JPH07170760A - 容量性負荷の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力の増大と駆動周波数の低減による長寿命
化を容易にすると共に，トランスの薄型化を実現する。 【構成】 ２つの小型トランスを出力電圧が同位相とな
るように、かつ、２次巻線が直列となるように配置す
る。上記トランスを同一の１次電圧で駆動することによ
り、各トランスの２次巻線間に接続した容量性負荷を駆
動する。大型のトランスを用いることなく、２つの小型
トランスで同等の出力を得ることができ、装置の薄型化
に効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は容量性負荷の駆動装置に
関し、詳しくは、分散型ＥＬ発光素子や圧電素子に正弦
波状の交流電圧を印加する容量性負荷の駆動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、容量性負荷の一種である分散型
ＥＬ発光素子は、誘電物質中に蛍光物質を分散して含有
させた発光体を二枚の電極でサンドイッチ式に挟んだコ
ンデンサの構造を有し、その電極間に交流電圧を印加す
ると発光体の蛍光物質に交流電界が加わり発光する。ま
た、このＥＬ発光素子は、印加電圧の大きさ及び周波数
に比例して輝度が増大するので、商用交流電源電圧を印
加するよりも、乾電池、蓄電池あるいは商用交流電圧を
整流した直流電圧を，インバータと称される駆動回路を
介して高周波、高電圧の交流電圧に変換して点灯する場
合が多い。

【０００３】この種のインバータのうち、代表的なもの
は特公昭６２−１５０３２号公報に開示されているが、
トランスの利用効率が悪いという問題点があった。そこ
で、本発明はさきにかかる問題点を解決し、トランスの
利用効率を向上して出力を向上させた新規なインバータ
を提案した（特願平５−９０９５８号）。このインバー
タの概略を図２に示して説明する。

【０００４】上記インバータ１０では、互いに同方向に
巻かれ、直列に配置された、２次巻線Ｌ１３と、第１の
帰還巻線Ｌ１２と、第１の１次巻線Ｌ１１と、第２の１
次巻線Ｌ１４と、第２の帰還巻線Ｌ１５からなるトラン
スＴ１を具備し、容量性負荷（例えばＥＬ発光素子１
３）は、そのトランスＴ１の２次巻線Ｌ１３の巻線に一
端が接続され、他端を接続端子Ａに接続され、エミッタ
がトランスＴ１の第１の１次巻線Ｌ１１の第１の帰還巻
線Ｌ１２の接続点に接続された第１のトランジスタＴｒ
１と、そのコレクタとベース間に接続された第１のコン
デンサＣ１と，一端が第１のトランジスタＴｒ１のベー
スに接続された第１の抵抗Ｒ１と、その他端とトランス
Ｔ１の２次巻線Ｌ１３と第１の帰還巻線Ｌ１２の接続点
間に接続された第２のコンデンサＣ２と、第２のコンデ
ンサＣ２及び第１の抵抗Ｒ１の接続点と第１のトランジ
スタＴｒ１のコレクタ間に接続された第２の抵抗Ｒ２か
らなる第１の駆動回路１１と、上記トランスＴ１の第２
の１次巻線Ｌ１４と第２の帰還巻線Ｌ１５の接続点にエ
ミッタが接続された第２のトランジスタＴｒ２と、その
コレクタとベース間に接続された第３のコンデンサＣ３
と、一端を第２のトランジスタＴｒ２のベースに接続さ
れた第３の抵抗Ｒ３と、第３の抵抗Ｒ３の他端とトラン
スＴ１の第２の帰還巻線Ｌ１５の巻端の間に接続された
第４のコンデンサＣ４と、第４のコンデンサＣ４と第３
の抵抗Ｒ３の接続点と第２のトランジスタＴｒ２のコレ
クタ間に接続された第４の抵抗Ｒ４からなり、第１の駆
動回路１１と電流及び電圧が逆位相となる第２の駆動回
路１２とを具備する。なお、図中Ａ，Ｂはそれぞれ接地
端子、電源端子で、電源端子Ｂは第１と第２のトランジ
スタＴｒ１，Ｔｒ２のコレクタに、接地端子Ａはトラン
スＴ１の第１の１次巻線Ｌ１１と第２の１次巻線Ｌ１４
の接地点に接続する。

【０００５】このインバータ１０では、主にトランスＴ
１の第１の１次巻線Ｌ１１と第１の帰還巻線Ｌ１２と２
次巻線Ｌ１３のインダクタンスを加算したインダクタン
スと、ＥＬ発光素子１３のキャパシタンスにより決定さ
れる周波数で、トランスの各巻線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１
３，Ｌ１４，Ｌ１５に交流電流が発生し、その電流によ
って各帰還巻線Ｌ１２，Ｌ１５の両端に発生する起電圧
が各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を順バイアスとする期
間のみ、順バイアスされたトランジスタによって１次巻
線Ｌ１１，Ｌ１４に駆動電流が流れ、トランスＴ１にエ
ネルギーを注入することにより、回路の損失を補償し、
発振動作をする。第１と第２の駆動回路１１，１２は互
いに逆位相となるように配置されているから、ＥＬ発光
素子１３に印加される交流電圧の１周期の間に、交互に
半周期ずつ動作する。

【０００６】ＥＬ発光素子１３を駆動する場合、出力電
圧は正弦波状であることが望ましく、上記インバータ１
０では、第１の抵抗Ｒ１と第１のコンデンサＣ１による
積分回路によりトランジスタＴｒ１のエミッタ電流の急
激な増加を制限し、第３の抵抗Ｒ３と第３のコンデンサ
Ｃ３による積分回路によりトランジスタＴＲ２のエミッ
タ電流の急激な増加を制限して、インバータ１０の出力
電圧が正弦波状となるように調整する。

【０００７】このようにして、上記ＥＬ発光素子１３の
両端には、トランスＴ１の各巻線比と、その第１の１次
巻線Ｌ１１と、第１の帰還巻線Ｌ１２と、２次巻線Ｌ１
３によるインダクタンスと、ＥＬ発光素子１３のキャパ
シタンスによる共振回路のＱによって主に決定される大
きさをもち、トランスＴ１の第１の１次巻線Ｌ１１と、
第１の帰還巻線Ｌ１２と、２次巻線Ｌ１３によるインダ
クタンスを加算したインダクタンスとＥＬ発光素子１３
のキャパシタンスにより主に決定される周波数をもつ交
流電圧が印加される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＥＬ発光素
子は、印加される交流電圧の電圧が大きいほど明るく点
灯する。また、ＥＬ発光素子は、点灯時間と共に徐々に
輝度が低下していく特性があり、点灯開始から、ある設
定した値までその輝度が低下するまでの時間を一般的に
点灯寿命と呼んでいるが、その点灯寿命は印加される交
流電圧の周波数が低いほど長くなる。

【０００９】従って、ＥＬ発光素子の駆動には周波数が
ある程度低く、電圧が高い交流電圧が望ましい。具体的
には、周波数が４００〜８００Ｈｚで、電圧が６０〜１
２０Ｖになるように設定されるのが一般的である。

【００１０】さらに、ＥＬ発光素子には、厚さが他の光
源である電球や冷陰極管に比べ薄いという特徴があり、
その特徴を活かしてＬＣＤなど薄型機器に使用される場
合が多く、ＥＬ発光素子の駆動装置であるインバータに
も厚さが薄いものが要求されることが多い。

【００１１】上述した従来のインバータ１０では、大き
な出力を得ようとして２次電流を大きくし過ぎると、ト
ランスＴ１が磁気的に飽和し、トランジスタＴｒ１とト
ランスＴ１の１次巻線Ｌ１１に過大な電流が流れ、トラ
ンジスタＴｒ１やトランスＴ１の発熱、破壊、回路の効
率の低下等の好ましくない状態が発生する。従って、一
般的には、大きな出力を取り出そうとする場合には、１
次電流を増やし、それによって発生する磁気的な飽和を
防ぐため、トランスＴ１の寸法、特にコアの断面積を大
きくする必要があってトランスＴ１が大型化するという
問題があった。

【００１２】また、上記従来回路例では、ＥＬ発光素子
に印加する交流電圧の周波数を下げるためにはトランス
Ｔ１の第１の１次巻線Ｌ１１と，第１の帰還巻線Ｌ１２
と２次巻線Ｌ１３のインダクタンスを加算したインダク
タンスを大きくしなければならず、そのためには各巻線
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の巻き数を大きくする必要があ
り、巻線に使用する線材を細くしたり、トランスＴ１の
形状を大きくする必要があった。しかしながら、巻線を
細くすると、回路の損失が増して出力電圧が減少すると
いう不都合があり、トランスＴ１の形状を大きくすると
機器の薄型化に対応できないという不都合があった。

【００１３】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、大型のトラン
スを必要とすることなく、従って、トランスの厚さを大
きくすることなく、駆動周波数の低減と長寿命化、大き
な出力の取出しを実現し得る薄型化とした容量性負荷の
駆動装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、互いに同方向に巻か
れ、直列に配置された第１の１次巻線Ｌ１１、第１の帰
還巻線Ｌ１２、２次巻線Ｌ１３、第２の１次巻線Ｌ１
４、第２の帰還巻線Ｌ１５からなる第１のトランスＴ１
と、エミッタが第１のトランスＴ１の第１の１次巻線Ｌ
１１と第１の帰還巻線Ｌ１２の接続点に接続された第１
のトランジスタＴｒ１と、そのコレクタとベース間に接
続された第１のコンデンサＣ１と、一端が第１のトラン
ジスタＴｒ１のベースに接続された第１の抵抗Ｒ１と，
その他端と第１のトランスＴ１の２次巻線Ｌ１３と第１
の帰還巻線Ｌ１２の接続点間に接続された第２のコンデ
ンサＣ２と、第２のコンデンサＣ２及び第１の抵抗Ｒ１
の接続点と第１のトランジスタＴｒ１のコレクタ間に接
続された第２の抵抗Ｒ２からなる第１の駆動回路１１
と、上記第１のトランスＴ１の第２の１次巻線Ｌ１４と
第２の帰還巻線Ｌ１５の接続点にエミッタが接続された
第２のトランジスタＴｒ２と、そのコレクタとベース間
に接続された第３のコンデンサＣ３と、一端を第２のト
ランジスタＴｒ２のベースに接続された第３の抵抗Ｒ３
と，第３の抵抗Ｒ３の他端と第１のトランスＴｒ１の第
２の帰還巻線Ｌ１５の巻端の間に接続された第４のコン
デンサＣ４と、第４のコンデンサＣ４と第３の抵抗Ｒ３
の接続点と第２のトランジスタＴｒ２のコレクタ間に接
続された第４の抵抗Ｒ４からなり、第１の駆動回路１１
と電流及び電圧が逆位相となる第２の駆動回路１２とを
具備し、かつ、互いに同方向に巻かれ、直列に配置され
た第１の１次巻線Ｌ２１、第２の１次巻線Ｌ２４、２次
巻線Ｌ２３からなる第２のトランスＴ２を具備し、第１
のトランスＴ１の２次巻線Ｌ１３の巻端に一端が接続さ
れ、他端を第２のトランスＴ２の２次巻線Ｌ２３の巻端
に接続された容量性負荷１３に正弦波状の交流電圧を印
加する容量性負荷１３の駆動装置であって、第１のトラ
ンスＴ１の第１の１次巻線Ｌ１１と第１の帰還巻線Ｌ１
２の接続点を第２のトランスＴ２の第２の１次巻線Ｌ２
４の巻端を接続し、第１のトランスＴ１の第２の１次巻
線Ｌ１４と第２の帰還巻線Ｌ１５の接続点を、第２のト
ランスＴ２の第１の１次巻線Ｌ２１と２次巻線Ｌ２３の
接続点に接続し、直流電源の出力Ｂを第１及び第２のト
ランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のコレクタに接続し、電源の
接地端子Ａを、第１および第２のトランスＴ１，Ｔ２の
第１の１次巻線と第２の１次巻線の接続点に接続したこ
とを特徴とする。また、第１、第２のトランスを平面状
に配置したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明に係る容量性負荷の駆動装置では、第１
のトランスＴ１の第１の１次巻線Ｌ１１と第２のトラン
スＴ２の第２の１次巻線Ｌ２４を並列に配置し、第１の
トランスＴ１の第２の１次巻線Ｌ１４と，第２のトラン
スＴ２の第１の１次巻線Ｌ２１を並列に配置したから、
従来回路例として説明した第１のトランスＴ１のみを用
いて駆動する場合に比べ、出力電圧は第１のトランスＴ
１の各巻線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４に発生する
電圧と、第２のトランスＴ２の２次巻線Ｌ２３に発生す
る電圧を加算した電圧となり、出力電圧が増加する。

【００１６】また、発振周波数は、主に容量性負荷１３
のキャパシタンスと駆動回路に用いるトランスＴ１，Ｔ
２のインダクタンスの共振周波数によって決まるが、第
２のトランスＴ２の２次巻線Ｌ２３を第１のトランスＴ
１の各巻線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４と直列に配
置したから、容量性負荷から見たインダクタンスが増加
し、共振周波数が低下し、駆動周波数を低く出来る。こ
こで、第１のトランスＴ１の第１の１次巻線Ｌ１１と第
２のトランスＴ２の第２の１次巻線Ｌ２４を並列に配置
し、第１のトランスＴ１の第２の１次巻線Ｌ１４と第２
のトランスＴ２の第１の１次巻線Ｌ２１を並列に配置し
たから、１次巻線全体としてのインダクタンスは減少す
るが、その減少分は第２のトランスＴ２の２次巻線Ｌ２
３によるインダ増加分に比べ、通常、無視できる程度に
わずかである。

【００１７】さらに、上記作用に加えて、第１及び第２
のトランスＴ１，Ｔ２を平面状に配置することによっ
て、トランスの厚さを増すことなく、出力の増加と周波
数の低減を図ることができる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を図１に示して説明する。な
お、図２と同一または相当部分には同一参照符号を付し
て重複説明は省略する。

【００１９】本実施例の容量性負荷の駆動装置１では、
互いに同一方向に巻かれた、第１及び第２の１次巻線Ｌ
２１，Ｌ２４と２次巻線Ｌ２３よりなる第２のトランス
Ｔ２を具備し、第１のトランスＴ１の第１の１次巻線Ｌ
１１と第１の帰還巻線Ｌ１２の接続点を第２のトランス
Ｔ２の第２の１次巻線Ｌ２４の巻端に接続し、第１のト
ランスＴ１の第２の１次巻線Ｌ１４と第２の帰還巻線Ｌ
１５の接続点を、第２のトランスＴ２の第１の１次巻線
Ｌ２１と２次巻線Ｌ２３の接続点に接続し、直流電源の
出力Ｂを第１及び第２のトランスＴｒ１，Ｔｒ２のコレ
クタに接続し、電源の接地端子Ｂを、第１及び第２のト
ランスＴｒ１，Ｔｒ２の第１の１次巻線と第２の１次巻
線の接続点に接続する。すなわち、Ｌ１１とＬ２４を並
列接続し、Ｌ１４とＬ２１を並列接続する。

【００２０】本実施例の構成によれば、図２に示した従
来回路例と比較して、同じ１次電圧を各トランスＴ１，
Ｔ２に印加した場合、容量性負荷１３例えばＥＬ発光素
子に印加される電圧は、第２のトランスＴ２に発生する
２次電圧の分、本実施例による回路の方が大きくなり、
容量性負荷への出力を大きくできる。また、容量性負荷
の駆動周波数は、容量性負荷のキャパシタンスと各トラ
ンスＴ１，Ｔ２の各巻線のインダクタンスを加算したイ
ンダクタンスの共振周波数で主に決定されるが、図２に
示した従来回路例と比較すると、１次巻線全体としての
インダクタンスは減少するが、その減少分は第２のトラ
ンスＴ２の２次巻線Ｌ２３によるインダクタンスの増加
分似比べ、通常、無視できる程度にわずかであるから、
第２のトランスＴ２の２次巻線Ｌ２３によるインダクタ
ンスの分、合計のインダクタンスが増加し、駆動周波数
を低くでき、容量性負荷１３としてＥＬ発光素子を用い
た場合には点灯寿命を長くできる。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る容量性負荷の駆動装置によ
れば、大型のトランスを用いることなく、容易に出力を
大きくすることができると共に、周波数の低減により長
寿命化を図ることができる。また、大型のトランスを用
いることなく、小型のトランスを平面状に配置すること
により、トランスの実装厚さ寸法を小さくでき、機器の
薄型化に有効な手段となり得る。

【００２２】上記の効果は、特に、容量性負荷としてＥ
Ｌ発光素子を用いた場合に有効であり、その実用性は高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る容量性負荷の駆動装置の実施例
を示す回路図。

【図２】 従来例を示す回路図。

【符号の説明】 １ 駆動装置 １１ 第１の駆動回路 １２ 第２の駆動回路 １３ 容量性負荷（例えばＥＬ発光素子） Ｔ１ 第１のトランス Ｔ２ 第２にトランス Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ コンデンサ Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗 Ａ 電源の接地端子 Ｂ 電源の出力端子 Ｌ２１ 第２のトランスの第１の１次巻線 Ｌ２３ 第２のトランスの２次巻線 Ｌ２４ 第２のトランスの第２の１次巻線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに同方向に巻かれ、直列に配置され
   た、２次巻線と、第１の帰還巻線と、第１の１次巻線
   と、第２の１次巻線と、第２の帰還巻線からなる第１の
   トランスと、エミッタが第１のトランスの第１の１次巻
   線と第１の帰還巻線の接続点に接続された第１のトラン
   ジスタと、そのコレクタとベース間に接続された第１の
   コンデンサと、一端が第１のトランジスタのベースに接
   続された第１の抵抗と、その他端と第１のトランスの２
   次巻線と第１の帰還巻線の接続点間に接続された第２の
   コンデンサと、第２のコンデンサ及び第１の抵抗の接続
   点と第１のトランジスタのコレクタ間に接続された第２
   の抵抗からなる第１の駆動回路と、上記第１のトランス
   の第２の１次巻線と第２の帰還巻線の接続点にエミッタ
   が接続された第２のトランジスタと、そのコレクタとベ
   ース間に接続された第３のコンデンサと、一端を第２の
   トランジスタのベースに接続された第３の抵抗と、第３
   の抵抗の他端と第１のトランスの第２の帰還巻線の巻端
   の間に接続された第４のコンデンサと、第４のコンデン
   サと第３の抵抗の接続点と第２のトランジスタのコレク
   タ間に接続された第４の抵抗からなり、第１の駆動回路
   と電流及び電圧が逆位相となる第２の駆動回路とを具備
   し、かつ、互いに同方向に巻かれ、直列に配置された２
   次巻線と、第１の１次巻線と第２の１次巻線からなる第
   ２のトランスとを具備し、その第１のトランスの２次巻
   線の巻端に一端が接続され、他端を第２のトランスの２
   次巻線の巻端に接続された容量性負荷に正弦波状の交流
   電圧を印加する容量性負荷の駆動装置であって、第１の
   トランスの第１の１次巻線と第１の帰還巻線の接続点を
   第２のトランスの第２の１次巻線の巻端を接続し、第１
   のトランスの第２の１次巻線と第２の帰還巻線の接続点
   を、第２のトランスの第１の１次巻線と２次巻線の接続
   点に接続し、直流電源の出力を第１及び第２のトランジ
   スタのコレクタに接続し、電源の接地端子を、第１の及
   び第２のトランジスタの第１の１次巻線と第２の１次巻
   線の接続点に接続した容量性負荷の駆動装置。
2. 【請求項２】前記第１のトランスおよび第２のトランス
   を平面状に配置したことを特徴とする請求項１記載の容
   量性負荷の駆動装置。