JP3730883B2

JP3730883B2 - 多数の出力電極を備えたローゼン型圧電トランス及びこれを用いた多灯用安定器

Info

Publication number: JP3730883B2
Application number: JP2001191911A
Authority: JP
Inventors: 鍾宣金; 長▲ヒュン▼ 廉
Original assignee: 三星電機株式会社
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2021-06-25
Also published as: JP2003017775A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶ディスプレイ装置のバックライト用に用いる冷陰極蛍光灯の安定器に備えられるローゼン型圧電トランスに関するものとして、詳細には多数の出力端が一体に設けられ複数の冷陰極蛍光灯を同時に点灯せしめる多数の出力電極を備えたローゼン型圧電トランス及びこれを用いた多灯用安定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蛍光灯は放電管の一種として放電に必要な熱電子を放出する為に、点灯初期には高電圧を要し、放電後蛍光灯に印加される電圧はランプ電流が上がると低くなる負性抵抗特性を有する。
【０００３】
特に、液晶ディスプレイ等のバックライト用に用いる冷陰極蛍光灯は冷陰極放出(COLD EMISSION:陰極表面に強い電界が与えられて起きる電子放出)現象を用いる光源として、こうした冷陰極蛍光灯から成るバックライトを点灯させる為には、一例として約５００ボルト位の電圧を要し、こうした駆動電圧を発生させる為には一般に商用交流電源を昇圧させる昇圧用トランスが必要となる。
【０００４】
安定器はこうした特性を有する蛍光灯に対して点灯に必要な電圧を印加するランプ点灯装置として、基本的に図7に示す如く、ＡＣ商用電源６１の入力を受け所定レベルの直流電圧に整流する整流部６２１と、前記整流部６２１の出力電圧に対してＡＣ商用電源の変動による力率を補償する力率補償部６２２と、前記力率補償部６２２を経て入力される一定の直流電圧を設定高周波交流電圧に変換する交流電圧発生部６２３と、前記交流電圧発生部６２３の出力電圧に共振して前記交流電圧を蛍光灯６３に印加する共振部６２４とから成る。前記において、交流電圧発生部６２３をインバータ(inverter)と称す。
【０００５】
そして、前記共振部６２４は従来には巻線型トランスにキャパシターを連結し、前記巻線型トランスのインダクタンスとキャパシターのキャパシタンスとにより共振を起こすよう構成された。しかし巻線型トランスは製造時コアの材質偏差が甚だしい為歩留まりが低く安定器の信頼性を低下させる等の問題があり、この為現在は前記巻線型トランスを圧電トランスに代替し、圧電トランスのキャパシタンスと別途に連結されたインダクタのインダクタンスにより共振が起こるよう構成する趨勢である。
【０００６】
しかし、以上に説明したものは一個の安定器に一個の蛍光灯を連結する場合であり、これと異なって２個以上の蛍光灯を一個の安定器に連結して点灯する場合、多数の蛍光灯中１個の蛍光灯が点灯されると巻線型トランスに並列連結された他蛍光灯は、既に点灯された蛍光灯の点灯により低くなった電圧が印加される為点灯されなくなる。
【０００７】
この為、一個の安定器に二個以上の蛍光灯を連結する場合、図8及び図9に示す如く、蛍光灯７２、８２とトランス７１２、８１２との間に夫々直列でバラストキャパシター(ballast capacitor)７１３、８１３を連結し、如何なる一個の蛍光灯が先に点灯されても他蛍光灯へ初期点灯に必要な電圧を印加できるようにした。
【０００８】
即ち、従来の多灯用安定器は図8及び図9に示す如く構成される。
圧電トランスから具現した多灯用安定器は図７に示す如く、上述の整流部６２１と力率補償部６２２と交流電圧発生部６２３及び共振部６２４の共振キャパシター部分までを含む回路部７１１と、前記回路部７１１の共振キャパシターと入力電極とを連結する圧電トランス７１２と、前記圧電トランス７１２の出力電極に並列に連結された多数(蛍光灯数と同一)のバラストキャパシター７１３とから成り、前記安定器７１に備えられた多数のバラストキャパシター８１３の他端に多数の蛍光灯８２が夫々連結される。
【０００９】
巻線型トランスから具現した多灯用安定器も同様に図9に示す如く、上述の整流部６２１と力率補償部６２２と交流電圧発生部６２３及び共振部６２４の共振キャパシター部分までを含む回路部８１１と、前記回路部８１１の共振キャパシターと入力端とを連結する巻線型トランス８１２と、前記巻線型トランス８１２の出力端に並列で連結される多数(蛍光灯数と同一)のバラストキャパシター８１３とから成り、前記安定器８１に備えられた多数のバラストキャパシター８１３の他端に多数の蛍光灯８２が夫々連結される。
【００１０】
前記の如き安定器においては、前記巻線トランス７１２または圧電トランス８１２から印加される交流電圧がバラストキャパシター７１３、８１３を経て多数の蛍光灯に均等に分配されることにより、多数の蛍光灯が同時に点灯され得るようになる。この際、前記バラストキャパシター７１３、８１３は前記動作を可能にする為に高耐圧特性を有し、その分だけ嵩が増すとの問題を抱えていた。
【００１１】
従って、前記の如き安定器を構成する場合、連結される蛍光灯数に比例してバラストキャパシターが必要になることにより、部品数及び嵩が増加し、その分だけ生産コストが高くなるとの問題を抱えていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の如き従来の諸問題を改善する為案出されたもので、その目的は均一な出力特性を有する多数の出力電極を備えたローゼン型圧電トランスを提供することである。
【００１３】
更に本発明は、均一な出力特性を有する多数の出力電極を備えたローゼン型圧電トランスから具現されバラストキャパシターが無くとも二個以上の冷陰極蛍光灯を安定的に点灯させられ、作業が簡単で費用を節減できる多数の出力電極を備えたローゼン型圧電トランスを用いた蛍光灯安定器を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を成し遂げる為の技術的な構成として本発明は、複数の冷陰極蛍光灯を点灯させる多灯用安定器に備えられる多数の出力電極を設けたローゼン型圧電トランスにおいて、圧電体素子と、前記圧電体素子の上側（うえがわ）面に設けられ多灯用安定器の交流電圧が印加される入力電極と、前記圧電体素子の幅方向へ帯状に設けられ、前記入力電極の外側に等間隙で配置され複数の冷陰極蛍光灯の一端に夫々一対一で連結される複数の出力電極と、及び前記圧電体素子の下側（したがわ）面に入力電極と対向するよう設けられ前記多灯用安定器の接地及び複数の冷陰極蛍光灯の他端へ共に連結される共通電極とから成ることを特徴とする。
【００１５】
更に、前記入力電極は圧電体素子の長手方向を基準に上側面中央部に設けられ、前記出力電極は前記圧電体素子の長手方向の両端部に設けられる二個の第１出力電極から成ることができる。
【００１６】
更に、本発明による圧電トランスは、前記出力電極が第１出力電極と入力電極との間を等間隙に分割し前記等間隙位置に複数個設けられる第２出力電極を更に含むことができる。
【００１７】
更に、本発明による圧電トランスは、第１圧電体シートに前記入力電極及び前記出力電極を印刷し、第２圧電体シートに前記共通電極を印刷した後、前記第１圧電体シートと第２圧電体シートとを交互に複数個積層して設けることができる。
【００１８】
更に、本発明による圧電トランスは、前記入力電極は圧電体素子の長手方向の一側端に接するように設け、前記複数の出力電極は圧電体素子の長手方向の他側端に設けられる第１出力電極と, 前記第１出力電極と入力電極との間を等間隙で分割する位置へ帯状に一個以上設けられる第２出力電極とから成すことができる。
更に、本発明は多数の出力電極を備えたローゼン型圧電トランスを用いた多灯用安定器において、商用交流電源を整流して直流電源に変換する整流部と；常用交流電源の変動による力率を補償して前記整流部から出力された直流電源を一定レベルに保たせる力率補償部と; 前記力率補償部から入力された直流電源を設定高周波交流電源に変換する交流電圧発生部と; 及び圧電体素子と、前記圧電体素子の上側部に設けられ前記交流電圧発生部から出力された交流電圧が印加される入力電極と、前記圧電体素子の長手方向の両側端部及び入力電極との間を等分割する位置へ帯状に設けられ二個以上の冷陰極蛍光灯に夫々一対一で連結される出力電極とを備えたローゼン型圧電トランスと;を含んで、前記二個以上の蛍光灯に均一な点灯電圧が同時に印加されるようにするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づき本発明の一実施例を詳細に説明すれば次のとおりである。図１は本発明による圧電トランス及び前記圧電トランスを用いた安定器の一実施例を示すものとして、本実施例では２灯用で具現した。
【００２０】
前記図１に示す如く、本発明によるローゼン型圧電トランス１０は、矩形圧電体素子１上側面において長手方向の中央部に幅方向へ設けられ安定器の回路部２に連結される入力電極３を設け、前記圧電体素子１の下側面に前記入力電極３と相互対向するよう共通電極７を設け、前記圧電体素子１の長手方向両側端部に夫々二個の出力電極６を設けて成る。
【００２１】
そして前記の如く構成されたローゼン型圧電トランス１０は、安定器の回路部２の高周波交流電源が出力される出力端に入力電極３及び共通電極７が連結され、二個の出力電極６夫々はランプ部２００のニ個の冷陰極蛍光灯4の一側端子に夫々連結され、前記二個の冷陰極蛍光灯4の他端子は共に前記共通電極７に連結される。即ち、圧電トランス10に二個の冷陰極蛍光灯4が並列で連結されるのである。
【００２２】
前記において、回路部２で２２０Ｖまたは１１０Ｖの商用電源を設定電圧及び周波数を有する交流電源に変換出力すると、前記交流電源は入力電極３と共通電極７との間に与えられ、これにより圧電体素子１に長手方向へ振動が起こる。該長手方向の振動は出力電極６側に伝わり、出力電極６と共通電極７との間に所定の交流電圧を発生させる。この際、出力電極６から引出される電圧は前記入力電極３との距離及び圧電体素子１の厚み等と係るもので、本構造において両側に位置した出力電極６は前記条件が全て同一なもので、同一な出力特性を有する。従って、ランプ部２００の二個の蛍光灯４に均一な電圧が印加され、結果として二個の蛍光灯４を全て点灯することができるようになる。
【００２３】
図２は前記図１を基に説明した一実施例を積層型圧電トランスに適用した場合を示すものとして、圧電トランスの形成において、入力電極３が印刷された誘電体シート８と共通電極７が印刷された誘電体シート８’とを交互に積層して圧電体素子１を形成し、前記圧電体素子１の側面部で前記多数の入力電極３を共に連結し、更に共通電極７を共に連結し、前記圧電体素子１の長手方向の両側端部に夫々二個の出力電極６を設けて構成する。
【００２４】
前記図２に示す圧電トランスはその形成方法において図１に示す実施例と多少異なるかもしれないが作用及び機能は同一な為説明を略する。
【００２５】
図３及び図４は本発明の他実施例による圧電トランス及びこれを用いた４灯用安定器を示すものである。前記図３及び図４に示す如く、前記圧電トランスは前記圧電体素子１上側面の長手方向中央部に幅方向へ入力電極３を設ける。積層型の場合は、前記圧電体素子１上側面の長手方向中央部に幅方向へ設けられ回路部２に連結される入力電極３を誘電体シートの積層時一体に積層形成する。そして、前記圧電体素子１の長手方向の両側端部及び前記両側端部から入力電極３の間を等間隙で分割する位置に４個の出力電極６を設ける。そして、前記圧電体素子１の下側面に入力電極３と対向するよう共通電極７を設ける。
【００２６】
前記の如く設けられた電極中入力電極３は安定器回路部２の交流電源が出力される箇所に連結され、４個の出力電極６は夫々冷陰極蛍光灯４の一端５Ａに連結され、前記冷陰極蛍光灯４の他端５Ｂと前記回路部２の接地端子とは共に前記共通電極７に連結される。
【００２７】
さらに、図５及び図６は本発明による圧電トランスの他実施例を示すものとして、前記圧電体素子１上側面において長手方向の一側端に接するよう幅方向へ設けられ回路部２に連結される入力電極３を一体に設ける。更に、前記圧電体素子１上側面の長手方向の一側端に接するよう幅方向へ設けられ回路部２に連結される入力電極３を誘電体シートの積層時一体に積層形成する。
【００２８】
前記入力電極３の側面に設けられ複数個の冷陰極管４の一側端子５Ａに一対一で連結されるよう圧電体素子１の長手方向の一側面及び入力電極３の一側から等間隙で分割される位置に複数の出力電極６とを設ける。
【００２９】
前記圧電体素子１の下側面に入力電極３と対向するよう共通電極７を設け、前記共通電極７は、回路部２の接地と複数の冷陰極管４との他側端子５Ｂへ共に連結される。
【００３０】
そして、図６は圧電体素子１の一側に積層される入力電極３の間に順次に積層され他側に位置するよう共通電極７が一体に設けられる。
更に、前記等間隙で配置される出力電極６は圧電体素子１の積層時一体に積層形成される。
【００３１】
こうした構成から成る本発明の作用を説明すれば次のとおりである。本発明は、従来の昇圧用トランジスタでは具現し難いノイズの抑制や省電力化、機器の小型化等の要求に符合する為に圧電効果(Piezoelectric Effect)を利用した圧電トランス(Piezoelectric Transfomer)を用いた。
【００３２】
こうした圧電トランスの基本原理は、本体の一領域に電圧が印加されることにより起こる変形が同本体の他領域にも起こって２次電圧が発生されることで、これに対する最も簡単な形態であるローゼン(ROSEN)型を用いた。
【００３３】
こうした圧電トランスは、所定パターンの内部電極が積層印刷された積層シートを多層積層して圧電体素子を形成し、前記圧電体素子の長手方向の一側上下に外部入力電極を設けると共に入力側と対向する圧電体素子の側面に出力電極を設ける。
【００３４】
この際前記外部入力電極に共振周波数の電圧を印加すると、内部電極に横振動モードが起こり、これが圧電体素子側面に設けられた出力電極側に長手方向の振動を引き起こし、この際発生する応力による圧電効果として出力電極側に電圧が発生することになり、これにより出力側で昇圧が起こる。
【００３５】
図１、２に示す如く、前記圧電体素子１の上下側に設けられたり積層形成される入力電極３と共通電極７に共振周波数の電圧を印加すると内部に横振動モードが起こり、これが圧電体素子１の両側面に設けられた出力電極６側に長手方向の振動を引き起こす。
【００３６】
この際、前記動作により発生する圧電体素子１の応力による圧電効果として出力電極６に電圧が発生しながら昇圧が起こり、これにより端子５Ａを介して一体に連結される冷陰極蛍光灯４に高電圧を印加するようになる。
そして、前記圧電体素子１の下側面に入力電極３と対向するよう設けられる共通電極７を経て同一な電圧が印加され、前記共通電極７は、複数の冷陰極蛍光灯４の他側端子５Ｂへ共に連結され冷陰極管４に高電圧を印加するようになる。
更に、図３及び図４の如く、前記圧電体素子１の上下側に設けられたり積層形成される入力電極３と共通電極７に共振周波数の電圧を印加すると内部に横振動モードが起こり、これが圧電体素子１の両側面及び入力電極３側面に等間隙で分割される位置の複数の出力電極６に長手方向の振動を引き起こす。
【００３７】
この際、前記動作により発生する応力による圧電効果として出力電極６に電圧が発生しながら昇圧が起こり、これにより端子５Ａを介して連結される冷陰極蛍光灯４に高電圧を印加するようになる。
こうして複数個の出力電極が設けられる圧電トランスにより、従来の巻線型トランスやコンデンサが不要になり部品数を顕著に減らし、インバータを最小化させ設計上の制約及び高耐圧のコンデンサを設ける必要を無くし別途の絶縁設備が不要になるのである。
【００３８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明による圧電トランスは多数の出力電極を経て均一な出力特性を有する多数の出力電圧を出力できるようになり、その結果、前記圧電トランスを用いて多数の冷陰極蛍光灯を点灯させる安定器を具現する際、別途のバラストキャパシターを備えなくとも所望の動作特性を得ることができ、作業の単純化及び費用節減効果を図ることのできる優れた効果を奏する。
更に、本発明による圧電トランスから具現された安定器の嵩を最小化させ、設計上の制約が除かれ、コンデンサを不要とするので、これを絶縁する為に別途の絶縁設計が不要になる等優れた効果を奏する。
【００３９】
一方、こうした方式から成る圧電トランス及び多様な振動モード(長さ振動型、幅振動型、面振動型、ラジアル型、リング型等の振動モードを含む)を備えるトランスを用いて電圧変換、電力伝達を目的とする電力変換回路(ＤＣ-ＤＣ変換器、ＡＣ-ＤＣ変換器、ＤＣ-ＡＣ変換器)において多出力を容易に得られるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例によるローゼン型圧電トランスを適用した多灯用安定器を示す概略図である。
【図２】図２は図１に示す圧電トランスの変形例を示す概略図である。
【図３】図３は本発明の他実施例によるローゼン型圧電トランス及びこれを適用した４灯用安定器を示す概略図である。
【図４】図４は図３に示すローゼン型圧電トランスの変形例を示す概略図である。
【図５】図５は本発明の更なる他実施例によるローゼン型圧電トランス及びこれを用いた多灯用安定器を示す概略図である。
【図６】図６は図５の圧電トランスにおける変形例を示す概略図である。
【図７】図７は一般の蛍光灯安定器を示すブロック構成図である。
【図８】図８は従来の巻線型圧電トランスから具現された多灯用安定器を示す概略図である。
【図９】図９は従来の圧電トランスから具現された多灯用安定器を示す概略図である。
【符号の説明】
１...圧電体素子
２...交流電圧発生器
３...入力電極
４...冷陰極蛍光灯
６...出力電極
７...共通電極
８...誘電体シート

Claims

多数の冷陰極蛍光灯を点灯させる多灯用安定器に設けられる多数の出力電極を備えるローゼン型圧電トランスにおいて、
相互対向する上下側面と、前記上下側面を連結する長手方向の両端部側面との、４つの側面を持つ矩形板である圧電体素子と、
前記圧電体素子の上側面に設けられ多灯用安定器の交流電圧が印加される入力電極と、
前記圧電体素子の長手方向の端部側面上に設けられる第１出力電極と、
前記圧電体素子の上側面において第１出力電極と入力電極との間に等間隔で平行に配置される多数の第２出力電極、及び
前記圧電体素子の下側面に入力電極と対向するよう設けられ前記多灯用安定器の接地に連結される共通電極とから成り、
前記多数の第１・２出力電極は夫々冷陰極蛍光灯の一端に一対一で連結され、前記多数の冷陰極蛍光灯の他端は前記共通電極に共に連結されることを特徴とする多数の出力電極を備えるローゼン型圧電トランス。
前記入力電極は圧電体素子の上側面の長手方向を基準として中央部に設けられ、
前記第１出力電極は前記圧電体素子の両端部側面に夫々設けられることを特徴とする請求項１記載の多数の出力電極を備えるローゼン型圧電トランス。
前記入力電極は圧電体素子の上側面に接するよう設けられ、前記第１出力電極は前記圧電体素子の端部側面上に設けられることを特徴とする請求項１記載の多数の出力電極を備えるローゼン型圧電トランス。
多数の冷陰極蛍光灯を点灯させる多灯用安定器に設けられる多数の出力電極を備えるローゼン型圧電トランスにおいて、
第１・２圧電体シートが交互に多数個積層されて成り、相互対向する上下側面と、前記上下側面を連結する長手方向の両端部側面との、４つの側面を持つ矩形版である圧電体素子と、
前記各第１圧電体シートの上側面に設けられ多灯用安定器の交流電圧が印加される入力電極と、
前記圧電体素子の端部側面に設けられる一つまたは二つの第１出力電極と、
前記各第１圧電体シートの上側面の前記第１出力電極と入力電極との間に等間隔で平行に配置される多数の第２出力電極、及び
前記各第２圧電体シートの上側面に入力電極と対向するよう設けられ前記多灯用安定器の接地に連結される共通電極とから成り、
前記多数の第１・２出力電極は夫々冷陰極蛍光灯の一端に一対一で連結され、前記多数の冷陰極蛍光灯の他端は前記共通電極に共に連結されることを特徴とする多数の出力電極を備えるローゼン型圧電トランス。
商用交流電源を整流して直流電源に変換する整流部と、
商用交流電源の変動による力率を補償して前記整流部から出力される直流電源を一定レベルに保たせる力率補償部と、
前記力率補償部から入力される直流電源を設定高周波交流電源に変換する交流電圧発生部、及び、
相互対向する上下側面と、前記上下側面を連結する長手方向の両端部側面との、４つの側面を持つ矩形板である圧電体素子と、前記圧電体素子の上側面に設けられ多灯用安定器に交流電圧が印加される入力電極と、前記圧電体素子の長手方向の端部側面上に設けられる第１出力電極と、前記圧電体素子の上側面において第１出力電極と入力電極との間に等間隔で平行に配置される多数の第２出力電極と、上記圧電体素子の下側面に入力電極と対向するよう設けられ前記多灯用安定器の接地に連結される共通電極とを設け、前記多数の第１・２出力電極は夫々冷陰極蛍光灯の一端に一対一で連結され、前記多数の冷陰極蛍光灯の他端は前記共通電極に共に連結されるローゼン型圧電トランスを備え、
前記多数の蛍光灯に均一な点灯電圧を同時に印加することを特徴とする多数の出力電極を備えるローゼン型圧電トランスを用いる多灯用安定器。