JPH09307152A - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
- Publication number
- JPH09307152A JPH09307152A JP8340455A JP34045596A JPH09307152A JP H09307152 A JPH09307152 A JP H09307152A JP 8340455 A JP8340455 A JP 8340455A JP 34045596 A JP34045596 A JP 34045596A JP H09307152 A JPH09307152 A JP H09307152A
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- Japan
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- vibration
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷陰極蛍光管等の高電圧を必要とする装置の
点灯回路で、点灯開始時の高電圧と点灯継続時の安定し
た電圧を出力できる圧電トランスを得る。 【解決手段】 圧電セラミック板の幅に対する長さを従
来よりも小さくして、長さ方向の振動モードと幅方向の
振動モードの結合モードを利用して出力を得る。長さ方
向の基本波長モードと幅方向の１／２波長モードの周波
数が結合した広がり振動の共振周波数で駆動し、高イン
ピーダンス時には点灯開始に必要な高い昇圧比を得、点
灯継続時にはそれに必要な昇圧比をも得る。
点灯回路で、点灯開始時の高電圧と点灯継続時の安定し
た電圧を出力できる圧電トランスを得る。 【解決手段】 圧電セラミック板の幅に対する長さを従
来よりも小さくして、長さ方向の振動モードと幅方向の
振動モードの結合モードを利用して出力を得る。長さ方
向の基本波長モードと幅方向の１／２波長モードの周波
数が結合した広がり振動の共振周波数で駆動し、高イン
ピーダンス時には点灯開始に必要な高い昇圧比を得、点
灯継続時にはそれに必要な昇圧比をも得る。
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】図６は、その圧電トランスの例を示す斜視
図で、いわゆるRosen 型と呼ばれるものである。圧電セ
ラミック板60の一端側の表裏面に入力電極61を設け、反
対側の端面に出力電極62を設けたものである。
図で、いわゆるRosen 型と呼ばれるものである。圧電セ
ラミック板60の一端側の表裏面に入力電極61を設け、反
対側の端面に出力電極62を設けたものである。
【０００４】この圧電トランスにおいては、二次側（出
力側）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）を大きくとること
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、数倍から十倍程度しか昇圧比が得られなくなっ
てしまう。液晶パネルのバックライトとして用いる蛍光
管等を点灯させる場合、点灯開始時には十分な昇圧比が
得られるが、放電開始後の低インピーダンス負荷の状態
では十分な昇圧比が得られないことになる。
力側）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）を大きくとること
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、数倍から十倍程度しか昇圧比が得られなくなっ
てしまう。液晶パネルのバックライトとして用いる蛍光
管等を点灯させる場合、点灯開始時には十分な昇圧比が
得られるが、放電開始後の低インピーダンス負荷の状態
では十分な昇圧比が得られないことになる。
【０００５】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
を注入できない等、電力を注入する上での問題も多い。
更に、負荷インピーダンスの変化により共振周波数の変
動が生じ、開放から短絡までのインピーダンスの変化に
対して４〜５％の共振周波数の変化を生じる。
ンピーダンスを小さくすることには限界があり、大電力
を注入できない等、電力を注入する上での問題も多い。
更に、負荷インピーダンスの変化により共振周波数の変
動が生じ、開放から短絡までのインピーダンスの変化に
対して４〜５％の共振周波数の変化を生じる。
【０００６】この圧電トランスでは縦振動を利用するた
めに、長さ方向以外の成分をゼロとみなせるようにする
ため、長さを幅の５倍以上としている。一般的な形状と
して実用化されているサイズ50×８×２mmでは、低イン
ピーダンス負荷時の昇圧比が８倍程度しか得られておら
ず、巻線トランスを併用して一次的に昇圧するなどの手
段がとられている。しかし、巻線トランスを併用するこ
とはインバータ回路の小型化の障害となっていた。
めに、長さ方向以外の成分をゼロとみなせるようにする
ため、長さを幅の５倍以上としている。一般的な形状と
して実用化されているサイズ50×８×２mmでは、低イン
ピーダンス負荷時の昇圧比が８倍程度しか得られておら
ず、巻線トランスを併用して一次的に昇圧するなどの手
段がとられている。しかし、巻線トランスを併用するこ
とはインバータ回路の小型化の障害となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、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
ス負荷時でも蛍光管の点灯を継続できる程度の昇圧比が
得られる圧電トランスを提供するものである。また、共
振インピーダンスを極力小さくして、比較的大電力を注
入することができるとともに発熱を抑えることができ、
周波数変化の影響を受けない圧電トランスを提供するも
のである。
ダンス負荷時には高い昇圧比が得られ、低インピーダン
ス負荷時でも蛍光管の点灯を継続できる程度の昇圧比が
得られる圧電トランスを提供するものである。また、共
振インピーダンスを極力小さくして、比較的大電力を注
入することができるとともに発熱を抑えることができ、
周波数変化の影響を受けない圧電トランスを提供するも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来に比較し
て、長さに対する幅の比を大きくして、長さ方向の振動
モードと幅方向の振動モードの結合する領域の周波数で
駆動することによって、上記の課題を解決するものであ
る。
て、長さに対する幅の比を大きくして、長さ方向の振動
モードと幅方向の振動モードの結合する領域の周波数で
駆動することによって、上記の課題を解決するものであ
る。
【０００９】すなわち、長方形の圧電セラミック板の長
手方向の片側のほぼ半分の表裏面に入力電極を、その反
対側の端面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、
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されることに特徴を有するものであ
る。
手方向の片側のほぼ半分の表裏面に入力電極を、その反
対側の端面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、
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されることに特徴を有するものであ
る。
【００１０】より具体的には、長方形の圧電セラミック
板の長手方向の片側のほぼ半分の表裏面に入力電極を、
その反対側の端面に出力電極を具えた圧電トランスにお
いて、圧電セラミック板の入力電極が形成される部分は
厚み方向に分極されてその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
した広がり振動の共振周波数で駆動されることに特徴を
有するものである。
板の長手方向の片側のほぼ半分の表裏面に入力電極を、
その反対側の端面に出力電極を具えた圧電トランスにお
いて、圧電セラミック板の入力電極が形成される部分は
厚み方向に分極されてその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
した広がり振動の共振周波数で駆動されることに特徴を
有するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明による圧電トランスは、図
１に示したように、長方形の圧電セラミック板10の片側
の表裏面に入力電極11を形成し、反対側の端面に出力電
極12を設けることは従来と同じである。ただし、圧電セ
ラミック板10の長さＬと幅Ｗとの比が従来とは異なり５
よりも小さくなっており、２前後の値となっている。こ
の値は好ましくは1.75〜2.05である。
１に示したように、長方形の圧電セラミック板10の片側
の表裏面に入力電極11を形成し、反対側の端面に出力電
極12を設けることは従来と同じである。ただし、圧電セ
ラミック板10の長さＬと幅Ｗとの比が従来とは異なり５
よりも小さくなっており、２前後の値となっている。こ
の値は好ましくは1.75〜2.05である。
【００１２】これによって、長さ方向の振動モードと幅
方向の振動モードとが結合する領域で駆動することによ
り、蛍光管の点灯開始時の高電圧が得られ、かつ、点灯
継続時にも高電圧を得られるようにしたものである。
方向の振動モードとが結合する領域で駆動することによ
り、蛍光管の点灯開始時の高電圧が得られ、かつ、点灯
継続時にも高電圧を得られるようにしたものである。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１４】本発明は、圧電トランスの圧電セラミック
板の長さと幅の比を検討する試作・測定の過程でなされ
た。50×13×２mmの寸法の圧電セラミック板について10
ＭΩと 100ｋΩ負荷時の振動モードの出力電圧を測定し
た結果、10ＭΩ負荷時には図２に示したように各々の周
波数で異なる出力電圧が得られた。 100ｋΩ負荷時には
図３に示した結果となった。
板の長さと幅の比を検討する試作・測定の過程でなされ
た。50×13×２mmの寸法の圧電セラミック板について10
ＭΩと 100ｋΩ負荷時の振動モードの出力電圧を測定し
た結果、10ＭΩ負荷時には図２に示したように各々の周
波数で異なる出力電圧が得られた。 100ｋΩ負荷時には
図３に示した結果となった。
【００１５】図３に現れたように、 100ｋΩ負荷時には
基本波長モード主共振出力よりも高い出力電圧が得られ
る周波数領域があることが分かった。この周波数領域
は、幅の振動に依存する共振領域で主共振の出力電圧の
77Ｖよりも高い 269Ｖから 323Ｖの出力電圧が得られ
た。
基本波長モード主共振出力よりも高い出力電圧が得られ
る周波数領域があることが分かった。この周波数領域
は、幅の振動に依存する共振領域で主共振の出力電圧の
77Ｖよりも高い 269Ｖから 323Ｖの出力電圧が得られ
た。
【００１６】上記の結果から、長さ方向の振動の波長
（λ）モードと幅方向の振動の１／２波長（λ／２）モ
ードの周波数が結合する領域においては、開放に近い高
インピーダンス時に必要な高電圧（昇圧比）が得られる
ことが推測される。
（λ）モードと幅方向の振動の１／２波長（λ／２）モ
ードの周波数が結合する領域においては、開放に近い高
インピーダンス時に必要な高電圧（昇圧比）が得られる
ことが推測される。
【００１７】上記の結果から、長さ22mm、厚さ 0.5mmの
圧電セラミック板に電極を形成して、図１に示したＬ／
Ｗを1.68から2.37の試料を作製して10Ｖの入力電圧での
出力を測定した。10ＭΩの負荷の結果と 100ｋΩの負荷
時の結果を図４に示した。
圧電セラミック板に電極を形成して、図１に示したＬ／
Ｗを1.68から2.37の試料を作製して10Ｖの入力電圧での
出力を測定した。10ＭΩの負荷の結果と 100ｋΩの負荷
時の結果を図４に示した。
【００１８】この結果から明らかなように、Ｌ／Ｗが
2.0の近傍で周波数が合致し、結合している領域があ
り、この領域では開放に近い高インピーダンス負荷時に
高い電圧(昇圧比) が得られ、これ以外の領域では高い
電圧が得られていない。インピーダンス負荷が 100ｋΩ
となった状態では、どの寸法でも 200〜 350Ｖの出力が
得られ、結合領域では 300〜 350Ｖであった。従来の棒
の縦振動モードを利用した場合の7■11倍の昇圧比より
もはるかに高い昇圧比が得られた。
2.0の近傍で周波数が合致し、結合している領域があ
り、この領域では開放に近い高インピーダンス負荷時に
高い電圧(昇圧比) が得られ、これ以外の領域では高い
電圧が得られていない。インピーダンス負荷が 100ｋΩ
となった状態では、どの寸法でも 200〜 350Ｖの出力が
得られ、結合領域では 300〜 350Ｖであった。従来の棒
の縦振動モードを利用した場合の7■11倍の昇圧比より
もはるかに高い昇圧比が得られた。
【００１９】この長さ方向の振動モードと幅方向の振動
モードの結合による共振は三種類あることが分かった。
そのうち、長さ方向の振動のλモードと幅方向の振動の
λ／２モードの結合による広がり振動が、最も結合が強
く、大きな出力が得られることが確認された。
モードの結合による共振は三種類あることが分かった。
そのうち、長さ方向の振動のλモードと幅方向の振動の
λ／２モードの結合による広がり振動が、最も結合が強
く、大きな出力が得られることが確認された。
【００２０】上記の結果から冷陰極蛍光管のように点灯
（放電）開始時には高インピーダンスであり、放電のた
めの高電圧が必要であるが、放電後の低インピーダンス
時は１／３から１／４の常時点灯電圧で十分な用途に対
しては、いずれの場合にも必要な昇圧比を得られるこの
圧電トランスを用いることが適している。
（放電）開始時には高インピーダンスであり、放電のた
めの高電圧が必要であるが、放電後の低インピーダンス
時は１／３から１／４の常時点灯電圧で十分な用途に対
しては、いずれの場合にも必要な昇圧比を得られるこの
圧電トランスを用いることが適している。
【００２１】上記の本発明による圧電トランスは発生す
る種々の共振のうち、長さ方向の基本振動の高次側の最
も強い振動を利用したものである。寸法比を調べてみる
と、図４に示したように、Ｌ／Ｗが1.79〜2.00で開放時
の高出力電圧が得られ、更にＬ／Ｗが 1.9付近で共振領
域に他の振動の影響を受けないことが分かった。したが
って、この近傍で最も高い出力が得られる。
る種々の共振のうち、長さ方向の基本振動の高次側の最
も強い振動を利用したものである。寸法比を調べてみる
と、図４に示したように、Ｌ／Ｗが1.79〜2.00で開放時
の高出力電圧が得られ、更にＬ／Ｗが 1.9付近で共振領
域に他の振動の影響を受けないことが分かった。したが
って、この近傍で最も高い出力が得られる。
【００２２】上記の共振時の長さの基本周波数は80.4ｋ
Hz、結合振動周波数は 179.9ｋHzであった。各振動モー
ドの出力を図５に示してある。
Hz、結合振動周波数は 179.9ｋHzであった。各振動モー
ドの出力を図５に示してある。
【００２３】上記の、Ｌ／Ｗが 1.9の形状で、結合振動
周波数の 179.9ｋHzにおいて10ＭΩ以上の開放状態で
は、出力電圧が 1,256Ｖ（昇圧比 125.6倍) 、 100ｋΩ
では出力電圧 317Ｖ（昇圧比31.7倍) が得られた。した
がって、点灯開始時の高昇圧比と点灯継続時の比較的低
い昇圧比のいずれも、本発明による圧電トランスによっ
て得られることが確認された。
周波数の 179.9ｋHzにおいて10ＭΩ以上の開放状態で
は、出力電圧が 1,256Ｖ（昇圧比 125.6倍) 、 100ｋΩ
では出力電圧 317Ｖ（昇圧比31.7倍) が得られた。した
がって、点灯開始時の高昇圧比と点灯継続時の比較的低
い昇圧比のいずれも、本発明による圧電トランスによっ
て得られることが確認された。
【００２４】３mm径で 110〜 220mmの冷陰極管を点灯し
てその状態を維持するするのに、従来の圧電トランスで
は50〜70Ｖの入力電圧が必要なのに対して、本発明によ
る圧電トランスでは15Ｖ程度で十分であった。
てその状態を維持するするのに、従来の圧電トランスで
は50〜70Ｖの入力電圧が必要なのに対して、本発明によ
る圧電トランスでは15Ｖ程度で十分であった。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、冷陰極蛍光管の点灯開
始に必要な高電圧出力と点灯継続に必要な電圧出力を一
つの圧電トランスで得ることができる。したがって、巻
線トランスの併用が不要となり、インバータ回路等の小
型化も可能となる。
始に必要な高電圧出力と点灯継続に必要な電圧出力を一
つの圧電トランスで得ることができる。したがって、巻
線トランスの併用が不要となり、インバータ回路等の小
型化も可能となる。
【００２６】また、共振インピーダンスが小さい状態で
駆動することができるので、高電力を注入することが可
能となり、発熱を抑えることもできる。
駆動することができるので、高電力を注入することが可
能となり、発熱を抑えることもできる。
【００２７】更に、共振周波数の変動の影響も受けずに
効率よく駆動することができる利点もある。
効率よく駆動することができる利点もある。
【図１】 本発明の実施例の斜視図
【図２】 圧電トランスの特性の説明図
【図３】 圧電トランスの特性の説明図
【図４】 本発明による圧電トランスの特性の説明図
【図５】 本発明による圧電トランスの特性の説明図
【図６】 従来の圧電トランスの斜視図
【符号の説明】 10、60：圧電セラミック板 11、61：入力電極 12、62：出力電極
Claims (6)
- 【請求項１】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
片側のほぼ半分の表裏面に入力電極を、その反対側の端
面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、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
波数で駆動される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
片側のほぼ半分の表裏面に入力電極を、その反対側の端
面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、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分極
されてその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
片側のほぼ半分の表裏面に入力電極を、その反対側の端
面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、長さ方向
の振動モードと幅方向の振動モードが結合した広がり振
動の共振周波数で駆動されることを特徴とする圧電トラ
ンス。 - 【請求項４】 長方形の圧電セラミック板の長手方向の
片側のほぼ半分の表裏面に入力電極を、その反対側の端
面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、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分極
されてその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した広がり振動
の周波数で駆動されることを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項５】 長さ方向の基本波長のモードと幅方向の
１／２波長のモードとが結合する領域の周波数で駆動さ
れる請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載
の圧電トランス。 - 【請求項６】 圧電セラミック板の長さと幅の比が1.75
〜2.05である請求項１、請求項２、請求項３または請求
項４記載の圧電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8340455A JPH09307152A (ja) | 1995-12-08 | 1996-12-06 | 圧電トランス |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34593395 | 1995-12-08 | ||
| JP8738996 | 1996-03-15 | ||
| JP7-345933 | 1996-03-15 | ||
| JP8-87389 | 1996-03-15 | ||
| JP8340455A JPH09307152A (ja) | 1995-12-08 | 1996-12-06 | 圧電トランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09307152A true JPH09307152A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=27305499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8340455A Pending JPH09307152A (ja) | 1995-12-08 | 1996-12-06 | 圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09307152A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002289937A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-04 | Kyocera Corp | 圧電トランス及び電源装置 |
-
1996
- 1996-12-06 JP JP8340455A patent/JPH09307152A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002289937A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-04 | Kyocera Corp | 圧電トランス及び電源装置 |
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