JPH10209503A - 圧電体による発光素子の駆動方法 - Google Patents
圧電体による発光素子の駆動方法Info
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- JPH10209503A JPH10209503A JP1973497A JP1973497A JPH10209503A JP H10209503 A JPH10209503 A JP H10209503A JP 1973497 A JP1973497 A JP 1973497A JP 1973497 A JP1973497 A JP 1973497A JP H10209503 A JPH10209503 A JP H10209503A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部電源を必要とせずに、長寿命かつ省エネ
ルギー的に発光素子を駆動する方法を提供する。 【解決手段】 機械エネルギーを電気エネルギーに変換
する圧電体と、電気で光を発する発光素子とを、電気的
に配線する。圧電体に機械的な衝撃を与えることによ
り、圧電体からの発生電気で発光素子を発光させる。
ルギー的に発光素子を駆動する方法を提供する。 【解決手段】 機械エネルギーを電気エネルギーに変換
する圧電体と、電気で光を発する発光素子とを、電気的
に配線する。圧電体に機械的な衝撃を与えることによ
り、圧電体からの発生電気で発光素子を発光させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子を応用す
る分野に関わるものであり、非接触制御、自動化プロセ
ス、リモート・コントローラ、センサおよびアクチュエ
ータなどの分野に関連している。
る分野に関わるものであり、非接触制御、自動化プロセ
ス、リモート・コントローラ、センサおよびアクチュエ
ータなどの分野に関連している。
【０００２】
【従来の技術】従来、発光素子は外部電源や、電池など
の電源を利用して発光させるものである。このため、応
用にあたり、電源を確保しなければならない状況にあ
る。
の電源を利用して発光させるものである。このため、応
用にあたり、電源を確保しなければならない状況にあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】外部電源を用いた場
合、配線する必要があり、応用上において制限が大き
い。また、電源として電池を利用する場合は、例えばリ
モコンなどでは、電池の寿命は発光素子と比べて非常に
短く、使用中の点検と電池交換を必要とする。本発明は
外部電源を必要とせず、長寿命に発光素子を発光させる
方法を提供することを目的とする。
合、配線する必要があり、応用上において制限が大き
い。また、電源として電池を利用する場合は、例えばリ
モコンなどでは、電池の寿命は発光素子と比べて非常に
短く、使用中の点検と電池交換を必要とする。本発明は
外部電源を必要とせず、長寿命に発光素子を発光させる
方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、機械エネルギーを電気エネルギーに
変換する材料である圧電体と、電気で光が発する発光素
子とを組み合わせることにより、外部電源等を必要とせ
ずに、機械衝撃で発光素子を駆動する方法である。すな
わち、力の励起により圧電体が電源の役割を果たし、発
光素子を駆動する方法である。
めに、本発明では、機械エネルギーを電気エネルギーに
変換する材料である圧電体と、電気で光が発する発光素
子とを組み合わせることにより、外部電源等を必要とせ
ずに、機械衝撃で発光素子を駆動する方法である。すな
わち、力の励起により圧電体が電源の役割を果たし、発
光素子を駆動する方法である。
【０００５】圧電体に応力を加えると、圧電体から電気
パルスが発生する。機械的衝撃１回につき、１つの電気
パルスが発生し、発光素子は１つの光パルスを発する。
つまり、応力を与えることは、電源供給と共に光のパル
スを発生させるスイッチ機能に相当する。このように発
生した電気パルスの強さと持続時間は、機械衝撃の形態
に強く依存するが、機械衝撃が一定のとき、圧電体と発
光素子とを構成する電気回路を改良することによっても
調節ができる。
パルスが発生する。機械的衝撃１回につき、１つの電気
パルスが発生し、発光素子は１つの光パルスを発する。
つまり、応力を与えることは、電源供給と共に光のパル
スを発生させるスイッチ機能に相当する。このように発
生した電気パルスの強さと持続時間は、機械衝撃の形態
に強く依存するが、機械衝撃が一定のとき、圧電体と発
光素子とを構成する電気回路を改良することによっても
調節ができる。
【０００６】上記の方法において、圧電体に機械的な衝
撃を有効に与えるために、種々の機構を用いることがで
きる。たとえば、図１に示すようなレバー機構を用いた
手押し式を利用することが可能である。電気的に絶縁し
易くするために、２つの圧電体（強力PZT）１、２を図
のように配置し、片側には電気短絡７を取る。加圧端子
３を介して、フレーム６上に固定しているレバー４より
外力を加えると、圧電体１からの電気が発光素子５に印
加し、光を発する。また、スプリングとハンマー機構を
用いた衝撃式等も同様に利用することができる。このよ
うな機械機構を用いることによって、軽くスイッチを押
すだけで、発光素子を駆動することができる。
撃を有効に与えるために、種々の機構を用いることがで
きる。たとえば、図１に示すようなレバー機構を用いた
手押し式を利用することが可能である。電気的に絶縁し
易くするために、２つの圧電体（強力PZT）１、２を図
のように配置し、片側には電気短絡７を取る。加圧端子
３を介して、フレーム６上に固定しているレバー４より
外力を加えると、圧電体１からの電気が発光素子５に印
加し、光を発する。また、スプリングとハンマー機構を
用いた衝撃式等も同様に利用することができる。このよ
うな機械機構を用いることによって、軽くスイッチを押
すだけで、発光素子を駆動することができる。
【０００７】また、実際の応用分野によっては、人為的
に機械的衝撃を与える代わりに、制御するプロセスから
の機械信号を利用することができる。この場合でも、電
源を必要とせずに、機械衝撃による圧電体からの電気信
号で発光素子を発光させることができる。
に機械的衝撃を与える代わりに、制御するプロセスから
の機械信号を利用することができる。この場合でも、電
源を必要とせずに、機械衝撃による圧電体からの電気信
号で発光素子を発光させることができる。
【０００８】本発明に用いる圧電体として、機械エネル
ギーを高効率に電気エネルギーへ変換できる圧電体が有
効である。たとえば、PZT系、PSNT系、LiNbO3などのよ
うな機械電気結合係数の高い圧電体を用いることが有利
である。
ギーを高効率に電気エネルギーへ変換できる圧電体が有
効である。たとえば、PZT系、PSNT系、LiNbO3などのよ
うな機械電気結合係数の高い圧電体を用いることが有利
である。
【０００９】また、上記の高機械電気結合係数を有する
圧電体の中から、さらに硬い圧電体に属する組成を用い
れば、圧電体から再現性良くかつ長寿命に電気を発生す
ることができる。つまり、硬い強力圧電体を利用すれ
ば、長寿命、省エネルギー、しかも再現性良く発光素子
を駆動することが可能である。
圧電体の中から、さらに硬い圧電体に属する組成を用い
れば、圧電体から再現性良くかつ長寿命に電気を発生す
ることができる。つまり、硬い強力圧電体を利用すれ
ば、長寿命、省エネルギー、しかも再現性良く発光素子
を駆動することが可能である。
【００１０】種々の発光素子はそれぞれ発光できる最低
の必要電気値がある。圧電体からの電気量はこの最低電
気値を超えなければ、発光しないことは明らかである。
本発明に用いる発光素子としては、電場発光素子、発光
ダイオード、プラズマ発光素子等を利用できる。中で
も、特に低電気で駆動するタイプが有効である。低電気
駆動タイプを用いれば、低い電気で発光させることがで
きる。すなわち、圧電体に小さな力を加えるだけで、発
光素子を発光させることができる。たとえば、低電流駆
動タイプの発光ダイオード、低電圧駆動タイプの電場発
光素子などの発光素子を用いることが有利である。
の必要電気値がある。圧電体からの電気量はこの最低電
気値を超えなければ、発光しないことは明らかである。
本発明に用いる発光素子としては、電場発光素子、発光
ダイオード、プラズマ発光素子等を利用できる。中で
も、特に低電気で駆動するタイプが有効である。低電気
駆動タイプを用いれば、低い電気で発光させることがで
きる。すなわち、圧電体に小さな力を加えるだけで、発
光素子を発光させることができる。たとえば、低電流駆
動タイプの発光ダイオード、低電圧駆動タイプの電場発
光素子などの発光素子を用いることが有利である。
【００１１】圧電体からの電気パルス１つにつき、発光
素子が１回発光するが、発光の持続時間は発光素子の残
光特性によって異なる。さらに、圧電体に連続的に機械
衝撃を与えれば、発光素子は連続的な発光パルスを発生
することができる。
素子が１回発光するが、発光の持続時間は発光素子の残
光特性によって異なる。さらに、圧電体に連続的に機械
衝撃を与えれば、発光素子は連続的な発光パルスを発生
することができる。
【００１２】圧電体と発光素子になる材料を積層するこ
とによって一体化した応力発光デバイスを形成すること
ができる。圧電体になる部分に力を加えることで、外部
電源無しで発光することができる。
とによって一体化した応力発光デバイスを形成すること
ができる。圧電体になる部分に力を加えることで、外部
電源無しで発光することができる。
【００１３】上記の一体化応力発光デバイスを作製する
ためには、圧電体として高機械電気結合係数を有する単
結晶やセラミックスを用いることができる。このような
圧電体の上に、直接に発光素子になる部分を形成でき
る。たとえば、図２に示すように、強力圧電体８（PZT
やLiNbO3）の表面に、電場発光素子を構成する場合に
は、まず上記の表面にAg等１対電極９を作製し、その上
に電場発光素子としてZnS系発光層１０を累積し、さら
に表に透明電極ITO１１を作製する。一方、圧電体の裏
面のAg電極９と発光素子のITO表電極１１を電気的に接
続１２すれば、外 力１３を加えると、圧電体８からの
電気は発光素子１０の両端にかかり、応力発光デバイス
が構成される。
ためには、圧電体として高機械電気結合係数を有する単
結晶やセラミックスを用いることができる。このような
圧電体の上に、直接に発光素子になる部分を形成でき
る。たとえば、図２に示すように、強力圧電体８（PZT
やLiNbO3）の表面に、電場発光素子を構成する場合に
は、まず上記の表面にAg等１対電極９を作製し、その上
に電場発光素子としてZnS系発光層１０を累積し、さら
に表に透明電極ITO１１を作製する。一方、圧電体の裏
面のAg電極９と発光素子のITO表電極１１を電気的に接
続１２すれば、外 力１３を加えると、圧電体８からの
電気は発光素子１０の両端にかかり、応力発光デバイス
が構成される。
【００１４】
【実施例】実施例については、最も構成簡単な図面を参
照しながら説明する。他の系については同様な原理と方
法で実施できる。
照しながら説明する。他の系については同様な原理と方
法で実施できる。
【００１５】実施例１ 図３に圧電体を電源として用いた発光実験の構成の一例
を示す。この構成では、圧電体材料１４として、PZT焼
結体(10Φx1mm)を用い、その圧電体１４をステンレス板
からなる一対の電極１５で挟み、さらにそれらの電極を
絶縁性のゴム板１６を介して万力１７で挟圧するように
している。発光素子１８としては発光ダイオードTLRC 1
25を使用し、一対のステンレス電極１５に電気的に接続
した。圧電体１４に対する力は万力１７によって加え
た。
を示す。この構成では、圧電体材料１４として、PZT焼
結体(10Φx1mm)を用い、その圧電体１４をステンレス板
からなる一対の電極１５で挟み、さらにそれらの電極を
絶縁性のゴム板１６を介して万力１７で挟圧するように
している。発光素子１８としては発光ダイオードTLRC 1
25を使用し、一対のステンレス電極１５に電気的に接続
した。圧電体１４に対する力は万力１７によって加え
た。
【００１６】上記の構成で圧電体１４に外力を加える
と、その圧電体から電気が発生するが、図４に発生する
電気信号の一例を示す。応力衝撃1回に対して電気のパ
ルス信号は１回発生し、この電気信号の強さは加える応
力の大きさに比例するものが得られ、加える衝撃を調整
することによって出力電気を制御できる。
と、その圧電体から電気が発生するが、図４に発生する
電気信号の一例を示す。応力衝撃1回に対して電気のパ
ルス信号は１回発生し、この電気信号の強さは加える応
力の大きさに比例するものが得られ、加える衝撃を調整
することによって出力電気を制御できる。
【００１７】上記のような電気パルスを発光ダイオード
１８に印加すると、発光ダイオードは赤色の光パルスを
発生した。この光パルスは圧電体１４に加える機械衝撃
が大きくなるに伴い、発光強度が強くなり、光パルスの
持続時間も長くなることを確認した。これは他の低電気
タイプ発光素子を用いても同様に発光させることができ
る。
１８に印加すると、発光ダイオードは赤色の光パルスを
発生した。この光パルスは圧電体１４に加える機械衝撃
が大きくなるに伴い、発光強度が強くなり、光パルスの
持続時間も長くなることを確認した。これは他の低電気
タイプ発光素子を用いても同様に発光させることができ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上に詳述した本発明の方法によれば、
外部電源を必要せずに、発光素子を作動することができ
る。本発明の方法を用いれば、例えば、無電源（無電
池）リモートコントローラを始め、各種非接触コントロ
ーラー、種々の制御プロセスなどの広い応用が期待され
る。
外部電源を必要せずに、発光素子を作動することができ
る。本発明の方法を用いれば、例えば、無電源（無電
池）リモートコントローラを始め、各種非接触コントロ
ーラー、種々の制御プロセスなどの広い応用が期待され
る。
【００１９】
【図１】 本発明に係る圧電体を電源とした発光方法の
実施形態についての説明図である。
実施形態についての説明図である。
【図２】 本発明に係る一体化した応力発光デバイスの
実施形態についての説明図である。
実施形態についての説明図である。
【図３】 本発明の実験に用いた回路の概念図である。
【図４】 実験に用いた応力衝撃に伴うPZT圧電体から
電圧発生の例である。
電圧発生の例である。
【００２０】
１ 圧電体 ２ 圧電体（1と同じ） ３ 加圧端子 ４ レバー ５ 発光素子 ６ フレーム ７ 電気短絡接続 ８ 圧電結晶LiNbO3 ９ 電極Ag １０ ZnS発光膜 １１ ITO透明電極 １２ 電気短絡接続 １３ 外力 １４ Mn-PZT １５ 電極ステンレス １６ 絶縁体樹脂 １７ 万力 １８ 発光ダイオード
Claims (3)
- 【請求項１】 機械エネルギーを電気エネルギーに変換
する圧電体と、電気で光を発する発光素子とを、電気的
に接続して、圧電体に応力の変化や機械的な衝撃を与え
ることにより電気を発生させ、外部電源や電池等の電源
を必要とせずに、この圧電体からの電気で発光素子を発
光させる方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載する方法において、圧電
体と発光素子とを累積薄膜法で一体化した応力発光デバ
イスを形成し、この素子の圧電体部分に応力を与える
と、電気パルスが発生し、この電気パルスより発光させ
る方法。 - 【請求項３】 請求項１と請求項２に記載する方法にお
いて、圧電体に与える応力の大きさや加速度等によって
発光できる波長、発光強度および発光パルス間隔等を調
節する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1973497A JP3323910B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 圧電体による電場発光素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1973497A JP3323910B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 圧電体による電場発光素子の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209503A true JPH10209503A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3323910B2 JP3323910B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=12007563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1973497A Expired - Lifetime JP3323910B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 圧電体による電場発光素子の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3323910B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008203289A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Yamaha Corp | 打楽器 |
| JP2009209792A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Ebara Corp | 水力機械の壊食予測方法、壊食予測装置 |
| KR20160017446A (ko) * | 2014-08-06 | 2016-02-16 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 |
-
1997
- 1997-01-16 JP JP1973497A patent/JP3323910B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008203289A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Yamaha Corp | 打楽器 |
| JP2009209792A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Ebara Corp | 水力機械の壊食予測方法、壊食予測装置 |
| KR20160017446A (ko) * | 2014-08-06 | 2016-02-16 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3323910B2 (ja) | 2002-09-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |