧電セラミック基板の一端側の表裏面に全長の約１／２
の入力電極を形成し、反対側の端面に出力電極を形成す
る。入力電極の幅は圧電セラミック板の幅と同じである
が、長さ（図１に示したＬ）を8.5mm 、10.5mm、12.5mm
の３種類のサンプルを作成した。分極は80°Ｃのオイル
中で、入力電極間は1500Ｖ、入出力電極間は30〜40Ｖで
30分間電圧を印加して行った。
【００１４】圧電トランスの共振インピーダンス特性に
ついて、二次側を開放、短絡、 100ｋΩ負荷として入力
側の周波数対共振インピーダンスを評価した。その結果
を図２に示すとともに、各共振特性項目について表１に
示した。
ついて、二次側を開放、短絡、 100ｋΩ負荷として入力
側の周波数対共振インピーダンスを評価した。その結果
を図２に示すとともに、各共振特性項目について表１に
示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】冷陰極蛍光管を点灯を継続する場合には二
次側の負荷インピーダンスが 100ｋΩ近くになるので、
そのときの入力側共振インピーダンス（ＲＯ）が低く、
共振反共振間隔（Δｆ）と共振反共振インピーダンス比
（ＤＲ）が大きいほど、電力の注入が可能となる。表１
から分かるように、電極の長さを8.5mm としたものは、
共振インピーダンスが80Ωまで低下している。
次側の負荷インピーダンスが 100ｋΩ近くになるので、
そのときの入力側共振インピーダンス（ＲＯ）が低く、
共振反共振間隔（Δｆ）と共振反共振インピーダンス比
（ＤＲ）が大きいほど、電力の注入が可能となる。表１
から分かるように、電極の長さを8.5mm としたものは、
共振インピーダンスが80Ωまで低下している。
【００１７】次に、入出力、効率の特性を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】表２に示したように、8.5mm の電極とした
場合には20Ｖ入力で0.5 Ｗ、昇圧比37倍が得られてお
り、通常の電極よりも４〜５倍高く、出力も20％増えて
いる。また、各電極寸法20Ｖ入力時の効率を見ると、8.
5mm で85％程度、10.5mmで91％、12.5mmで95％となって
おり、12.5mmでは10.5mmに対して約４％向上しているこ
とになる。
場合には20Ｖ入力で0.5 Ｗ、昇圧比37倍が得られてお
り、通常の電極よりも４〜５倍高く、出力も20％増えて
いる。また、各電極寸法20Ｖ入力時の効率を見ると、8.
5mm で85％程度、10.5mmで91％、12.5mmで95％となって
おり、12.5mmでは10.5mmに対して約４％向上しているこ
とになる。
【００２０】上記の測定結果から、電極寸法が全長の１
／２よりも小さい領域では、効率は少し低下するが、昇
圧比が高く、出力電力も大きな値が得られる。逆に電極
寸法が全長の１／２よりも大きい領域では、昇圧比、出
力電極は低下するが、効率は良好となる。
／２よりも小さい領域では、効率は少し低下するが、昇
圧比が高く、出力電力も大きな値が得られる。逆に電極
寸法が全長の１／２よりも大きい領域では、昇圧比、出
力電極は低下するが、効率は良好となる。
【００２１】本発明においては、効率の改善を目的とす
るので、電極寸法を全長の１／２よりも大きくする。た
だし、あまり大きくすると出力電力、昇圧比が大幅に低
下してしまうので、必要な出力電力、昇圧比が得られる
寸法に止める必要がある。出力電極を１／２程度に止め
る範囲を考えれば、電極寸法は全長の60％より小さくす
ることが必要となる。
るので、電極寸法を全長の１／２よりも大きくする。た
だし、あまり大きくすると出力電力、昇圧比が大幅に低
下してしまうので、必要な出力電力、昇圧比が得られる
寸法に止める必要がある。出力電極を１／２程度に止め
る範囲を考えれば、電極寸法は全長の60％より小さくす
ることが必要となる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、圧電トランスの効率を
改善することが可能となる。圧電トランスに要求される
特性に対応するために、電極寸法を変えるのみで済むの
で、素子の設計も容易となり、廉価な圧電トランスを得
ることもできる。
改善することが可能となる。圧電トランスに要求される
特性に対応するために、電極寸法を変えるのみで済むの
で、素子の設計も容易となり、廉価な圧電トランスを得
ることもできる。
【図１】 本発明による圧電トランスの斜視図
【図２】 本発明による圧電トランスの特性の説明図
10：圧電セラミック板 11：入力電極 12：出力電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−181371（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−109472（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−149970（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 41/107
Claims (5)
- 【請求項１】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端面側に出
力電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向の振動モ
ードが結合する領域の周波数で駆動される圧電トランス
において、入力電極の圧電セラミック板の長手方向の長
さが圧電セラミック板の長手方向の長さの２分の１より
も大きいことを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項２】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端面側に出
力電極を具え、長さ方向の振動モードと幅方向の振動モ
ードが結合した広がり振動の共振周波数で駆動される圧
電トランスにおいて、入力電極の圧電セラミック板の長
手方向の長さが圧電セラミック板の長手方向の長さの２
分の１よりも大きいことを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項３】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
一方の端面側の表裏面に入力電極を、他方の端面側に出
力電極を具え、圧電セラミック板の入力電極が形成され
る部分は厚み方向に、他の部分は長さ方向に分極され、
長さ方向の振動モードと幅方向の振動モードが結合する
領域の周波数で駆動される圧電トランスにおいて、入力
電極の圧電セラミック板の長手方向の長さが圧電セラミ
ック板の長手方向の長さの２分の１よりも大きいことを
特徴とする圧電トランス。 - 【請求項４】 長さ方向の基本波長のモードと幅方向の
２分の１波長のモードとが結合する請求項１、請求項２
または請求項３記載の圧電トランス。 - 【請求項５】 入力電極の圧電セラミック板の長手方向
の長さが圧電セラミック板の長手方向の長さに対して
0.5より大きく 0.6より小さい請求項１、請求項２また
は請求項３記載の圧電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22748696A JP3349046B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22748696A JP3349046B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 圧電トランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1056216A JPH1056216A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3349046B2 true JP3349046B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=16861646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22748696A Expired - Fee Related JP3349046B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349046B2 (ja) |
-
1996
- 1996-08-09 JP JP22748696A patent/JP3349046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1056216A (ja) | 1998-02-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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