JPH099631A - 圧電トランスを用いた冷陰極管点灯用インバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 あらゆる負荷に対して対応する高効率の圧電
トランスを用いた冷陰極管点灯用インバータを提供する
こと。 【構成】 圧電トランス１６の共振周波数近傍で発振す
る電圧制御発振回路１１、前記電圧制御発振回路１１の
出力電圧を増幅する電力可変型増幅回路１２および入出
力端子を有する圧電トランス１６を用いた冷陰極管点灯
用インバータで、前記圧電トランスの出力端子間に並列
に負荷コンデンサ３２を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷陰極管点灯用インバ
ータに関し、特に、冷陰極管を点灯するためのインバー
タ電源を効率良く駆動するための駆動方式に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図５に、従来の冷陰極管点灯用インバー
タの回路図を示す。図５に示すように、冷陰極管１７を
駆動するための回路は、位相検出回路１４と、発振周波
数制御回路１３と、電圧制御発振回路１１と、外付け可
変抵抗１５を有した電力可変型増幅回路１２および圧電
トランス１６より構成されている。

【０００３】前記冷陰極管１７は、放電を開始する点灯
直前までは、電流が殆ど流れず、放電を開始すると、５
ｍＡ〜１０ｍＡ程度の電流が流れるという特性を有して
いる。

【０００４】一方、圧電トランス１６は、図１（ａ）に
示すように、負荷が軽いときには、２１のような高電圧
の出力が得られ、負荷が重くなると２２のように共振周
波数が下がり、最大電圧も下がった出力を発生させる負
荷特性を有しており、前記冷陰極管１７を点灯させるに
は、適した特性を有しているものである。

【０００５】発振周波数ｆｒ１（図１参照）の電圧が電
圧制御発振回路１１から電力可変型増幅回路１２に入力
され、増幅された電圧が圧電トランス１６に入力され
る。

【０００６】圧電トランスは、前述のような特性を有し
ているため、冷陰極管１７の点灯前は高電圧を出力し、
冷陰極管１７に印加する。

【０００７】位相検出回路１４は、圧電トランス１６が
入力あるいは出力する、電圧の位相を検出、比較し、発
振周波数を変化させる信号を出力する回路であり、冷陰
極管１７点灯前は周波数を変化させる信号も出力せず、
点灯後は負荷が重くなり、圧電トランス１６の共振点が
ｆｒ２（図１参照）に変動するため、発振周波数を下げ
るための信号を出力し、駆動を安定化させていた。

【０００８】また、電力可変型増幅回路１２の外付け可
変抵抗１５を調整して圧電トランス１６に加える電力を
調整し、冷陰極管１７の輝度を調整するようにしてい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６、図７に
示すように、圧電トランスは、構造・寸法により最適負
荷（１／ωＣ_d2）が決まってしまい、冷陰極管１７の負
荷（ＲＬ）が変わると、効率が悪くなり、負荷ごとに圧
電トランス自体を再設計しなければならなかった。ま
た、実際の負荷と設計した最適負荷とは、ずれが生じ、
効率が最大でインバータを駆動させることが困難であっ
た。

【００１０】本発明の目的は、あらゆる負荷に対して対
応する高効率の圧電トランスを用いた冷陰極管点灯用イ
ンバータを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電ト
ランスの共振周波数近傍で発振する電圧制御発振回路、
前記電圧制御発振回路の出力電圧を増幅する電力可変型
増幅回路および入出力端子を有する圧電トランスから構
成される冷陰極管点灯用インバータにおいて、前記圧電
トランスの出力端子間に並列に高圧用の負荷コンデンサ
を接続したことにより、あらゆる負荷に対応する高効率
である圧電トランスを用いた冷陰極管点灯用インバータ
を提供できる。

【００１２】

【作用】本発明の冷陰極管点灯用インバータは、圧電ト
ランスの出力端子間に並列に高圧用の負荷コンデンサを
接続したことにより、圧電トランスの２次側静電容量Ｃ
_d2を負荷ＲＬに一致させ（図３参照）、同一の圧電トラ
ンスで、あらゆる負荷に対し高効率である。この場合、
圧電トランスを設計する上で、 １／ωＣ_d2＞ＲＬ・・・・・（１） となることが条件となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１４】本実施例は、圧電トランスの図１（ａ）に
示す出力電圧特性を考慮し、圧電トランスの２次側静電
容量による容量性負荷、および負荷の冷陰極管の容量性
による、図１（ｂ）に示す出力電流位相特性の共振点に
おける位相の進みを利用し、駆動周波数を制御するよう
にしたものであり、図５で示す従来の回路構成に対し、
図２に示すように、圧電トランス１６の出力端子間に並
列に高圧用の負荷コンデンサ３２を接続し、冷陰極管１
７を駆動しようとした回路構成である。

【００１５】（１）式に基づいて、圧電トランス１６
を、図３に示すように、１／ωＣ_d2はＲＬより高抵抗側
（右側）になるように設計し、出力端子間に並列に約２
ｐＦの高圧用負荷コンデンサ３２を接続し、冷陰極管１
７を駆動した。

【００１６】冷陰極管１７の点灯前は、電圧制御発振回
路１１から約８２ＫＨｚの出力電圧が電力可変型増幅回
路１２に入力され、増幅された電圧が圧電トランス１６
に入力される。

【００１７】圧電トランス１６に入力された電圧と、入
力電圧より９０度位相の進んだ出力電圧が、出力検出用
分圧抵抗１８によって検出されているため、位相検出回
路１４では、発振周波数を変化させる信号は出力されな
い。

【００１８】冷陰極管１７の点灯後は、冷陰極管１７に
電流が５ｍＡ〜１０ｍＡ程度流れるため、両端の電圧が
低下し、負荷が重くなり、圧電トランスの共振点が約８
０ＫＨｚに変動する。

【００１９】この時、位相検出回路１４には、９０度位
相がさらに進んだ電圧波形が入力されるために、位相検
出回路１４から周波数を下げるための信号が、発振周波
数制御回路１３を介して電圧制御発振回路１１に出力さ
れる。

【００２０】この周波数を下げる信号により、電圧制御
発振回路１１では、圧電トランス１６の入出力電圧の位
相が再び９０度になるように発振が制御され、発振周波
数が約８０ＫＨｚに維持される。

【００２１】圧電トランス１６の出力端子間に高圧用負
荷コンデンサ３２を接続することは、図３において、１
／ωＣ_d2が低負荷側（左側）にシフトすることになる。
すなわち、ＲＬでは、負荷容量に応じて効率が変化する
ことになり、従来回路との比較効率では、図４に示すよ
うに、従来回路での効率を１とした時、約２ｐＦで比較
効率最大１．０５となる結果を得ることができ、任意の
ＲＬにおいても、接続した高圧用の負荷コンデンサの容
量を調整することにより、同様の結果を得ることができ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、圧
電トランスの共振周波数近傍で発振する電圧制御発振回
路、前記電圧制御発振回路の出力電圧を増幅する電力可
変型増幅回路、および入出力端子を有する圧電トランス
から構成される冷陰極管点灯用インバータにおいて、前
記圧電トランスの出力端子間に並列に高圧用の負荷コン
デンサを接続したことにより、あらゆる負荷に対応する
圧電トランスを用いた冷陰極管点灯用インバータの提供
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電トランスの周波数対負荷特性を示す図。図
１（ａ）は圧電トランスの周波数対出力電圧特性を示す
図。図１（ｂ）は圧電トランスの周波数対出力電流位相
特性を示す図。

【図２】本発明における実施例の圧電トランスを用いた
冷陰極管用インバータの回路図。

【図３】本発明における実施例の圧電トランスの最適負
荷とＲＬとの関係を示す図。

【図４】本発明における実施例の接続したコンデンサ容
量と従来回路との比較効率ηとの関係を示す図。

【図５】従来の圧電トランスを用いた冷陰極管点灯用イ
ンバータの回路図。

【図６】圧電トランスの２次側等価回路図。

【図７】圧電トランスの最適負荷（１／ωＣ_d2）と効率
の負荷依存性を示す図。

【符号の説明】

１１ 電圧制御発振回路 １２ 電力可変型増幅回路 １３ 発振周波数制御回路 １４ 位相検出回路 １５ 外付け可変抵抗 １６ 圧電トランス １７ 冷陰極管 １８ 出力検出用分圧抵抗 ２１ 軽負荷時の圧電トランス出力特性 ２２ 重負荷時の圧電トランス出力特性 ３１ 圧電トランスの２次側静電容量 ３２ 本発明における負荷コンデンサ Ｃ 負荷コンデンサ Ｃ_d2 ２次側静電容量 ｆｒ１，ｆｒ２ 発振周波数 ＲＬ 負荷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電トランスの共振周波数近傍で発振す
   る電圧制御発振回路、前記電圧制御発振回路の出力電圧
   を増幅する電力可変型増幅回路および入出力端子を有す
   る圧電トランスを用いた冷陰極管点灯用インバータにお
   いて、前記圧電トランスの出力端子間に並列に高圧用の
   負荷コンデンサを接続したことを特徴とする圧電トラン
   スを用いた冷陰極管点灯用インバータ。