壓電式串聯諧振點燈電路的製作方法
2023-06-03 16:24:11
專利名稱：壓電式串聯諧振點燈電路的製作方法
技術領域：
本發明系有關於一種串聯諧振點燈電路，特別是指一種利用獨立電感串聯壓電變壓器之壓電式串聯諧振點燈電路。
背景技術：
冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)發光原理與一般日光燈相似，其發光原理為，當高壓電由電極端輸入後，管內少數電子分子高速撞擊電極，此時產生二次電子發射，開始放電時，電子與水銀原子發生碰撞，水銀原子受激發輻射出253.7nm之紫外光，紫外光激發塗布於管壁上之螢光粉而產生相對色溫之可見光。一般除可應用於顯示器、個人數字助理、數字相機及手機等，更是液晶顯示器不可或缺的背光源材料之一。
然而，由於液晶顯示的應用逐漸擴展，其尺寸也逐漸加大，因此背光源所使用的冷陰極燈管數目也必須隨之增加，以維持相同或較高的亮度。基於亮度分布均勻和延長燈管壽命要求，燈管電流的絕對值和相對差異要嚴謹控制。 一種習用的多燈管模塊，系利用在燈管上並聯傳統的線圈型升壓變壓器，其缺點是效率不高，而且線圈的耐壓不足，很容易會因為高壓而跳電擊穿，導致短路燒毀，具有極高的危險性。而另一種多燈管模塊之架構，如第1圖所繪示，其燈管100之間的電流差異是由串接在燈管100高壓端的電容器110來補償，因此會造成很大的漏電流，效率並不高，而電容器110的耐壓性不足，失效模式會是電容器110爆炸，容易導致失火的危險。
發明內容
鑑於以上的問題，本發明的主要目的在於提供一種壓電式串聯諧振點燈電路，乃利用壓電變壓器本身所具有的電容特性作為壓電電容，來構成電感串聯壓電變壓器之諧振點燈電路，可以滿足低漏電、點燈效率高與電流平衡之需求。
本發明的另一目的在於提供一種壓電式串聯諧振點燈電路，藉由壓電變壓器取代了傳統點燈電路中的電容器或線圈型升壓變壓器，不但體積小，具有優越的電氣效能，並可避免因耐壓性不足造成故障
與過熱的危險，其可靠性高，極具有市場競爭優勢。
本發明的又一 目的在於提供一種壓電式串聯諧振點燈電路，利用串聯的連接方式系可減少線路長度，使最終產品尺寸達到精簡化。
因此，為達上述目的，本發明所揭露之壓電式串聯諧振點燈電路，是將原應用於超音波震蕩器的大功率壓電陶瓷震蕩片轉而應用在諧振點燈電路之安定器及換流器中作為壓電電容，此諧振點燈電路具有升壓比會隨著負載的內阻抗值來變動的特性，非常適合應用在燈管的驅動上。當燈管尚未啟動時，可等效為開路狀態，此時諧振點燈電路可以供給很高的升壓比來瞬間啟動燈管；當燈管啟動後，等效阻抗值下降，而電路升壓比也會因此下降，使燈管正常的操作在穩態中。
同時，本發明能夠應用於多燈管電流平衡，透過固定頻率使壓電電容的等效電路中內阻抗值固定，形成一固定電流通過燈管，當串聯燈管上的壓電電容與其它燈管上的壓電電容電氣特性接近時，其內阻抗值接近，使每一支燈管中的電流一致，而達到管電流平衡。
另外，本發明將壓電電容可與獨立電感搭配來構成諧振點燈電路之架構，系適用於全橋電路下的雙高壓點燈，當然，亦適用於半橋電路下的單高壓點燈。
本發明的積極效果如下本發明漏電流小、溫度低且耐壓性高，幫助點燈效率大幅提高；應用於多隻燈管的驅動時，使流通每一支燈管中的電流一致，而產生多燈管電流平衡的作用.
為使對本發明的目的、特徵及其功能有進一步的了解，茲配合圖式詳細說明如下-
圖1系先前技術之使用一般電容器之多燈管模塊；
圖2系本發明實施例所提供之壓電式串聯諧振點燈電路；
圖3系本發明實施例所提供之壓電電容的組件結構；
4圖4系本發明實施例所提供之全橋輸出的壓電式串聯諧振點燈電路；圖5系本發明實施例之壓電式串聯諧振點燈電路使用在外部電極螢光燈板之示意圖6系本發明實施例之壓電式串聯諧振點燈電路使用在發光二極體之示意圖7系本發明實施例之壓電式串聯諧振點燈電路使用在省電燈泡之示意圖8系本發明實施例所提供之全橋輸入的壓電式串聯諧振點燈電路；圖9系本發明實施例所提供之半橋輸入的壓電式串聯諧振點燈電路；以及
圖IO系本發明實施例所提供之壓電電容之等效電路。
圖中
10
11圓板基材
12導電層
13導電層
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30冷陰極燈管
40諧振電感
50輔助壓電電容
60諧振電感
70外部電極螢光燈板
80發光二極體
卯省電燈泡
100燈管110電容器
200雙高壓輸入的壓電式串聯諧振點燈電路300單高壓輸入的壓電式串聯諧振點燈電路
具體實施例方式
請參照第2圖，系繪示本發明之實施例所提供之壓電式串聯諧 振點燈電路的示意圖，主要包含多組串接於兩壓電電容10、 20之間 的冷陰極燈管30，每一組冷陰極燈管30彼此並聯，再和諧振電感40 作串聯。此壓電式串聯諧振點燈電路乃是利用壓電變壓器本身所具有 的電容特性作為壓電電容10與20,並與諧振電感40串聯，構成一 電感串聯壓電變壓器之諧振點燈電路，可藉由調整諧振電感40及壓 電變壓器之電容值而達到升電壓點燈的功能。
本實施例所揭露之壓電電容IO(壓電電容10與20之結構相同， 在此僅以壓電電容10為代表)，如第3圖所示，是以壓電材質製作 一圓板形狀的壓電基材11,當然，其形狀亦可以為方形或矩形，再 以銀膠、銅膏或鎳膏製作同樣為圓形的導電層12、 13於壓電基材11 的整個或部分的上表面與下表面，以構成壓電電容10之兩極來引導 電流。在此，請參閱第10圖，為壓電電容10或20之等效電路；等 效電路中繪示有等效電阻R、等效電感L、以及分別表示力學特性與 電特性的等效電容Ca與Cb。與一般電容器或線圈型升壓變壓器不同 處在於，本實施例之壓電電容10或20的漏電流小、耐壓性高，沒有 過熱起火的危險，其可靠性高，亦可提供倍數增加的輸出功率，使點 燈效率提高許多；其次，由於壓電電容的體積小、封裝厚度薄，再加 上使用串聯連接諧振電感、壓電電容與燈管的配置方式，將可以減少 整體線路長度，使最終產品尺寸達到精簡化；同時，與並聯連接方式 相較，本發明利用串聯連接系可以維持較低的溫度，產生較小的損耗。
並且，此壓電式串聯諧振點燈電路系可以有效維持管電流平衡； 當輸入直流脈波電壓源轉為交流去驅動電路，壓電電容會將低壓提升 到點亮燈管所需的高壓，由於燈管阻抗特性差異，燈管電流不一致會 造成背光亮度不均勻和降低燈管壽命，因此，本發明利用固定頻率來 驅動諧振點燈電路，使壓電電容的等效電路中內阻抗值固定，而形成 一固定電流通過燈管，當串聯燈管上的壓電電容與其它燈管上的壓電 電容之電氣特性接近時，其內阻抗值接近，使每一支燈管中的電流一 致，換句話說，即達到多燈管電流平衡的功能。
另外，本實施例更透過設置一輔助壓電電容50並聯於諧振電感
640和多組燈管30之間(見第2圖)，而形成一串並聯諧振點燈電路， 除了發揮啟動的用途之外，更可調整其電容值的大小，使輸出電流的 大小產生微調，使輸出功率達到最佳化。當點燈時電壓會瞬間升高， 點燈完負載內阻抗變小時，升壓比會下降，所以輸出會進行調整，能 減少額外的電力消耗。
上述實施例中，系每一支燈管30搭配兩顆壓電電容10與20， 並搭配一顆諧振電感40而構成半橋諧振電路，可減少生產成本，極 具有價格競爭的優勢。當然，若搭配二顆諧振電感40、 60來構成全 橋諧振電路，即可以推動更高功率之輸出，如第4圖所示。
另外，本發明可適用於單支的冷陰極燈管(CCFL)、外部電極 螢光燈板(EEFL)、省電燈泡或發光二極體(LED)，亦可適用於 並聯的多支冷陰極燈管、外部電極螢光燈板、省電燈泡或發光二極體。 請參閱第5圖~第7圖，分別繪示本發明之壓電式串聯諧振點燈電路 使用在外部電極螢光燈板70、發光二極體80與省電燈泡90之示意 圖。當然，其架構皆可為半橋或全橋諧振電路。
再者，本發明亦可適用於大尺寸的背光板(譬如42吋以上)， 而大尺寸背光板往往需要安裝長燈管(譬如長度lm以上的燈管)， 其燈管內電容損耗率大，容易造成燈管亮度的差異，這時每支燈管就 需要個別獨立的諧振電感及壓電電容來平衡電容。請參閱第8圖與第 9圖，分別以雙高壓(全橋)與單高壓(半橋)輸入的壓電式串聯諧 振點燈電路200與300為例，每一支燈管30分別串聯於兩顆壓電電 容10、 20與兩顆諧振電感40、 60之間(見第8圖)，或者，每一支 燈管30分別和一顆壓電電容10與一顆諧振電感40作串聯，然後再 予以並聯(見第9圖)。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發 明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發 明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請 專利範圍。
權利要求
1.一種壓電式串聯諧振點燈電路，其特徵在於包含有一壓電電容，串聯於一燈管上，該壓電電容系包含一壓電基材與二導電層，且該壓電基材具有上表面與下表面，該二導電層分別形成於該壓電基材之上表面與下表面，而構成該壓電電容之兩極；以及一諧振電感，串聯於該壓電電容。
2. 根據權利要求第1項所述之壓電式串聯諧振點燈電路，其特徵在 於其中該諧振電感與該壓電電容之數目皆為兩個，該燈管系串 聯於該兩壓電電容之間，該燈管與該二壓電電容系串聯於該兩諧 振電感之間。
3. 根據權利要求第1項所述之壓電式串聯諧振點燈電路，其特徵在 於其中該燈管係為單支的冷陰極燈管、外部電極螢光燈板、省 電燈泡或發光二極體。
4. 根據權利要求第1項所述之壓電式串聯諧振點燈電路，其特徵在 於其中該燈管係為並聯的多支冷陰極燈管、外部電極螢光燈板、 省電燈泡或發光二極體。
5. 根據權利要求第4項所述之壓電式串聯諧振點燈電路，其特徵在 於其中該些燈管系分別串聯於兩個壓電電容之間。
6. 根據權利要求第4項所述之壓電式串聯諧振點燈電路，其中該些 燈管系分別串聯於一個壓電電容與一個諧振電感之間。
7. 根據權利要求第1項所述之壓電式串聯諧振點燈電路，其特徵在 於更包含一輔助壓電電容，並聯於該壓電電容與該諧振電感之 間。
8. 根據權利要求第1項所述之壓電式串聯諧振點燈電路，其特徵在 於其中該壓電基材與該二導電層係為圓形，該二導電層分別形 成於該壓電基材之整個或部分的上表面與下表面。
9. 根據權利要求第1項所述之壓電式串聯諧振點燈電路，其特徵在於其中該二導電層系由銀膠、銅膏或鎳膏所形成。
全文摘要
一種壓電式串聯諧振點燈電路，利用壓電變壓器內存在的電容特性來當作壓電電容，將串接在燈管上的壓電變壓器與獨立電感作串聯，使其構成諧振點燈電路，達到漏電流小、溫度低且耐壓性高的效果，幫助點燈效率大幅提高；再者，當本發明應用於多支燈管的驅動時，系可利用固定頻率使壓電電容的等效電路中內阻抗值固定，會使流通每一支燈管中的電流一致，而產生多燈管電流平衡的作用。
文檔編號G09G3/36GK101677484SQ20081021122
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優先權日2008年9月18日
發明者周明興, 張錫臣, 魏道金 申請人:金威貿易有限公司;威遠科技股份有限公司