JP2001275343A - 圧電トランス、圧電トランスの駆動回路、圧電トランスの駆動方法及び、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電トランスにおいて過電圧保護を行う場
合、圧電トランスの出力電圧を分圧し、フィードバック
するため、分圧抵抗は非常に大きものであった。さら
に、誤動作のため素子破壊の可能性や、高電圧とため回
路の小型化が困難である等の課題があった。 【解決手段】 圧電材料を主成分とする圧電体１０９
と、圧電体１０９上に形成された、電圧を印加するため
の１次側電極１０１Ｕ、１０１Ｄと、圧電体１０９上に
形成された、１次側電極への印加電圧よりも高い電圧を
出力する２次側電極１０２と、圧電体１０９上に形成さ
れた、２次側電極の出力電圧よりも低い電圧を出力する
センサ電極１０３とを備えた構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種高電圧発生装
置に用いられる圧電トランス、圧電トランスの駆動回
路、圧電トランスの駆動方法、及び圧電トランスを用い
た冷陰極管駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３６に、従来の圧電トランスの代表的
な構造であるローゼン型圧電トランスの構造を示す。こ
の圧電トランスは、電磁トランスに比べて小型化が図
れ、不燃性であり、電磁誘導によるノイズを出さないな
どの長所を有している。

【０００３】１００１で示す部分が圧電トランスの低イ
ンピーダンス部であり、昇圧用として用いる場合の入力
部となる。低インピーダンス部１００１は、厚み方向Ａ
に分極が施されており、厚み方向の主面に１次側電極１
００３Ｕ、１００３Ｄが配置されている。一方、１００
２で示す部分は高インピーダンス部であり、昇圧用とし
て用いる場合の出力部となる。高インピーダンス部１０
０２は長手方向Ｂに分極されており、長手方向の端面に
２次側電極１００４が配置されている。

【０００４】図３７に、後ほど詳細に説明するが、上記
圧電トランスの特性図を示す。圧電トランスは、負荷が
無限大（図３７に曲線Ｐ１で示す）のときは、駆動周波
数が圧電トランスの共振周波数に等しい場合に非常に高
い昇圧比を得ることができ、また負荷が小さくなると
（図３７に曲線Ｐ２で示す）昇圧比も減少するという特
性から、近年、冷陰極管用の電源として用いられてい
る。圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置では、効率
よく高電圧を発生することができるが、簡単に高電圧を
発生することができるがために、その制御を誤ると圧電
トランスから過電圧が発生したり、圧電トランスの破壊
などの現象を生ずることがある。このような破壊などの
現象を防ぐため、冷陰極管駆動装置に過電圧保護回路を
設けることが提案されている。

【０００５】図３８は、従来の圧電トランスを用いた冷
陰極管駆動装置の構成を示すブロック図である。図３８
において、１１９３は、圧電トランス１２００を駆動す
る交流駆動信号を発生する可変発振回路である。可変発
振回路１１９３の出力は通常はパルス波形であり、波形
整形回路１１９１により高周波成分を取り除かれて正弦
波に近い交流信号に変換される。波形整形回路１１９１
の出力は、駆動回路１１９２により、圧電トランス１２
００を駆動するのに十分なレベルに電圧増幅され、圧電
トランス１２００の１次側電極（図３６に１００３Ｕで
示す）に入力される。圧電トランス１２００の圧電効果
により昇圧された出力電圧は２次側電極（図３６に１０
０４で示す）から取り出される。

【０００６】２次側電極から出力された高電圧は、冷陰
極管１１９７と帰還抵抗１１９８からなる直列回路と、
過電圧保護回路部１１９０とに印加される。過電圧保護
部１１９０では、分圧抵抗１１９９ａと１１９９ｂから
なる分圧回路が、圧電トランス１２００の２次側電極か
ら出力された高電圧を分圧し、比較回路１１９５が、分
圧回路で分圧した電圧と設定値Ｖｒｅｆ１とを比較し誤
差電圧を出力する。比較回路１１９５からの誤差電圧は
発振制御回路１１９４に印加され、発振制御回路１１９
４は、圧電トランス１２００の２次側電極から出力され
る高電圧がＶｒｅｆ１×（分圧抵抗１１９９ａの抵抗値
＋分圧抵抗１１９９ｂの抵抗値）／分圧抵抗１１９９ａ
の抵抗値に等しくなるように可変発振回路１１９３を制
御する。なお、発振制御回路１１９４は、冷陰極蛍光管
１１９７が点灯している時は、過電圧保護回路１１９０
からの出力を受け付けない。

【０００７】また、冷陰極管１１９７と帰還抵抗１１９
８とからなる直列回路に流れる電流によって帰還抵抗１
１９８の両端に発生する電圧（電流検出値）が比較回路
１１９６に印加され、比較回路１１９６により、電流検
出値と設定値Ｖｒｅｆ２とが比較されて誤差電圧が出力
される。比較回路１１９６からの誤差電圧は発振制御回
路１１９４に印加され、冷陰極管１１９７にほぼ一定の
電流が流れるように、発振制御回路１１９４を介して可
変発振回路１１９３が制御される。

【０００８】このように、発振制御回路１１９４は、冷
陰極管１１９７の点灯開始前は、比較回路１１９５から
の出力に基づいて動作し、点灯中は、比較回路１１９６
からの出力に基づいて動作する。

【０００９】このようにして、冷陰極管１１９７は安定
に点灯する。かかる駆動装置で駆動することで、圧電ト
ランスの負荷変動や、周囲温度などによって共振周波数
が変化しても、自動的に駆動周波数を共振周波数に追従
させることができる。

【００１０】次に、この駆動装置の動作について図３７
を用いて説明する。図３７は圧電トランスの動作特性を
示したものである。図３７から明らかなように、圧電ト
ランスの動作特性としては共振周波数で昇圧比が最大と
なる。通常は、圧電トランスの共振周波数よりも高い周
波数を使用して駆動制御を行う。

【００１１】圧電トランスを駆動する場合、起動時に
は、その駆動周波数を共振周波数よりも高い周波数（ｆ
ａ）に設定しておき、分圧抵抗１１９９aと１１９９ｂ
により分圧された電圧が設定電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さ
いときは、発振制御回路１１９４、可変発振回路１１９
３により駆動周波数を下げ、共振周波数に近づける。駆
動周波数が共振周波数に近づけば、圧電トランスの昇圧
比が増大し、その出力電圧が大きくなる。出力電圧が冷
陰極管１１９７の点灯開始電圧（Ｖｂ）に達すると、冷
陰極管１１９７が点灯し、これにより無限大であった圧
電トランスの負荷が、数百ｋΩ程度の負荷となる。その
ため、圧電トランスの動作特性は曲線Ｐ１からＰ２に移
る。

【００１２】ここで、発振制御回路１１９４の動作は、
比較回路１１９５から比較回路１１９６の出力に応じた
動作となる。また、同じ周波数ｆｂで、圧電トランスの
出力はＶｂからＶａに変化する。このとき、帰還抵抗１
１９８による電流検出値が設定値Ｖｒｅｆ２よりも小さ
ければ、その設定値になるまで駆動周波数を下げ、圧電
トランスの昇圧比を上げて、冷陰極管１１９７に流れる
電流を増大させる。一方、帰還抵抗１１９８による電流
検出値が設定値Ｖｒｅｆ２よりも大きければ、駆動周波
数を上げて圧電トランスの昇圧比を下げ、冷陰極管１１
９７に流れる電流を減少させて、帰還抵抗１１９８によ
る電流検出値が設定値Ｖｒｅｆ２に等しくなるよう圧電
トランスの制御を行う。

【００１３】また、冷陰極管１１９７が点灯開始電圧
（Ｖｂ）に達しても点灯を行わない場合、すなわち、圧
電トランス１２００からの出力電圧を分圧抵抗１１９９
ａ、１１９９ｂにより分圧した電圧値が設定値Ｖｒｅｆ
１に達しても、帰還抵抗１１９８による電流検出値がゼ
ロのままである場合、過電圧保護回路１１９０により、
発振制御回路１１９４を介して可変発振回路１１９３に
おける周波数の挿引を停止する。このようにすること
で、圧電トランス１２００の破壊を防ぐと共に、圧電ト
ランス１２００から過電圧が発生するのを防いでいる。

【００１４】従来は、圧電トランスを用いた冷陰極管駆
動装置を上記のように構成することで、冷陰極管に流れ
る電流の制御と圧電トランスの過電圧保護を行ってい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の圧電ト
ランスでは、冷陰極管１１９７の起動（非点灯）時と定
常動作（点灯）時では昇圧比が大きく変化する。冷陰極
管１１９７の起動時には、昇圧比が定常動作時に比べて
非常に大きいため、高電圧を容易に出力することができ
る。その高電圧を用いるべく、冷陰極管１１９７と帰還
抵抗１１９８とからなる直列回路と並列に過電圧保護回
路１１９０を構成し、圧電トランス１２００の２次側電
極に接続した分圧抵抗１１９９ａ、１１９９ｂから、出
力電圧に比例した電圧をフィードバックすることにより
過電圧保護を行うという構成をとっていた。

【００１６】しかしながら、このような従来の過電圧保
護回路では、高電圧を分圧し、その分圧した電圧をフィ
ードバックするため、分圧回路を構成する分圧抵抗１１
９９ａ、１１９９ｂの抵抗値を小さくすると、圧電トラ
ンス１２００の負荷が小さくなり、冷陰極管１１９７の
点灯に必要な昇圧比を得ることができなくなる、また、
分圧抵抗１１９９ａ、１１９９ｂにより不要な電流を消
費してしまう等の問題から、分圧抵抗１１９９ａ、１１
９９ｂの抵抗値を十分大きな値にする必要があった。そ
の結果、抵抗値のバラツキ、基板との寄生容量等に起因
して、分圧抵抗により正確な検出電圧を得ることができ
なくなり、過電圧保護回路が誤動作する恐れがあった。

【００１７】また、冷陰極管１１９７の点灯に必要な電
圧が高くなると、フィードバック用の分圧抵抗１１９９
ａ、１１９９ｂにかかる電圧も非常に大きくなる。その
ため、安全規格上、回路基板において十分な沿面距離を
取らざるをえなくなり、それにより回路が大型化してし
まうなどの問題点があった。

【００１８】また、特開平９−９６４０号公報には、図
３５に示すように、負荷ＲＬに流れる電流ＩＬを電流検
出手段１６８により検出し、この検出結果を輝度設定電
圧Ｖ１と比較し、比較結果である誤差電圧を積分器１１
６２によりフィルタリングすると共に位相補償を行い、
Ｖ−Ｆコンバータ１１６３により電圧／周波数変換を行
い、駆動手段１１６７により圧電トランス１１６１を駆
動して、負荷ＲＬの電流制御を行う駆動装置が開示され
ている。この駆動装置において、過電圧保護回路の誤動
作を防ぐため、圧電トランス１１６１の出力に、負荷Ｒ
Ｌと並列にサージクランパ１１６９を接続するという構
成をとっている。しかしながら、この場合においても、
２次側の高電圧部からの出力をフィードバックするた
め、回路基板上で高圧ラインを引き回す必要がでてく
る。その結果、浮遊容量による誤動作の可能性や沿面距
離を十分に取れない等の問題点もでてくる。

【００１９】さらに、特開平１１−６８１８５号公報で
は、圧電トランスの１次側積層部の一部を帰還電極とし
て用いることが提案されている。しかしながら、この帰
還電極は駆動回路の簡略化のために使用されるため、圧
電トランスの過電圧保護に関する問題の対策には不十分
であった。

【００２０】本発明の目的は、上記従来の圧電トランス
のこのような課題を考慮して、従来に比べて低い電圧で
過電圧保護を行うことが出来る圧電トランス、圧電トラ
ンスの駆動回路、圧電トランスの駆動方法及び、圧電ト
ランスを用いた冷陰極管駆動装置を提供することであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は（請求項
１に記載の本発明に対応）は、圧電材料を主成分とする
圧電体基板と、前記圧電体基板上に形成された、電圧を
印加するための１次側電極と、前記圧電体基板上に形成
された、前記１次側電極への印加電圧よりも高い電圧を
出力する２次側電極と、前記圧電体基板上に形成され
た、前記２次側電極の出力電圧よりも低い電圧を出力す
る第３の電極とを備えた圧電トランスである。

【００２２】又、第１４の本発明（請求項１４に記載の
本発明に対応）は、圧電効果により、１次端子から入力
された電圧を２次端子から出力し、前記２次端子からの
出力電圧より低い電圧を検出するためのセンサ電極を備
えた圧電トランスと、前記圧電トランスの駆動を行う駆
動回路と、前記圧電トランスに前記駆動回路から所望の
周波数電圧を与えるための可変発振回路と、前記圧電ト
ランスの出力電圧が一方の入力端に印加され、他方の出
力端が帰還抵抗に接続されてなる放電管と、前記センサ
電極からの出力電圧を検出し、第１基準電圧と比較し、
その比較結果を出力する過電圧保護回路と、前記放電管
に流れる電流が一定となるように前記帰還抵抗の電圧値
と第２基準電圧とを比較し、その比較結果を出力する比
較手段と、前記放電管の点灯開始直前は、前記過電圧保
護回路からの比較結果に基づいて、前記圧電トランスの
駆動周波数を制御し、又、前記放電管の点灯中は、前記
比較手段からの比較結果に基づいて、前記圧電トランス
の駆動周波数を制御する周波数制御回路とを備えた圧電
トランスの駆動回路である。

【００２３】又、第１５の本発明（請求項１５に記載の
本発明に対応）は、圧電効果により、１次端子から入力
された電圧を２次端子から出力する圧電トランスの駆動
方法であって、前記２次端子の出力電圧よりも低い電圧
を出力する、前記圧電トランスに設けられた第３の電極
からの前記電圧を検出し、前記検出した結果を、前記圧
電トランスの前記２次端子の出力電圧に対する過電圧保
護に利用する圧電トランスの駆動方法である。

【００２４】この様に、例えば、開放保護を比較的低い
出力電圧で行う、圧電トランスの一部に、第３の電極の
一例としてセンサ電極を設けた圧電トランスであり、そ
のセンサ電極からの出力によりフィードバックを行うも
のである。

【００２５】又、第１６の本発明（請求項１６記載の本
発明に対応）は、圧電効果により、１次側電極から入力
された電圧を昇圧して２次側電極から出力すると共に、
センサ電極から出力電圧に比例した検出電圧を出力する
圧電トランスと、周波数が可変である交流電圧を生成
し、前記交流電圧を所定レベルに増幅して、前記圧電ト
ランスに供給する圧電トランス駆動部と、前記圧電トラ
ンスの前記２次側電極からの出力電圧により駆動される
冷陰極管と、前記冷陰極管に流れる電流を電圧として検
出する抵抗器と、前記抵抗器により検出された電圧に基
づき、前記冷陰極管に流れる電流が所定値になるよう
に、前記圧電トランス駆動部から出力される前記交流電
圧の周波数を制御する発振制御回路と、前記冷陰極管の
点灯開始前において、前記センサ電極からの検出電圧に
基づき、前記発振制御回路を介して、前記圧電トランス
駆動部から出力される前記交流電圧の周波数を制御させ
ると共に、前記センサ電極からの検出電圧が所定値を超
えた場合、前記圧電トランス駆動部から出力される前記
交流電圧の周波数制御を停止させる過電圧保護回路とを
備えたことを特徴とする、圧電トランスを用いた冷陰極
管駆動装置である。

【００２６】又、第１７の本発明（請求項１７記載の本
発明に対応）は、上記圧電トランスは、圧電体の厚み方
向に分極構造を形成するように、互いに対向して配設さ
れた前記１次側電極および前記センサ電極、および前記
圧電体の長手方向に分極構造を形成するように配設され
た前記２次側電極を有し、前記１次側電極に印加された
入力電圧を昇圧して前記２次側電極から出力電圧を得る
と共に、前記センサ電極から出力電圧に比例した検出電
圧を得ることを特徴とする、上記第１６の本発明の圧電
トランスを用いた冷陰極管駆動装置である。

【００２７】又、第１８の本発明（請求項１８記載の本
発明に対応）は、上記圧電トランスは、圧電体の長手方
向における第１の部分領域において、厚み方向の一方の
表面に第１の電極が、前記厚み方向に前記第１の電極か
ら順に前記圧電体内部に第２の電極、第３の電極が、ま
た前記圧電体の前記一方の表面と対向する他方の表面に
第４の電極が、それぞれ対向し所定の間隔を開けて、且
つ前記圧電体の長手方向の一方の端面に近接して配設さ
れ、前記圧電体に厚み方向の分極構造を形成すると共
に、前記一方の端面に対向する他方の端面に第５の電極
が配設され、前記圧電体の長手方向における第２の部分
領域において、前記圧電体に長手方向の分極構造を形成
し、前記第１および第２の電極を前記１次側電極、前記
第３および第４の電極を前記センサ電極、また前記第５
の電極を前記２次側電極として、前記１次側電極に印加
された入力電圧を昇圧して前記２次側電極から出力電圧
を得ると共に、前記センサ電極から出力電圧に比例した
検出電圧を得ることを特徴とする、上記第１６の本発明
の圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置である。

【００２８】又、第１９の本発明（請求項１９記載の本
発明に対応）は、上記圧電トランス駆動部は、前記直流
電源が供給される１次巻線と、前記圧電トランスの１次
側電極に接続された２次巻線とを有し、前記交流電圧を
昇圧して前記圧電トランスに供給する電磁トランスと、
前記電磁トランスの１次巻線に供給される前記直流電源
をスイッチングして、前記圧電トランスに供給する前記
交流電圧の周波数を制御するスイッチング回路とを備え
た上記第１６から第１８の本発明のいずれか一の、圧電
トランスを用いた冷陰極管駆動装置である。

【００２９】又、第２０の本発明（請求項２０記載の本
発明に対応）は、上記電磁トランスは、第１および第２
の電磁トランスにより構成され、前記スイッチング回路
は、前記第１および第２の電磁トランスのそれぞれの１
次巻線に接続された第１および第２のスイッチングトラ
ンジスタを備え、前記第１および第２の電磁トランスに
より前記圧電トランスを直列又は並列駆動する上記第１
９の本発明の、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置
である。

【００３０】又、第２１の本発明（請求項２１記載の本
発明に対応）は、上記第１および第２の電磁トランスの
一方から前記圧電トランスに供給される交流電圧を基準
電圧とし、前記センサ電極からの検出電圧と前記基準電
圧との差分値に基づいて、前記圧電トランスを駆動する
上記第２０の本発明の、圧電トランスを用いた冷陰極管
駆動装置である。

【００３１】又、第２２の本発明（請求項２２記載の本
発明に対応）は、上記圧電トランスは、半波長が前記圧
電トランスの前記長手方向の長さに等しい交流電圧によ
り長手方向縦振動１次モードで駆動される上記第１７か
ら２１の本発明のいずれか一の、圧電トランスを用いた
冷陰極管駆動装置である。

【００３２】又、第２３の本発明（請求項２３記載の本
発明に対応）は、上記圧電トランスは、１波長が前記圧
電トランスの前記長手方向の長さに等しい交流電圧によ
り長手方向縦振動２次モードで駆動されることを特徴と
する上記第１７から１９の本発明の何れか一つの、圧電
トランスを用いた冷陰極管駆動装置である。

【００３３】又、第２４の本発明（請求項２４記載の本
発明に対応）は、上記発振制御回路は、前記冷陰極管の
点灯開始前は前記センサ電極からの検出電圧に基づい
て、前記冷陰極管の点灯開始後は前記抵抗器による検出
電圧に基づいて、前記可変発振回路から出力される前記
交流電圧の周波数を制御するように切替えるスイッチン
グ素子を備えた上記第１６から１８の本発明のいずれか
一つの、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置であ
る。

【００３４】又、第２５の本発明（請求項２５記載の本
発明に対応）は、上記圧電トランスの前記センサ電極に
は、抵抗器からなる分圧回路が接続され、前記分圧回路
の出力電圧を前記センサ電極からの検出電圧として用い
る上記第１６から第２０、および第２２から第２４の本
発明のいずれか一つの、圧電トランスを用いた冷陰極管
駆動装置である。

【００３５】又、第２６の本発明（請求項２６記載の本
発明に対応）は、上記センサ電極に接続される負荷は、
前記圧電トランスの出力容量と前記２次側電極に接続さ
れた負荷の関係と、互いに対向した前記センサ電極の対
間の容量と前記センサ電極に接続される負荷の関係とが
等しくなるように構成された上記第１６から１８の本発
明の何れか一つの、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動
装置である。

【００３６】又、第２７の本発明（請求項２７記載の本
発明に対応）は、上記センサ電極に接続される前記負荷
は、前記センサ電極対間の容量をＣｓ、前記圧電トラン
スの共振周波数をｆｄとすると、１／（２×π×ｆｄ×
Ｃｓ）で計算されるインピーダンスの少なくとも２倍の
抵抗値を有するように構成される上記第２６の本発明
の、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置である。

【００３７】上記構成によれば、冷陰極管駆動装置に用
いる圧電トランスを過電圧保護する際に、高圧ラインの
保護回路への引き回しを無くすと共に、圧電トランスの
不要振動による誤動作を防止することができ、小型、高
効率、高信頼性の駆動装置を実現することが可能にな
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００３９】（実施の形態１）図１は、本発明に係る圧
電トランスの第１の実施の形態の構造を示す斜視図であ
る。

【００４０】本実施の形態に用いる圧電トランスはＰＺ
Ｔ等の圧電性を示す圧電材料からなり、１次電極に印加
された電圧は昇圧比倍され２次側電極から取り出され
る。１は低インピーダンス部であり、１０１Ｕ、１０１
Ｄは１次側電極である。２は高インピーダンス部であ
り、２次側電極１０２の一方は、高インピーダンス部の
端面に設けられ、他方は、１次側電極１０１Ｄを共用す
る構成である。２次側電極１０２と、他方の２次側電極
（１次側電極１０１Ｄ）との間にセンサ電極１０３が形
成されている。この圧電トランスは図１に示す様に、低
インピーダンス部の上下主面に設けた１次側電極１０１
Ｕ、１０１Ｄ、さらに、圧電トランスの端面に設けた電
極１０２、センサ電極１０３から電気接続をとる。

【００４１】なお、高インピーダンス部に形成されたセ
ンサ電極１０３は圧電トランスの周りに帯状に形成され
ているが、厚み方向に相対する主面（１次側電極１０１
Ｕ、１０１Ｄが形成されている面と同じ面）あるいは幅
方向に相対する主面にのみ形成しても同様の効果を得る
ことが出来る。又、図１では、２次側電極の他方は、１
次側電極１０１Ｄと共用する構成となっているが、これ
に限らず、例えば、厚み方向に相対する主面の何れか一
方の面上であって、且つ、１次側電極とセンサ電極１０
３の間の位置に独立して形成しても良い。

【００４２】尚、本発明の第３の電極は、センサ電極に
対応する。以上のように構成された圧電トランスについ
て、以下その動作を説明する。

【００４３】本圧電トランスの共振周波数近傍の集中定
数近似等価回路は図２のようになる。図２において、Cd
１、Cd２はそれぞれ入力側、出力側の束縛容量Ｃｄ３は
センサ部の束縛容量、Ａ１（入力側）、Ａ２（出力側）
は力係数、Ａ３はセンサ部の力係数、mは等価質量、Cは
等価コンプライアンス、Rmは等価機械抵抗である。本実
施例の圧電トランスでは、力係数Ａ１はＡ２（Ａ３）よ
りも大きく、図２中の２つの等価理想変成器で昇圧され
る。さらに圧電トランスでは等価質量と等価コンプライ
アンスからなる直列共振回路を含むため、特に負荷抵抗
の値が大きい場合に出力電圧は変成器の変成比以上に大
きな値となる。また、センサ電極からの出力は、等価回
路においてＡ２の力係数で表される理想変成器の中間タ
ップからの出力で表される。

【００４４】次に、図１に示す圧電トランスを用いた駆
動回路を図３を用いて説明する。図３は本発明による圧
電インバータの基本構成を示すブロック図である。同図
において、４３は圧電トランス４０を駆動する交流駆動
信号を発生する可変発振回路である。可変発振回路４３
の出力は通常はパルス波形であり、波形整形回路４１に
より高周波成分を取り除かれて正弦波に近い交流信号に
変換される。波形整形回路４１の出力はドライブ回路４
２により圧電トランス４０を駆動するのに十分なレベル
に電圧増幅され、圧電トランス４０の１次側電極１０１
Ｕに入力される。圧電トランス４０の圧電効果により昇
圧された出力電圧は２次側電極１０２から取り出され
る。

【００４５】２次側電極１０２から出力された高圧電圧
は冷陰極蛍光管４７と帰還抵抗４８との直列回路に印加
される。また、センサ電極１０３からの出力は、過電圧
保護回路部５０に印加される。過電圧保護回路部５０は
分圧抵抗４９aの両端に発生する電圧と第１基準電圧Ｖ
ｒｅｆ１（設定電圧）とを比較するための比較回路４５
を有している。即ち、過電圧保護回路部５０は、冷陰極
蛍光管４７の点灯開始前において、圧電トランスの２次
側電極から出力される高圧電圧が設定電圧よりも高くな
るのを防ぐために、その比較結果を発振制御回路４４に
出力する構成である。発振制御回路４４は冷陰極管点灯
開始前は、比較回路４５からの出力に基づいて、過電流
保護の動作を行う。

【００４６】また、冷陰極蛍光管４７の点灯中は、冷陰
極管４７と帰還抵抗４８の直列回路に流れる電流によっ
て帰還抵抗４８の両端に発生する電圧が比較回路４６に
印加され、比較回路４６の出力は発振制御回路４４に印
加され、冷陰極蛍光管４７にほぼ一定の電流が流れるよ
うに発振制御回路４４、可変発振回路４３を制御する。

【００４７】即ち、発振制御回路４４は冷陰極管点灯開
始前は、比較回路４５からの出力に基づいて動作し、点
灯中は、比較回路４６からの出力に基づいて動作する。

【００４８】以上のように構成された圧電インバータに
ついて、その動作を図４をもちいて説明を行う。図４
（ａ）、（ｂ）は圧電トランスの動作特性を示してお
り、横軸は周波数、縦軸は昇圧比を示している。図４
(a)は本実施例の圧電トランスの冷陰極管点灯状態での
動作特性を表す。また、図４(b)は本実施例の圧電トラ
ンスの冷陰極管点灯前での動作特性を示す。Ｔ１は圧電
トランスの出力特性、Ｓ１はセンサ電極の出力特性を表
す。センサ電極の出力は２次側出力のおよそ０.６倍程
度であり、共振周波数、曲線の傾き等は圧電トランスの
出力特性とほぼ一致している。

【００４９】図３に示された駆動ブロックにおいて、点
灯開始前の初期状態では冷陰極管に印加される電圧は、
図４(b)の曲線Ｔ１の電圧に対応した高い電圧である。
さらに、順次駆動周波数を下げて出力電圧を増大させて
いき、冷陰極管の点灯電圧で冷陰極管が点灯する。この
とき、センサ電極からの出力はＳ１の曲線での電圧に対
応した電圧となる。冷陰極管が点灯すると、圧電トラン
スの動作特性曲線は図４(a)の曲線に移り、所定の管電
流となるように制御が行われる。

【００５０】このとき、冷陰極管が点灯開始電圧になっ
ても点灯を行わなかった場合、圧電トランスの負荷は見
かけ上無限大となり、駆動周波数が下がることで、図４
(b)の曲線Ｔ１の周波数に対応した電圧が出力となって
現れてくる。そこで、点灯開始時は曲線Ｓ１に対応した
センサ電極からの出力電圧を検出し、設定電圧とを比較
回路４５で比較を行う。センサ電極からの出力電圧が設
定値になるまでは駆動周波数下げ、出力電圧を増大させ
る。しかし、出力電圧が設定値になると電圧比較回路４
５の出力により、周波数制御回路４４で周波数の挿引を
やめ、駆動周波数をその電圧値でのものに固定する。

【００５１】また、過電圧保護回路部５０は冷陰極管点
灯時には停止し、管電流制御回路により動作が行われ
る。尚、管電流制御回路は、図３中の、比較回路４６及
び帰還抵抗４８に対応する。

【００５２】なお、本実施の形態では、２次側電極は矩
型板の端面に形成されているが、端面近傍に形成しても
よい。

【００５３】また、本実施の形態では、圧電トランスは
ＰＺＴなどの圧電セラミックを用いて形成したが、圧電
性を示す材料であれば、LiNbO3などのような単結晶材料
を用いても同様の特性を得ることができる。

【００５４】また、センサ電極についても、圧電トラン
スの中央部付近に形成したが、λ/2振動モードを用いる
場合、圧電トランスの長さをＬとしたとき、圧電トラン
スの中心部からＬ/8以内の範囲に形成することで（図１
７参照）、電極取り出しの際、圧電トランスの振動を阻
害せず、かつセンサ電極の出力電圧値を小さくできると
いう効果も得られる。さらに、λ振動モードを用いる場
合には、圧電トランスの長さをＬとしたとき、発電部の
中心からＬ/8以内の範囲に形成することで（図１８参
照）、電極取り出しの際、圧電トランスの振動を阻害し
ない。また、駆動部と発電部の境界と発電部の中心との
間にセンサ電極を形成することでセンサ電極の出力電圧
値を小さくできる。

【００５５】また、本発明では他の圧電トランスの構造
においても２次電極の間にセンサ電極を形成することに
より、センサ出力を得ることもできる。この場合も同様
の効果を得ることができる。

【００５６】また、実施例の圧電トランスの場合、セン
サ出力を必要としないときは、センサ電極からの出力を
圧電トランスの出力電圧制御にもちいたり、電圧の異な
った出力を必要な場合の出力として取り出すこともでき
る。

【００５７】本実施の形態によれば、従来に比べて低い
電圧で過電圧保護を行うことが出来る。

【００５８】（実施の形態２）図５は、本発明に係る圧
電トランスの第２の実施の形態の構造を示す斜視図であ
る。

【００５９】本実施の形態に用いる圧電トランスはＰＺ
Ｔ等の圧電性を示す圧電材料からなり、１次電極に印加
された電圧は昇圧比倍され２次側電極から取り出され
る。１は低インピーダンス部であり、１０１Ｕ、１０１
Ｄは１次側電極である。２は高インピーダンス部であ
り、１０２は２次側電極である。また、３はセンサ部で
あり、５０３Ｕ、５０３Ｄはセンサ電極である。この圧
電トランスは図５に示す様に、低インピーダンス部の上
下主面に設けた１次側電極１０１Ｕ、１０１Ｄ、さら
に、圧電トランスの端面に設けた電極１０２、センサ電
極５０３Ｕ、５０３Ｄから電気接続をとる。

【００６０】本実施の形態において、実施の形態１と異
なる点は、センサ電極を圧電トランスの駆動部を長手方
向の端面から後退させた領域に形成し、振動エネルギー
の取り出しをk31の振動を用いて行う点である。このよ
うにk31の振動を用いることで、振動エネルギーを機械
エネルギーに変換する割合を小さくし、センサ電極から
の出力による圧電トランスの効率の低下を防ぐことがで
きる。また、低インピーダンス部と分極方向が同じか、
または逆向きであるので、分極が容易に行えるという利
点もある。

【００６１】本圧電トランスの共振周波数近傍の集中定
数近似等価回路は図６のようになる。図６において、Cd
１、Cd２はそれぞれ入力側、出力側の束縛容量、Cd３は
センサ部の束縛容量であり、Ａ１（入力側）、Ａ２（出
力側）、Ａ３（センサ部）は力係数、mは等価質量、Cは
等価コンプライアンス、Rmは等価機械抵抗である。本実
施例の圧電トランスでは力係数Ａ１はＡ２、Ａ３よりも
大きく、図６中の３つの等価理想変成器で昇圧される。
さらに圧電トランスでは等価質量と等価コンプライアン
スからなる直列共振回路を含むため、特に負荷抵抗の値
が大きい場合に出力電圧、センサ電圧は変成器の変成比
以上に大きな値となる（以下の実施の形態も同様であ
る）。

【００６２】ここで、実施の形態１の等価回路と異なる
点はセンサ部の出力が単独の理想変成器で表されている
点である。その結果、出力との相関が小さく、任意の出
力が得やすい。

【００６３】また、センサ電極は圧電トランスの長手方
向の主面の端面付近に形成したが、λ振動モードを用い
る場合、センサ電極を１次電極と２次電極の間に形成す
る方が望ましい。この場合、λ振動モードの励振が端面
付近に形成するよりも行いやすいという効果も得られ
る。

【００６４】なお、本実施の形態では圧電トランスの材
料としてＰＺＴなどの圧電セラミックを使用したが、圧
電性を示す材料であれば、LiNbO3などのような単結晶で
も同様の効果を得ることができる。

【００６５】さらに、図７（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、λ振動モードを用いる場合には、圧電トランスの駆
動部の中心付近の領域に形成する。このようにセンサ電
極を形成することにより、図８に示すように、振動の節
から電極取り出しを行えるため、電極取り出しの際、圧
電トランスの振動を阻害しない。さらに、図９に示すよ
うに、λ/2振動モードを用いる場合、圧電トランスの長
手方向の中心の付近の領域に形成する。このようにセン
サ電極を形成することにより、図１０に示すように、振
動の節から電極取り出しを行えるため、電極取り出しの
際、圧電トランスの振動を阻害しない。

【００６６】さらに、センサ部を積層構造としても同様
の効果を得ることができる。また、センサ電極のどちら
か一方の電極を１次側電極の一方と共通とすることもで
きる。

【００６７】また、本発明では他の圧電トランスの構造
においてもk31の振動によりセンサ出力が得られるよう
にセンサ部を形成することもできる。この場合も同様の
効果を得ることができる。

【００６８】また、実施例の圧電トランスの場合、セン
サ出力を必要としないときは、センサ電極からの出力を
圧電トランスの出力電圧制御にもちいたり、電圧の異な
った出力を必要な場合の出力として取り出すこともでき
る。

【００６９】（実施の形態３）図１１（ａ）は、本発明
に係る圧電トランスの第３の実施の形態の構造を示す斜
視図であり、図１１(b)は同圧電トランスを上面側から
見た平面図である。

【００７０】本実施の形態に用いる圧電トランスはＰＺ
Ｔ等の圧電性を示す圧電材料からなり、１次電極に印加
された電圧は昇圧比倍され２次側電極から取り出され
る。低インピーダンス部は、１０１Ｕ、１０１Ｄは１次
側電極で構成されている。また、高インピーダンス部
は、２次側電極１０２と一方の１次側電極で構成され、
２次側電極１０２は高インピーダンス部の端面に設けら
れている。また、１１３Ｕ、１１３Ｄはセンサ電極であ
る。この圧電トランスは図１１に示す様に、低インピー
ダンス部の上下主面に設けた１次側電極１０１Ｕ、１０
１Ｄ、さらに、圧電トランスの端面に設けた電極１０
２、センサ電極１０３Ｕ、１０３Ｄから電気接続をと
る。

【００７１】本実施の形態において、実施の形態２と異
なる点は、センサ電極を圧電トランスの幅方向の主面に
形成し、振動の取り出しをk31''の振動を用いて行う点
である。本実施の形態のように駆動部の振動とセンサ部
での振動、さらに発電部の振動をそれぞれ変えてやるこ
とにより、入力に対するセンサ部での昇圧比、出力部で
の昇圧比をそれぞれ任意に変えてやることができるなど
の利点を有する。

【００７２】なお、本実施の形態では圧電トランスの材
料としてＰＺＴなどの圧電セラミックを使用したが、圧
電性を示す材料であれば、LiNbO3などのような単結晶で
も同様の効果を得ることができる。

【００７３】また、センサ電極は幅方向の主面にのみ形
成したが、図１２に示すように、厚み方向の一方の主面
に、センサ電極１１４Ｕをくし状に形成し、電極１０１
Ｕと電極を共通にすることでも同様の効果を得ることが
出来る。また、上記構成では、センサ電極の一方を一次
電極１０１Ｕと共通の構成としたが、これに限らず例え
ば、図１３に示す様に、別のくし状の電極１１４Ｄを形
成することでも同様の効果を得られる。

【００７４】また、センサ電極は圧電トランスの長手方
向の端面付近に形成したが、λ振動モードを用いる場
合、センサ電極を１次電極と２次電極の間に形成する方
が望ましい。この場合、端面付近にセンサ電極を形成し
たときよりもλ振動モードの励振がされやすいという効
果も得られる。

【００７５】また、本発明では他の圧電トランスの構造
においてもk31''の振動によりセンサ出力が得られるよ
うにセンサ部を形成することもできる。この場合も同様
の効果を得ることができる。

【００７６】また、実施例の圧電トランスの場合、セン
サ出力を必要としないときは、センサ電極からの出力を
圧電トランスの出力電圧制御にもちいたり、電圧の異な
った出力を必要な場合の出力として取り出すこともでき
る。

【００７７】（実施の形態４）図１４（ａ）は、本発明
に係る圧電トランスの第４の実施の形態の構成を示す斜
視図であり、図１４(b)は同圧電トランスの厚み方向の
断面図である。

【００７８】本実施の形態に用いる圧電トランスはＰＺ
Ｔ等の圧電性を示す圧電材料からなり、１次電極に印加
された電圧は昇圧比倍され２次側電極から取り出され
る。低インピーダンス部は、１次側電極１２１Ｕ、１２
１Ｄで構成され、圧電体と内部電極を交互に積層されて
いる。また、高インピーダンス部は、２次側電極１２２
と一方の１次側電極１２１Ｄで構成され、２次側電極１
２２は高インピーダンス部の端面に設けられている。ま
た、低インピーダンス部の厚み方向の一部に設けた１２
３Ｄはセンサ電極の内の一方の電極である。尚、センサ
電極の他方の電極は、１次側電極１２１Ｕと共用してい
る。この圧電トランスは、低インピーダンス部の積層さ
れた１次側電極１２１Ｕ、１２１Ｄ、さらに、圧電トラ
ンスの端面に設けた２次電極１２２、センサ電極１２３
Ｄから電気接続をとる。

【００７９】本実施の形態において、実施の形態２と異
なる点は、１次電極が積層されていること、センサ電極
が、圧電体１０９の厚み方向に垂直な主面の一部に、１
次電極と平行に形成されており、長手方向の振動に対し
て、振動に影響を与えない様に形成されている点であ
る。

【００８０】１次電極からの電気エネルギーが機械振動
に変換されて振動を行うが、センサ電極を形成した部分
は圧電性を示すが、１次電極から見ると等価回路で示さ
れるように負荷となる。そのため、圧電トランスの駆動
部をできるだけ大きくする方が、効率の低下を防ぐこと
ができる。その結果、出力電圧の過電圧保護だけでな
く、変換効率をセンサ電極により低下することを防ぐこ
とができる。

【００８１】なお、本実施の形態では圧電トランスの材
料としてＰＺＴなどの圧電セラミックを使用したが、圧
電性を示す材料であれば、LiNbO3などのような単結晶で
も同様の特性を得ることができる。

【００８２】また、図１４では、センサ電極１２３Ｄを
長手方向の主面に１次電極と同じサイズで形成を行った
が、図１５に示すように厚み方向の主面の一部にセンサ
電極２２１Ｕを形成し、他の部分を１次電極２３１Ｕと
して用いても同様の効果を得ることが出来る。この構成
において、低インピーダンス部は、一次側電極２３１Ｕ
と２３２Ｄで構成され、圧電体と内部電極が交互に積層
されている。この場合、さらに１次電極での希望モード
の励振に対して振動を阻害しにくい等の利点もあり、効
果は大きい。

【００８３】また、本実施例では積層された低インピー
ダンス部の１層の厚みとセンサ電極部の１層の厚みを同
じにしたが、低インピーダンス部の圧電層１層の厚みと
センサ部の圧電層１層の厚みをかえてもよい。さらに、
センサ部を積層とすることもできる。

【００８４】なお、本実施の形態ではセンサ電極の一方
の電極を１次電極と共通にしたが、図１６に示すように
絶縁層を介して、センサ部を構成し、独立にセンサ電極
を形成しても同様の効果を得ることができる。

【００８５】また、実施例の圧電トランスの場合、セン
サ出力を必要としないときは、センサ電極からの出力を
圧電トランスの出力電圧制御にもちいたり、電圧の異な
った出力を必要な場合の出力として取り出すこともでき
る。

【００８６】また、本発明では他の圧電トランスの構造
においても積層された１次電極の厚み方向の一部にセン
サ部を形成することもできる。この場合も同様の効果を
得ることができる。

【００８７】以上詳述した如く、本発明の圧電トランス
では、センサ電極を設けたことで出力端開放時における
過電圧保護を比較的低い電圧で行うことが可能となる。
さらに、本発明の駆動方法によれば、信頼性が高く、し
かも小型の圧電インバータとなり、実用的上その効果は
非常に大きい。

【００８８】以上述べたところから明らかなように本発
明は、従来に比べて低い電圧で過電圧保護を行うことが
出来るという長所を有する。

【００８９】上記実施の形態では、圧電トランスの１次
および２次側電極とは別個に設けたセンサ電極を用い
て、圧電トランスの過電圧制御を行うことで、低電圧で
圧電トランスの出力電圧を制御する場合について説明し
た。しかし、このように、センサ電極を用いた場合、圧
電トランスの振動をセンサ電極により検出し過電圧制御
を行うため、不要振動をできるだけ励振しないで駆動を
行う必要があり、誤った駆動を行うと誤動作の原因とな
る恐れがある。

【００９０】したがって、本発明の目的は、圧電トラン
スを過電圧保護する際に、高圧ラインの保護回路への引
き回しを無くすと共に、圧電トランスの不要振動による
誤動作を防止し、小型で、効率が高く、信頼性の高い、
圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置を提供すること
にある。

【００９１】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。

【００９２】（第Ｂ１の実施形態）図１９は、本発明の
第Ｂ１の実施形態による圧電トランスを用いた冷陰極管
駆動装置の構成を示すブロック図である。ここで、図１
９に示す冷陰極管駆動装置について説明する前に、それ
に用いる圧電トランスの構造および等価回路について、
図２０および図２１を参照して説明する。

【００９３】図２０（ａ）および図２０（ｂ）はそれぞ
れ、本実施形態に用いる圧電トランスの構造を示す斜視
図および正面図である。

【００９４】本実施形態に用いる圧電トランスは、ＰＺ
Ｔ等の圧電性を示す圧電材料からなり、１次側電極に印
加された電圧は昇圧比倍されて２次側電極から取り出さ
れる。図２０において、１０２４はセンサ部である。１
０２５は、圧電トランスの厚み方向Ａに分極構造を有す
る低インピーダンス部であり、１０２１Ｕ、１０２１Ｄ
は互いに対向した１次側電極の対である。１０２６は、
圧電トランスの長手方向Ｂに分極構造を有する高インピ
ーダンス部であり、１０２２は２次側電極であり、高イ
ンピーダンス部１０２６の端面に設けられる。また、１
０２３Ｕ、１０２３Ｄは、低インピーダンス部１０２５
の厚み方向の一部に設けられ、１次側電極１０２１Ｕ、
１０２１Ｄに対向すると共に、互いに対向したセンサ電
極の対である。センサ電極１０２３Ｕと１次側電極１０
２１Ｕはそれぞれ、センサ電極１０２３Ｄと１次側電極
１０２１Ｄに対する電圧基準電極として共通接続されて
いる。

【００９５】尚、図２０に示す圧電トランスの場合、２
次側電極のもう一方は、１次側電極１０２１Ｕ又は、セ
ンサ電極１０２３Ｕと共用する構成となっている。

【００９６】この圧電トランスは、図２０に示すよう
に、低インピーダンス部１０２５の厚み方向に設けた１
次側電極１０２１Ｕ、１０２１Ｄに入力電圧が印加さ
れ、高インピーダンス部１０２６の長手方向端面に設け
た２次側電極１０２２から昇圧された出力電圧が取り出
されると共に、低インピーダンス部１０２５の厚み方向
に設けたセンサ電極１０２３Ｕ、２３Dから出力電圧に
比例した電圧が取り出される。

【００９７】次に、以上のように構成された圧電トラン
スの等価回路について説明する。

【００９８】図２１は、本実施形態で用いる圧電トラン
スの共振周波数近傍の集中定数近似等価回路である。図
２１において、Ｃｄ１、Ｃｄ２はそれぞれ入力側、出力
側の束縛容量、Ｃｓはセンサ部の束縛容量、Ａ１（入力
側）、Ａ２ （出力側）は力係数、Ａｓはセンサ部の力
係数、ｍは等価質量、Ｃは等価コンプライアンス、Ｒｍ
は等価機械抵抗である。

【００９９】本実施形態の圧電トランスでは、力係数Ａ
１はＡ２（およびＡｓ）よりも大きく、この２つの力係
数Ａ１とＡ２を有する等価理想変成器で昇圧を行う。ま
た、圧電トランスでは、等価質量ｍと等価コンプライア
ンスＣからなる直列共振回路を含むため、特に負荷抵抗
の値が大きい場合に、出力電圧は変成器の変成比以上に
大きな値となる。

【０１００】次に、図２０に示す圧電トランスを用いた
冷陰極管駆動装置について、図１９を用いて説明する。
図１９において、１０１１は圧電トランス１０２０を駆
動する圧電トランス駆動部であり、圧電トランス駆動部
１０１１は、周波数が可変である交流信号を発生する可
変発振回路１１１３と、可変発振回路１１１３の出力で
あるパルス状の交流信号から、高周波成分を取り除いて
正弦波に近い交流信号に変換する波形整形回路１１１１
と、波形整形回路１１１１の出力を、圧電トランス１０
２０を駆動するのに十分なレベルにまで電圧増幅し、圧
電トランス１０２０の１次側電極１０２１Ｄに印加する
駆動回路１１１２とからなる。圧電トランス１０２０の
圧電効果により昇圧された出力電圧は、２次側電極１０
２２から取り出される。ここで、圧電トランス１０２０
の１次側電極１０２１Ｕとセンサ電極１０２３Ｕは接地
電位に接続されている。

【０１０１】２次側電極１０２２から出力された高電圧
は、冷陰極管１０１７と帰還抵抗１０１８とからなる直
列回路に印加される。また、センサ電極１０２３Ｄから
の出力は、過電圧保護回路１０１０に印加される。過電
圧保護回路１０１０では、分圧抵抗１０１９ａと１０１
９ｂからなる分圧回路が、圧電トランス１０２０の２次
側電極１０２２から出力された高電圧を分圧し、比較回
路１０１５が、分圧回路で分圧した電圧と設定値Ｖｒｅ
ｆ１とを比較し誤差電圧を出力する。比較回路１０１５
からの誤差電圧は発振制御回路１０１４に印加され、発
振制御回路１０１４は、圧電トランス１０２０の２次側
電極１０２２から出力される高電圧がＶｒｅｆ１×（分
圧抵抗１０１９ａの抵抗値＋分圧抵抗１０１９ｂの抵抗
値）／分圧抵抗１０１９ａの抵抗値に等しくなるように
可変発振回路１１１３を制御する。なお、発振制御回路
１０１４は、冷陰極管１０１７が点灯している時は、過
電圧保護回路１０１０からの出力を受け付けない。

【０１０２】また、冷陰極管１０１７と帰還抵抗１０１
８とからなる直列回路に流れる電流によって帰還抵抗１
０１８の両端に発生する電圧（電流検出値）が比較回路
１０１６に印加され、比較回路１０１６により、電流検
出値と設定値Ｖｒｅｆ２とが比較され誤差電圧が出力さ
れる。比較回路１０１６からの誤差電圧は発振制御回路
１０１４に印加され、冷陰極管１０１７にほぼ一定の電
流が流れるように、発振制御回路１０１４を介して可変
発振回路１１１３が制御される。

【０１０３】このように、発振制御回路１０１４は、図
示しないがスイッチング素子等からなる切替手段を備
え、これにより、冷陰極管１０１７の点灯開始前は、比
較回路１０１５からの出力に基づいて制御動作を行い、
点灯開始後は、比較回路１０１５からの出力による制御
動作から、比較回路１０１６からの出力に基づく制御動
作に切替える。

【０１０４】次に、以上のように構成された蛍光管駆動
装置の動作について、図２２を参照して説明する。図２
２は、圧電トランス１０２０の動作特性を示しており、
横軸は周波数、縦軸は昇圧比を示している。図２２
（ａ）は、圧電トランス１０２０の冷陰極管点灯状態で
の動作特性を示し、図２２（ｂ）は、圧電トランス１０
２０の冷陰極管点灯前での動作特性を示す。図２２にお
いて、Ｔ１は、圧電トランスの１次側電極１０２１Ｄと
２次電極１０２２間での昇圧比を表し、Ｓ１は、１次側
電極１０２１Ｄとセンサ電極１０２３Ｄ間での昇圧比を
表す曲線である。センサ電極１０２３Ｄの出力は、１次
側電極１０２１Ｄの入力電圧のおよそ０．４倍程度であ
り、曲線Ｓ１における共振周波数、曲線の傾き等は、曲
線Ｔ１のそれらとほぼ一致している。

【０１０５】冷陰極管１０１７の点灯開始前である起動
時に冷陰極管１０１７に印加される電圧は、図２２
（ｂ）の曲線Ｔ１が示す昇圧比に対応した高い電圧とな
る。まず、昇圧比のピークとなる周波数より高い周波数
ｆｓに起動時の駆動周波数を設定する。入力電圧と昇圧
比に対応した出力電圧Ｖｓｔが、圧電トランス１０２０
の２次側電極１０２２から出力される。出力電圧が所望
の電圧Ｖｏｔ（冷陰極管１０１７の点灯電圧）となるま
で、順次駆動周波数を下げて出力電圧を増大させてい
く。圧電トランス１０２０の出力電圧が、冷陰極蛍光管
１０１７の点灯電圧Ｖｏｔ（駆動周波数がｆｏ）に達し
たとき、冷陰極管１０１７が点灯を開始する。このと
き、センサ電極１０２３Ｄからの出力は、曲線Ｓ１が示
す昇圧比に対応した電圧Ｖｏｓとなる。

【０１０６】冷陰極管１０１７が点灯すると、圧電トラ
ンス１０２０の動作特性は、図２２（ｂ）から図２２
（ａ）に示す昇圧比曲線に移り、その後、冷陰極管１０
１７に所定の電流が流れるように駆動制御が行われる。
また、冷陰極管１０１７の点灯により、圧電トランス１
０２０の１次側電極１０２１Ｄと２次側電極１０２２間
での昇圧比Ｔ１が低下するとともに、１次側電極１０２
１Ｄとセンサ電極１０２３Ｄ間での昇圧比Ｓ１も同様に
低下し、昇圧比Ｔ１とＳ１の比は、冷陰極管１０１７の
点灯前と後でほぼ一定に保たれている。

【０１０７】冷陰極管１０１７が点灯する前は、圧電ト
ランス１０２０の出力負荷は無限大に近い状態にあるた
め、圧電トランス１０２０は高い出力電圧を発生しやす
く、高い昇圧比が得られる。しかしながら、冷陰極管１
０１７が点灯すると、圧電トランス１０２０の出力負荷
は、無限大から数百ｋΩ程度と小さくなるため、圧電ト
ランス１０２０の振動幅は点灯開始前と比べて小さくな
る。それにともない、Ｔ１およびＳ１が小さくなる。つ
まり、２次側電極１０２２からの高電圧出力に比例した
センサ電極１０２３Ｄからの低電圧を検出することで、
圧電トランス１０２０の出力における過電圧保護を行う
ことができる。

【０１０８】このとき、冷陰極管１０１７が点灯開始電
圧Ｖｏｔになっても点灯を行わなかった場合、圧電トラ
ンス１０２０の負荷は見かけ上無限大となり、駆動周波
数が下がることで、図２２（ｂ）の曲線Ｔ１の周波数に
対応した高電圧が出力となって現れてくる。そこで、曲
線Ｓ１に対応したセンサ電極１０２３Ｄからの出力電圧
を分圧抵抗１０１９ａ、１０１９ｂにより検出し、その
電圧値と、２次側電極１０２２での点灯開始電圧Ｖｏｔ
に相当する設定値Ｖｒｅｆ１とを比較回路１０１５で比
較する。センサ電極１０２３Ｄからの出力電圧を分圧し
た電圧値が設定値Ｖｒｅｆ１に達するまでは駆動周波数
を下げ、出力電圧を増大させる。しかし、センサ電極１
０２３Ｄからの出力電圧の分圧値が設定値Ｖｒｅｆ１に
達すると、比較回路１０１５が、周波数制御回路１４を
介して、可変発振回路１３での周波数の挿引を停止し、
駆動周波数を固定する。

【０１０９】また、過電圧保護回路１０１０は、冷陰極
管１０１７の点灯時にはその動作を停止し、帰還抵抗１
０１８と比較回路１０１６とからなる電流制御回路のみ
が動作する。

【０１１０】このように、本実施形態によれば、センサ
電極１０２３Ｄにより、圧電トランス１０２０の１次側
電極に印加される入力電圧の約０．４倍と小さく、２次
側電極から得られる出力電圧に比例する電圧を検出し
て、過電圧保護回路に供給することで、従来のように高
電圧をフィードバックする必要がなくなるので、高圧ラ
インの引き回しや回路基板上での沿面距離を考慮する必
要がなくなり、浮遊容量による過電圧保護回路の誤動作
を防止すると共に、駆動装置を小型化することができ
る。

【０１１１】また、冷陰極管の点灯開始前に、圧電トラ
ンスの昇圧比を大きくするために、抵抗値の大きな分圧
抵抗を圧電トランスの２次側電極に接続する必要もなく
なり、抵抗値のバラツキ、基板との寄生容量等の影響に
よる誤動作を防止することができる。

【０１１２】なお、本実施形態では、圧電トランスはＰ
ＺＴなどの圧電セラミックを用いて形成したが、圧電性
を示す材料であれば、ＬｉＮｂO3などのような単結晶材
料を用いても同様の特性を得ることができる。

【０１１３】また、出力電圧に比例した低電圧を出力す
る電極が、センサ電極として、１次および２次側電極と
は別個に構成されている圧電トランスであれば、他の構
造のものでも同様の効果を得ることができる（図１、
５、７（ａ）、７（ｂ）、９、及び図１１（ａ）〜１４
（ｂ）参照）。

【０１１４】（第Ｂ２の実施形態）図２３は、本発明の
第Ｂ２の実施形態による圧電トランスを用いた冷陰極管
駆動装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に
用いる圧電トランスは、第Ｂ１の実施形態と同様に、１
次側電極および２次側電極とは別個にセンサ電極を有す
るものであり、その構造（図２０）、共振周波数近傍の
集中定数近似等価回路（図２１）、および動作特性（図
２２）についても、第Ｂ１の実施形態と同様であるので
説明を省略する。なお、本実施形態と第Ｂ１の実施形態
とは、圧電トランス１０２０の駆動方法、および過電圧
保護回路の構成が異なっている。

【０１１５】図２３において、圧電トランス１０２０の
１次側電極１０２１Ｕとセンサ電極１０２３Ｕに、駆動
回路１１１２から第１の交流電圧Ｖ１が印加されると共
に、１次側電極１０２１Ｄには、駆動回路１１１２から
第２の交流電圧Ｖ２が印加される。交流信号Ｖ１とＶ２
がそれぞれ１次側電極１０２１Ｕと１０２１Ｄに印加さ
れると、第Ｂ１の実施形態と同様にして、２次側電極か
ら高電圧が出力される。

【０１１６】２次側電極１０２２から出力された高電圧
は、冷陰極管１０１７と帰還抵抗１０１８とからなる直
列回路に印加される。また、センサ電極１０２３Ｄから
の出力Ｖｓと、センサ電極１０２３Ｄと対向して対をな
すセンサ電極１０２３Ｕに印加される電圧、すなわち圧
電トランス１０２０への入力電圧Ｖ１とが、過電圧保護
回路１０５０の差分回路１０５６に印加される。ここ
で、入力電圧Ｖ１をセンサ電極からの出力Ｖｓに対する
基準電圧としている。過電圧保護回路１０５０において
は、差分回路１０５６により、センサ電極１０２３Ｕに
印加される電圧Ｖ１とセンサ電極１０２３Ｄからの出力
電圧Ｖｓの差分値が出力され、比較回路１０５５によ
り、その差分値と設定値Ｖｒｅｆ１とが比較され誤差電
圧が出力される。比較回路１０５５からの出力は発振制
御回路１０１４に印加され、圧電トランス１０２０の２
次側電極１０２２から出力される高電圧が設定電圧より
も高くなるのを防止するように、発振制御回路１０１４
を介して、可変発振回路１１１３が制御される。

【０１１７】また、冷陰極管１０１７と帰還抵抗１０１
８とからなる直列回路に流れる電流によって帰還抵抗１
０１８の両端に発生する電圧（電流検出値）が比較回路
１０１６に印加され、比較回路１０１６により、電流検
出値と設定値Ｖｒｅｆ２とが比較され誤差電圧が出力さ
れる。比較回路１０１６からの出力は発振制御回路１０
１４に印加され、冷陰極管１０１７にほぼ一定の電流が
流れるように、発振制御回路１０１４を介して可変発振
回路１１１３が制御される。

【０１１８】このように、発振制御回路１０１４は、図
示しないがスイッチング素子等からなる切替手段を備
え、これにより、冷陰極管１０１７の点灯開始前は、比
較回路１０５５からの出力に基づいて制御動作を行い、
点灯開始後は、比較回路１０５５からの出力による制御
動作から、比較回路１０１６からの出力に基づく制御動
作に切替える。

【０１１９】前述したように、本実施形態と第Ｂ１の実
施形態とは、過電圧保護回路の構成が異なり、本実施形
態の場合、差分回路１０５６により、センサ電極１０２
３Ｄからの出力と、センサ電極１０２３Ｕに印加される
電圧、すなわち圧電トランス１０２０への入力電圧との
差分値を検出し、それにより過電圧保護を行う。なお、
センサ電極１０２３Ｄと１０２３Ｕの間に発生する電圧
レベルが小さい場合は、必要に応じて増幅回路により検
出電圧を増幅することもできる。

【０１２０】なお、本実施形態では、圧電トランスはＰ
ＺＴなどの圧電セラミックを用いて形成したが、圧電性
を示す材料であれば、ＬｉＮｂO3などのような単結晶材
料を用いても同様の特性を得ることができる。

【０１２１】また、出力電圧に比例した低電圧を出力す
る電極が、センサ電極として、１次および２次側電極と
は別個に構成されている圧電トランスであれば、他の構
造のものでも同様の効果を得ることができる。

【０１２２】（第Ｂ３の実施形態）図２４は、本発明の
第Ｂ３の実施形態による圧電トランスを用いた冷陰極管
駆動装置の一部、すなわち圧電トランス駆動部１０１１
周辺の構成を示すブロック図である。本実施形態に用い
る圧電トランスは、第Ｂ１の実施形態と同様に、１次側
電極および２次側電極とは別個にセンサ電極を有するも
のであり、その構造（図２０）、共振周波数近傍の集中
定数近似等価回路（図２１）、および動作特性（図２
２）についても、第Ｂ１の実施形態と同様であるので説
明を省略する。

【０１２３】図２４において、入力端子１０６５には、
直流電源（図示省略）が接続されるとともに、コンデン
サ１０６１が接続されている。そして、電圧増幅を行う
ための電磁トランス１０６２ａ、１０６２ｂの１次巻線
１０６２ａ−１、１０６２ｂ−１と、それぞれ、スイッ
チング回路を構成するスイッチングトランジスタ１０６
３ａ、１０６３ｂとが接続されてなる２つの直列回路
が、コンデンサ１０６１に対して並列に接続されてい
る。

【０１２４】圧電トランス１０２０において、一方の１
次側電極１０２１Ｕと一方のセンサ電極２３Uとが接地
され、他方の１次側電極１０２１Ｄが、電磁トランス１
０６２ｂの２次巻線１０６２ｂ−２の一方の端子と接続
されている。電磁トランス１０６２ｂの２次巻線１０６
２ｂ−２の他方の端子は、もう一つの電磁トランス１０
６２ａの２次巻線１０６２ａ−２の一方の端子と接続さ
れ、その他方の端子は接地されている。

【０１２５】上記のような圧電トランス駆動部１０１１
の構成により、電磁トランス１０６２ａ、１０６２ｂの
１次巻線１０６２ａ−１、１０６２ｂ−１に供給される
直流電源が、発振制御回路１０１４からの制御信号に基
づき、スイッチングトランジスタ１０６３ａ、１０６３
ｂにより所定の周波数でスイッチングされ、それぞれ、
電磁トランス１０６２ａ、１０６２ｂの直列接続された
２次巻線１０６２ａ−２と１０６２ｂ−２に昇圧された
交流電圧が発生し、これにより圧電トランス１０２０が
直列駆動される。

【０１２６】圧電トランスの２次側電極１０２２は、負
荷１０６０（例えば、冷陰極管）と帰還抵抗１０６４と
からなる直列回路に接続され、この直列回路に流れる電
流により帰還抵抗１０６４に発生する電圧は、電流検出
値として、図１９または図２３に示すような発振制御回
路１０１４に送られる。

【０１２７】また、センサ電極１０２３Ｄは、分圧抵抗
１０１９ａと１０１９ｂとからなる分圧回路に接続さ
れ、分圧抵抗１０１９ａにかかる電圧は、図１９または
図２３に示す過電圧保護回路に送られる。

【０１２８】ここで、スイッチングトランジスタ１０６
３ａ、１０６３ｂのオン／オフの周波数は、発振制御回
路１０１４からの制御信号により、半波長が圧電トラン
ス１０２０の全長と等しくなるような長手方向縦振動１
次モードの近傍の周波数に設定される。

【０１２９】図２５に、圧電体１０２９に相当する振動
子１０７１を長手方向縦振動１次モードで動作させた場
合の変位分布と応力分布を示す。ここで、電磁トランス
１０６２ａの２次巻線１０６２ａ−２のインダクタと、
電磁トランス１０６２ｂの２次巻線１０６２ｂ−２のイ
ンダクタと、圧電トランス１０２０の１次側電極１０２
１Ｕと１０２１Ｄの対間の静電容量とで構成される直列
回路の共振周波数を、圧電トランス１０２０の共振周波
数近傍に設定することにより、圧電トランス１０２０の
１次側電極１０２１Ｄに入力される電圧波形を正弦波に
近づけることができる。また、スイッチングトランジス
タ１０６３ａ、１０６３ｂに対して所定のスイッチング
制御を行い、圧電トランス１０２０に正弦波を入力する
ことで、圧電トランス１０２０の２次側電極１０２２か
らは、昇圧比倍された所望の正弦波電圧が出力されるこ
とになる。

【０１３０】ローゼン型圧電トランスをその全長が半波
長に相当する正弦波で駆動した場合、その周波数成分の
中に、基本波成分の他に２次、３次等の高調波成分を含
むことになる。特に、２次の高調波成分により長手方向
縦振動２次モードが励振されて出力電圧の波形が歪み、
圧電トランス素子や負荷の信頼性が低下することにな
る。このように、多数の高調波成分を含む多モードの励
振は、センサ電極１０２３Ｄにより過電圧保護を行う際
に、誤動作の原因となる。

【０１３１】しかしながら、本実施形態によれば、２つ
の電磁トランス１０６２ａ、１０６２ｂと２つのスイッ
チングトランジスタ１０６３ａ、１０６３ｂを用いて圧
電トランス１０２０を駆動することで、圧電トランス１
０２０への入力電圧に含まれるスイッチング周波数の偶
数次の高調波成分を小さくすることができ、圧電トラン
ス１０２０の不要振動を防止することが可能になる。こ
れにより、センサ電極１０２３Ｄが不要な振動を検出す
ることがなく、所望の周波数成分以外の信号成分による
駆動装置の誤動作を防止することができる。

【０１３２】なお、出力電圧に比例した低電圧を出力す
る電極が、センサ電極として、１次および２次側電極と
は別個に構成されている圧電トランスであれば、他の構
造のものでも同様の効果を得ることができる。

【０１３３】（第Ｂ４の実施形態）図２６は、本発明の
第Ｂ４の実施形態による圧電トランスを用いた冷陰極管
駆動装置の一部、すなわち圧電トランス駆動部１０１１
周辺の構成を示すブロック図である。本実施形態に用い
る圧電トランスは、第Ｂ１の実施形態と同様に、１次側
電極および２次側電極とは別個にセンサ電極を有するも
のであり、その構造（図２０）、共振周波数近傍の集中
定数近似等価回路（図２１）、および動作特性（図２
２）についても、第Ｂ１の実施形態と同様であるので説
明を省略する。

【０１３４】なお、本実施形態と第Ｂ３の実施形態と
は、１つの電磁トランスと１つのスイッチングトランジ
スタにより、１波長が圧電トランスの全長に等しい半波
正弦波電圧を圧電トランスに印加して、振動モードを長
手方向縦振動２次モードとして圧電トランスの駆動を行
う点で異なる。この相違点について、以下で説明する。

【０１３５】図２６において、入力端子１０６５には、
直流電源（図示しない）が接続されるとともに、コンデ
ンサ１０６１が接続されている。そして、電圧増幅を行
うための電磁トランス１０８２の１次巻線１０８２−１
と、スイッチング回路を構成するスイッチングトランジ
スタ１０８３とが接続されてなる１つの直列回路が、コ
ンデンサ１０６１に対して並列に接続されている。

【０１３６】このような圧電トランス駆動部１０１１の
構成により、電磁トランス１０８２の１次巻線１０８２
−１に供給される直流電源が、発振制御回路１０１４か
らの制御信号に基づき、スイッチングトランジスタ１０
８３により所定の周波数でスイッチングされ、それぞ
れ、電磁トランス１０８２の２次巻線１０８２−２に昇
圧された交流電圧が発生し、これにより圧電トランス１
０２０が駆動される。

【０１３７】ここで、スイッチングトランジスタ１０８
３のオン／オフの周波数は、発振制御回路１０１４から
の制御信号により、１波長が圧電トランス１０２０の全
長と等しくなるような長手方向縦振動２次モードの近傍
の周波数に設定される。

【０１３８】図２７に、圧電体１０２９に相当する振動
子１０９１を長手方向縦振動２次モードで動作させたと
きの変位分布と応力分布を示す。ここで、スイッチング
トランジスタ１０８３に対して所定のスイッチング制御
を行い、圧電トランス１０２０に半波正弦波を入力する
ことで、圧電トランス１０２０の２次側電極１０２２か
らは、昇圧比倍された所望の正弦波電圧が出力されるこ
とになる。

【０１３９】ローゼン型圧電トランスを半波正弦波で駆
動した場合、その周波数成分の中に、基本波成分の他に
２次、３次等の高調波成分を含むことになる。しかしな
がら、ローゼン型圧電トランスでは、２次の高調波成分
に対応する長手方向縦振動４次モードを励振しないた
め、不要振動を励振しにくく、出力電圧波形は正弦波と
なる。

【０１４０】また、上記のように、圧電トランス駆動部
１０１１を１組の電磁トランス１０８２とスイッチング
トランジスタ１０８３により構成し、圧電トランスを長
手方向縦振動２次モードで駆動した場合、不要な共振を
行わないため、センサ電極１０２３Ｄにより所望の振動
を検出することができる。

【０１４１】さらに、第Ｂ３の実施形態に比べて、スイ
ッチング素子、誘導性素子等の部品点数を削減すること
ができ、大変有効である。

【０１４２】なお、本実施形態では、誘導性素子として
電磁トランスを用いたが、電磁トランスの代わりにイン
ダクタを用い、センサ電極と対向する電極を接地電極と
し、同様の構成を用いれば、さらに小型で、しかも同様
の効果を得ることができるため、その効果は大きい。

【０１４３】また、出力電圧に比例した低電圧を出力す
る電極が、センサ電極として、１次および２次側電極と
は別個に構成されている圧電トランスであれば、他の構
造のものでも同様の効果を得ることができる。

【０１４４】（第Ｂ５の実施形態）本実施形態において
は、圧電トランスの２次側電極における出力容量（Ｃｄ
２：図２１の束縛容量に対応）から計算されるインピー
ダンス（１／（ω・Ｃｄ２））と負荷（冷陰極管）のイ
ンピーダンスとの大小関係と、センサ電極間容量（Ｃ
ｓ：図２１の束縛容量に対応）から計算されるインピー
ダンス（１／（ω・Ｃｓ））とセンサ電極に接続される
負荷のインピーダンスとの大小関係に着目して、圧電ト
ランスを用いた冷陰極管駆動装置について、図２８から
図３２を参照して説明する。

【０１４５】なお、本実施形態に用いる圧電トランス
は、第Ｂ１の実施形態と同様に、１次側電極および２次
側電極とは別個にセンサ電極を有するものである。

【０１４６】本実施形態における圧電トランスでは、力
係数Ａ１はＡ２（Ａ３）よりも大きく、図２１中の２つ
の等価理想変成器で昇圧される。さらに圧電トランスで
は等価質量と等価コンプライアンスからなる直列共振回
路を含むため、特に、負荷抵抗の値が大きい場合に出力
電圧は変成器の変成比以上に大きな値となる。

【０１４７】圧電トランス１０２０のセンサ電極１０２
３Ｄと２次側電極１０２２から出力される電圧は、セン
サ電極１０２３Ｄに接続される負荷と、２次側電極１０
２２に接続される負荷により決定される。また、圧電ト
ランスの２次側電極１０２２からの出力をセンサ電極１
０２３Ｄによりモニタするためには、センサ電極１０２
３Ｄの昇圧比変動と、２次側電極１０２２の昇圧比変動
が一致している必要がある。

【０１４８】図２８から図３１に、周波数に対する圧電
トランスの１次側電極と２次側電極間、および１次側電
極とセンサ電極間の昇圧比を示す。

【０１４９】まず、圧電トランスの２次側電極における
出力容量から計算されるインピーダンス（１／（ω・Ｃ
ｄ２））と負荷（冷陰極管）のインピーダンスとの大小
関係と、センサ電極間容量（Ｃｓ：図２１の束縛容量に
対応）から計算されるインピーダンス（１／（ω・Ｃ
ｓ））とセンサ電極に接続される負荷のインピーダンス
との大小関係とが異なっている場合を想定する。図２８
および図２９はそれぞれ、その場合における冷陰極管の
点灯開始前および点灯開始後の昇圧比の周波数特性を示
している。

【０１５０】図２８の場合、圧電トランスの出力容量Ｃ
ｄ２から計算されるインピーダンスは１／（ω・Ｃｄ
２）であり、この値は数百ｋΩである。圧電トランスの
出力負荷は、冷陰極管の点灯開始前には開放に近い状態
であり（ここでは、６ＭΩの抵抗であるとする）、これ
らの値の大小関係は、次式の数１に示す関係となる。

【０１５１】

【数１】圧電トランスの出力容量から計算されるインピ
ーダンス＜負荷インピーダンス これに対して、センサ電極には、１／（ω・Ｃｓ）とし
て計算されるインピーダンスよりも小さい負荷である１
ｋΩの抵抗が接続されていると想定する。

【０１５２】この場合、双方の値の大小関係は、次式の
数２に示す関係となる。

【０１５３】

【数２】センサ電極間容量から計算されるインピーダン
ス＞センサ電極負荷インピーダンス 尚、ここで、ω＝２×π×ｆｄ で表され、ｆｄは圧電
トランスの共振周波数を示す。図２８において、Ｔ１０
は圧電トランスの２次側電極での昇圧比、Ｓ１０はセン
サ電極での昇圧比を示す。また、図２９において、圧電
トランスの出力負荷は、冷陰極管の点灯開始後には１０
０ｋΩの抵抗となり、Ｔ１１は２次側電極での昇圧比、
Ｓ１１はセンサ電極での昇圧比を示す。

【０１５４】従って、計算上求めたインピーダンスと、
負荷インピーダンスとの上記大小関係に関して、数１と
数２とは、互いに異なる大小関係を示しており、この場
合、以下の様な不都合が生じる。

【０１５５】即ち、圧電トランスの出力端開放時（冷陰
極管の点灯開始前）の過電圧制御を行うためには、２次
側電極とセンサ電極での昇圧比の周波数特性が同じであ
る必要があることは、上述した通りである。

【０１５６】これに対して、図２８および図２９に示し
たように、センサ電極に、１／（ω・Ｃｓ）で計算され
るインピーダンスよりも十分小さい負荷（１ｋΩ）を接
続した場合、センサ電極からの出力はセンサ電極の負荷
に対応したものとなる。そのため、圧電トランスの振動
もセンサ電極の負荷に依存してしまい、Ｔ１０とＳ１
０、およびＴ１１とＳ１１の間に、周波数に関する特性
において不一致が生じてしまう。特に、それぞれのピー
クに対応する周波数が一致していなければ、センサ電極
を用いた過電圧制御は困難となる。

【０１５７】次に、図３０および図３１はそれぞれ、圧
電トランスの２次側電極における出力容量から計算され
るインピーダンス（１／（ω・Ｃｄ２））と負荷（冷陰
極管）のインピーダンスとの大小関係と、センサ電極間
容量から計算されるインピーダンスとセンサ電極に接続
される負荷のインピーダンスとの大小関係とが一致して
いる場合の、冷陰極管の点灯開始前および点灯開始後の
昇圧比の周波数特性を示している。

【０１５８】図３０において、圧電トランスの出力負荷
は、図２８と同様に、６ＭΩである。この場合、上述し
た通り、次式の数１に示す関係となる。

【０１５９】

【数１】圧電トランスの出力容量から計算されるインピ
ーダンス＜負荷インピーダンス これに対して、センサ電極に接続される負荷は、１／
（ωＣｓ）として計算されるインピーダンスよりも十分
大きい３０ｋΩであるとする。

【０１６０】この場合、双方の値の大小関係は、次式の
数３に示す関係となる。

【０１６１】

【数３】センサ電極間容量から計算されるインピーダン
ス ＜ センサ電極負荷抵抗 尚、ここで、Ｔ１２は２次側電極での昇圧比、Ｓ１２は
センサ電極での昇圧比を示す。また、図３１において、
圧電トランスの出力負荷は、図２９と同様に、１００ｋ
Ωの抵抗となり、Ｔ１３は２次側電極での昇圧比、Ｓ１
３はセンサ電極での昇圧比を示す。

【０１６２】従って、この場合、計算上求めたインピー
ダンスと、負荷インピーダンスとの上記大小関係に関し
て、数１と数３とは、同一の大小関係を示すことにな
り、以下の様な効果を発揮する。

【０１６３】即ち、図３０および図３１に示すように、
圧電トランスの出力端開放時の負荷に合わせて、圧電ト
ランスの２次側電極に大きな負荷を接続した場合、圧電
トランスからのエネルギー伝搬は主に２次側電極から行
われるため、センサ電極負荷の影響を受けにくくなる。
そのため、図２８および図２９と比べて、２次側電極と
センサ電極での昇圧比のピークを示す周波数の値が一致
し、過電圧制御が可能となる。

【０１６４】このように、センサ電極に接続される負荷
を、圧電トランスの２次側電極における出力容量と２次
側電極に接続された負荷の関係（数１参照）と、センサ
電極間容量とセンサ電極に接続される負荷の関係（数３
参照）とが等しくなるように構成することで、センサ電
極により、圧電トランスの２次側電極における過電圧を
制御することができる。

【０１６５】しかしながら、圧電トランスのセンサ電極
に接続する負荷をインピーダンスの高い抵抗とすると、
１次側から２次側へのエネルギー伝搬効率の低下を防止
するという観点からは十分な効果を得ることができる
が、従来例において圧電トランスの２次側電極に抵抗を
接続したときと同様に、抵抗値のバラツキ、基板との寄
生容量等の影響から過電圧保護回路が誤動作する恐れが
ある。そこで、この解決策を次に説明する。

【０１６６】図３２は、センサ電極に接続される負荷
と、２次側電極とセンサ電極での昇圧比ピークの周波数
差を示す。図３２から分かるように、センサ電極の負荷
の大きさが変化すると昇圧比ピークの周波数差は変化す
るが、センサ電極に接続される負荷を、センサ電極対の
容量をＣｓとして、１／ωＣｓ（ω＝２×π×ｆｄ）で
算出されるインピーダンスの少なくとも２倍の抵抗とす
ることで、昇圧比ピークの周波数をほぼ同等にでき、圧
電トランスの過電圧保護を行うことができる。

【０１６７】尚、上記説明では、圧電トランスの２次側
電極における負荷、及び、センサ電極に接続される負荷
が、何れも抵抗の場合について説明したが、これに限ら
ず例えば、何れか一方の負荷あるいは双方の負荷とも、
抵抗とコンデンサが並列接続された様な負荷であっても
良い。その様な場合でも、上記と同様の理由により上記
と同様の効果を発揮するものである。

【０１６８】（第Ｂ６の実施形態）図３３は、本発明の
第Ｂ６の実施形態による圧電トランスを用いた冷陰極管
駆動装置の一部、すなわち圧電トランス駆動部１０１１
周辺の構成を示すブロック図である。本実施形態に用い
る圧電トランスは、第Ｂ１の実施形態と同様に、１次側
電極および２次側電極とは別個にセンサ電極を有するも
のであり、その構造（図２０）、共振周波数近傍の集中
定数近似等価回路（図２１）、および動作特性（図２
２）についても、第Ｂ１の実施形態と同様であるので説
明を省略する。なお、本実施形態と図２４に示す第Ｂ３
の実施形態とは、圧電トランスの駆動方法、および過電
圧保護回路の構成が異なっている。

【０１６９】図３３において、入力端子１０６５には、
直流電源（図示しない）が接続されるとともに、コンデ
ンサ１０６１が接続されている。そして、電圧増幅を行
うための電磁トランス１０６２ａ、１０６２ｂの１次巻
線１０６２ａ−１、１０６２ｂ−１と、それぞれ、スイ
ッチング回路を構成するスイッチングトランジスタ１０
６３ａ、１０６３ｂとが接続されてなる２つの直列回路
が、コンデンサ１０６１に対して並列に接続されてい
る。

【０１７０】圧電トランス１０２０の一方の１次側電極
１０２１Ｕと一方のセンサ電極１０２３Ｕは、電磁トラ
ンス１０６２ｂの２次巻線１０６２ｂ−２の一方の端子
に接続され、その他方の端子は接地されている。また、
圧電トランス１０２０の他方の１次側電極１０２１Ｄ
は、電磁トランス１０６２ａの２次巻線１０６２ａ−２
の一方の端子に接続され、その他方の端子は接地されて
いる。

【０１７１】上記のような圧電トランス駆動部１０１１
の構成により、電磁トランス１０６２ａ、１０６２ｂの
１次巻線１０６２ａ−１、１０６２ｂ−１に供給される
直流電源が、発振制御回路１０１４からの制御信号に基
づき、スイッチングトランジスタ１０６３ａ、１０６３
ｂにより所定の周波数でスイッチングされ、それぞれ、
電磁トランス１０６２ａ、１０６２ｂの２次巻線１０６
２ａ−２と１０６２ｂ−２に昇圧された交流電圧が発生
し、これにより圧電トランス１０２０が並列駆動され
る。

【０１７２】圧電トランス１０２０の２次側電極１０２
２は、負荷１０６０（例えば、冷陰極管）と帰還抵抗１
０６４とからなる直列回路に接続され、この直列回路に
流れる電流により帰還抵抗１０６４に発生する電圧は、
電流検出値として、図１９または図２３に示すような発
振制御回路１０１４に送られる。

【０１７３】また、センサ電極１０２３Ｄからの検出電
圧は、差分回路１０５６の一方の入力に供給され、セン
サ電極１０２３Ｕと１次側電極１０２１Ｕに印加される
入力電圧は、差分回路１０５６の他方の入力に供給され
て、差分回路１０５６からの差分値は、図２３に示すよ
うな過電圧保護回路１０５０の比較回路１０５５に送ら
れる。

【０１７４】ここで、スイッチングトランジスタ１０６
３ａ、１０６３ｂのオン／オフの周波数は、第Ｂ３の実
施形態と同様に、発振制御回路１０１４からの制御信号
により、半波長が圧電トランス１０２０の全長と等しく
なるような長手方向縦振動１次モードの近傍の周波数に
設定される。

【０１７５】電磁トランス１０６２ａの２次巻線１０６
２ａ−２のインダクタと、電磁トランス１０６２ｂの２
次巻線１０６２ｂ−２のインダクタと、圧電トランス１
０２０の１次側電極１０２１Ｕと１０２１Ｄの対間の静
電容量とで構成される直列回路の共振周波数を、圧電ト
ランス１０２０の共振周波数近傍に設定することによ
り、圧電トランス１０２０の１次側電極１０２１Ｕ、１
０２１Ｄに入力される電圧波形を正弦波に近づけること
ができる。また、スイッチングトランジスタ１０６３
ａ、１０６３ｂに対して所定のスイッチング制御を行
い、圧電トランス１０２０に正弦波を入力することで、
圧電トランス１０２０の２次側電極１０２２からは、昇
圧比倍された所望の正弦波電圧が出力されることにな
る。

【０１７６】ローゼン型圧電トランスをその全長が半波
長に相当する正弦波で駆動した場合、その周波数成分の
中に、基本波成分の他に２次、３次等の高調波成分を含
むことになる。特に、２次の高調波成分により長手方向
縦振動２次モードが励振されて出力電圧の波形が歪み、
圧電トランス素子や負荷の信頼性が低下することにな
る。このように、多数の高調波成分を含む多モードの励
振は、センサ電極１０２３Ｄにより過電圧保護を行う際
に、誤動作の原因となる。

【０１７７】しかしながら、本実施形態によれば、２つ
の電磁トランス１０６２ａ、１０６２ｂと２つのスイッ
チングトランジスタ１０６３ａ、１０６３ｂを用いて圧
電トランス１０２０を駆動することで、圧電トランス１
０２０への入力電圧に含まれるスイッチング周波数の偶
数次の高調波成分を小さくすることができ、圧電トラン
ス１０２０の不要振動を防止することが可能になる。こ
れにより、センサ電極１０２３Ｄが不要な振動を検出
し、所望の周波数成分以外の信号成分による駆動装置の
誤動作を防止することができる。

【０１７８】なお、本実施形態では、誘導性素子として
電磁トランスを用いたが、インダクタや、オートトラン
ス構造とすることでも同様の効果を得ることができる。

【０１７９】また、出力電圧に比例した低電圧を出力す
る電極が、センサ電極として、１次および２次側電極と
は別個に構成されている圧電トランスであれば、他の構
造のものでも同様の効果を得ることができる。

【０１８０】なお、本発明の上記実施形態において、図
２０に示す構造の圧電トランスを用いて説明したが、例
えば、図３４に示すように、１次側電極１１６１Ｕ、１
１６１Ｄとセンサ電極１１６３Ｕ、１１６３Ｄとの間に
絶縁層１１６０を設けた圧電トランスを用いることもで
きる。ここで、１１６２は、２次側電極であり、１１６
４はセンサ電極である。又、１１６５は低インピーダン
ス部であり、１１６６は高インピーダンス部である。図
３４に示す圧電トランスによれば、１次側電極の一方を
センサ電極の電圧基準電極（接地電極）として用いる必
要がなくなり、圧電トランスの駆動回路を従来と同様に
構成することができる。

【０１８１】尚、図３４に示す圧電トランスを図１９の
回路で使用する場合、２次側電極のもう一方は、１次側
電極１１６１Ｄ又は、センサ電極１１６３Ｕと共用化し
た構成となる。

【０１８２】以上詳述した如く、本発明の圧電トランス
を用いた冷陰極管駆動装置によれば、１次側電極および
２次側電極とは別個にセンサ電極を設けた圧電トランス
を用いることで、冷陰極管の点灯開始前において、高電
圧が発生する圧電トランスの２次側での過電圧保護を、
センサ電極からの比較的低い電圧で行うことができると
ともに、センサ電極により圧電トランスの振動を簡単に
フィードバックすることができる。これにより、圧電ト
ランスを過電圧保護する際に、高圧ラインの保護回路へ
の引き回しを無くすと共に、圧電トランスの不要振動に
よる誤動作を防止し、小型で、効率が高く、信頼性の高
い、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置を提供する
ことが可能になり、実用的上その効果は非常に大きい。

【０１８３】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、従来に比べて低い電圧で過電圧保護を行うこと
が出来るという長所を有する。

【０１８４】又、以上詳述した如く、本発明の圧電トラ
ンスを用いた冷陰極管駆動装置によれば、圧電トランス
を過電圧保護する際に、例えば、高圧ラインの保護回路
への引き回しを無くすと共に、圧電トランスの不要振動
による誤動作を防止し、小型で、効率が高く、信頼性の
高い、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置を提供す
ることが可能になり、実用的上その効果は非常に大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における圧電トラン
スの構造を示す斜視図

【図２】図１に示す圧電トランスの集中定数等価回路を
示す図

【図３】本発明における圧電トランスの駆動回路のブロ
ック図

【図４】（ａ）、（ｂ）：図１に示す圧電トランスの動
作特性を示す図

【図５】本発明の第２の実施の形態における圧電トラン
スの構造を示す斜視図

【図６】図５に示す圧電トランスの等価回路を示す図

【図７】（ａ）、（ｂ）：本発明における第２の実施の
形態における他の構造を示す斜視図

【図８】長さ縦振動２次モードにおける棒状振動子の変
位分布及び、応力分布図

【図９】本発明における第２の実施の形態における他の
構造を示す斜視図

【図１０】長さ縦振動１次モードにおける棒状振動子の
変位分布及び、応力分布図

【図１１】（ａ）、（ｂ）：本発明の第３の実施の形態
における圧電トランスの構造を示す図

【図１２】（ａ）、（ｂ）：本発明における第３の実施
の形態における他の構造を示す図

【図１３】（ａ）、（ｂ）：本発明における第３の実施
の形態における更に他の構造を示す図

【図１４】（ａ）、（ｂ）：本発明の第４の実施の形態
における圧電トランスの構造を示す図

【図１５】本発明の第４の実施の形態における圧電トラ
ンスの他の構造を示す断面図

【図１６】本発明の第４の実施の形態における圧電トラ
ンスの他の構造を示す断面図

【図１７】本発明の第１の実施の形態における圧電トラ
ンスの構造の変形例を示す斜視図

【図１８】本発明の第１の実施の形態における圧電トラ
ンスの構造のもう一つの変形例を示す斜視図

【図１９】本発明の第Ｂ１の実施形態による圧電トラン
スを用いた冷陰極管駆動装置のブロック図

【図２０】本発明における圧電トランスの構造を示す斜
視図（ａ）および正面図（ｂ）

【図２１】図２０に示す圧電トランスの集中定数近似等
価回路を示す図

【図２２】図２０に示す圧電トランスの動作特性を示す
図

【図２３】本発明の第Ｂ２の実施形態による圧電トラン
スを用いた冷陰極管駆動装置のブロック図

【図２４】本発明の第Ｂ３の実施形態による圧電トラン
スを用いた冷陰極管駆動装置における圧電トランス駆動
部周辺のブロック図

【図２５】圧電体の長手方向縦振動１次モードでの変位
分布および応力分布を示す図

【図２６】本発明の第Ｂ４の実施形態による圧電トラン
スを用いた冷陰極管駆動装置における圧電トランス駆動
部周辺のブロック図

【図２７】圧電体の長手方向縦振動２次モードでの変位
分布および応力分布を示す図

【図２８】センサ電極の負荷抵抗が小さい場合に、冷陰
極管の点灯開始前における圧電トランスの２次側電極お
よびセンサ電極での昇圧比を示す図

【図２９】センサ電極の負荷抵抗が小さい場合に、冷陰
極管の点灯開始後における圧電トランスの２次側電極お
よびセンサ電極での昇圧比を示す図

【図３０】本発明の第Ｂ５の実施形態に係り、センサ電
極の負荷抵抗が大きい場合に、冷陰極管の点灯開始前に
おける圧電トランスの２次側電極およびセンサ電極での
昇圧比を示す図

【図３１】本発明の第Ｂ５の実施形態に係り、センサ電
極の負荷抵抗が大きい場合に、冷陰極管の点灯開始後に
おける圧電トランスの２次側電極およびセンサ電極での
昇圧比を示す図

【図３２】本発明の第Ｂ５の実施形態に係り、センサ電
極の負荷と、２次側電極とセンサ電極での昇圧比ピーク
の周波数差との関係を示す図

【図３３】本発明の第Ｂ６の実施形態による圧電トラン
スを用いた冷陰極管駆動装置における圧電トランス駆動
部周辺のブロック図

【図３４】本発明における圧電トランスの他の構造を示
す図

【図３５】圧電トランスの保護回路としてサージクラン
パを用いた従来の駆動装置の一例を示すブロック図

【図３６】従来の圧電トランスの一例として、ローゼン
型圧電トランスの構造を示す斜視図

【図３７】図３６に示す圧電トランスの動作特性を示す
図

【図３８】センサ電極を備えない従来の圧電トランスを
用いた冷陰極管駆動装置の一例を示すブロック図

【符号の説明】

１ 低インピーダンス部 ２ 高インピーダンス部 ３ センサ部 ５０ 過電圧保護部 １０１Ｕ、１０１Ｄ １次側電極 １０２ ２次側電極 １０３ センサ電極 ５０３Ｕ、５０３Ｄ センサ電極 １０９ 圧電体 １０１０ 過電圧保護回路 １０１１ 圧電トランス駆動部 １０１４ 発振制御回路 １０１７ 冷陰極管 １０１８ 帰還抵抗 １０１９a、１０１９b 分圧抵抗 １０２０ 圧電トランス １０２１Ｕ、１０２１Ｄ １次側電極 １０２３Ｕ、１０２３Ｄ センサ電極 １０２２ ２次側電極 １０２５ 低インピーダンス部 １０２６ 高インピーダンス部 １０２９ 圧電体 １０５６ 差分回路 １０６２ａ、１０６２ｂ 電磁トランス １０６３ａ、１０６３ｂ スイッチングトランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｄ Ｈ０５Ｂ 41/24 １０１Ａ (72)発明者 朝日 俊行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 奥山浩二郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川▲さき▼ 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA01 BC05 DD04 EA02 EB06 HA06 5H007 AA05 AA06 BB03 CA01 CB04 CB06 CB07 CB09 CB25 CC03 CC32 DA03 DA05 DA06 DB01 DC02 DC05 EA09 FA01 FA14 FA18 5H730 AA12 AA20 AS02 AS11 BB57 BB61 DD02 EE48 EE79 FD21 FD30 FD31 FG07 XX12 XX24 XX32 ZZ19

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電材料を主成分とする圧電体基板と、 前記圧電体基板上に形成された、電圧を印加するための
   １次側電極と、 前記圧電体基板上に形成された、前記１次側電極への印
   加電圧よりも高い電圧を出力する２次側電極と、 前記圧電体基板上に形成された、前記２次側電極の出力
   電圧よりも低い電圧を出力する第３の電極と、を備えた
   ことを特徴とする圧電トランス。
2. 【請求項２】 長手方向を主方向とし、圧電材料を主成
   分とする矩形板の厚み方向に相対する面にそれぞれ形成
   された一組の１次側電極を有する駆動部と、 前記矩形板上の長手方向に形成された一組の２次側電極
   を有する発電部と、 前記２次側電極間に形成された第３の電極と、を備えた
   ことを特徴とする圧電トランス。
3. 【請求項３】 前記第３の電極が、前記矩形板の長さを
   Ｌとした場合、前記矩形板の前記長手方向の中心位置か
   らL/8以下の範囲に形成されており、 使用する振動モードが、λ/2振動モードであることを特
   徴とする請求項２に記載の圧電トランス。
4. 【請求項４】 前記第３の電極が、前記矩形板の長さを
   Ｌとした場合、前記発電部の中心からL/8以下の範囲に
   形成されており、 使用する振動モードが、λ振動モードであることを特徴
   とする請求項２に記載の圧電トランス。
5. 【請求項５】 長手方向を主方向とし、圧電材料を主成
   分とする矩形板の厚み方向に相対する面にそれぞれ形成
   された一組の１次側電極を有する駆動部と、 前記矩形板の厚み方向に相対する面にそれぞれ形成され
   た一組の第３の電極を有する第３電極部と、 前記矩形板上に形成された一組の２次側電極を有する発
   電部と、を備えたことを特徴とする圧電トランス。
6. 【請求項６】 前記１次側電極は、前記長手方向の端面
   から所定距離だけ離れた位置に形成されており、 前記第３の電極は、前記端面から前記所定距離内に形成
   されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電トラ
   ンス。
7. 【請求項７】 前記１次側電極が、前記矩形板の前記長
   手方向を基準として実質上半分の領域の内、所定領域を
   除いて形成されており、 前記第３の電極が、前記所定領域に形成されていること
   を特徴とする請求項５に記載の圧電トランス。
8. 【請求項８】 前記第３の電極が、前記長手方向を基準
   として、前記１次側電極の実質上半分の位置に設けられ
   ており、 長手方向振動の１波長振動モードで駆動を行うことを特
   徴とする請求項７に記載の圧電トランス。
9. 【請求項９】 前記第３の電極が、前記長手方向を基準
   として、前記矩形板の中央近傍に設けられており、 長手方向振動の半波長振動モードで駆動を行うことを特
   徴とする請求項７に記載の圧電トランス。
10. 【請求項１０】 長手方向を主方向とし、圧電材料を主
    成分とする矩形板と、 前記矩形板の厚み方向に相対する面にそれぞれ長手方向
    の端面から後退させて形成された一組の１次側電極を有
    する駆動部と、 前記矩形板上に形成された一組の２次側電極を有する発
    電部と、 前記矩形板の、前記１次側電極を後退させた領域に前記
    矩形板の厚み方向に相対する面にそれぞれ形成された１
    組の第３の電極と、を備えたことを特徴とする圧電トラ
    ンス。
11. 【請求項１１】 長手方向を主方向とし、圧電材料を主
    成分とする矩形板と、 前記矩形板の厚み方向に相対する面に長手方向の端面か
    ら後退させてそれぞれ形成された一組の１次側電極を有
    する駆動部と、 前記矩形板上に形成された一組の２次側電極を有する発
    電部と、 前記１次側電極を後退させた領域に隣接した、前記矩形
    板の幅方向に相対する面にそれぞれ形成された１組の第
    ３の電極を備えたことを特徴とする圧電トランス。
12. 【請求項１２】 前記一組の２次側電極のうち一方の電
    極は、前記一組の１次側電極の一方の電極と共通であ
    り、かつ一組の第３の電極のうち一方の電極は、前記一
    組の１次側電極の一方の電極と共通であることを特徴と
    する請求項２〜請求項１１の何れかに記載の圧電トラン
    ス。
13. 【請求項１３】 前記１次側電極は、圧電体シートと内
    部電極とを交互に積層してなることを特徴とする請求項
    ２〜請求項１１の何れかに記載の圧電トランス。
14. 【請求項１４】 圧電効果により、１次端子から入力さ
    れた電圧を２次端子から出力し、前記２次端子からの出
    力電圧より低い電圧を検出するためのセンサ電極を備え
    た圧電トランスと、 前記圧電トランスの駆動を行う駆動回路と、 前記圧電トランスに前記駆動回路から所望の周波数電圧
    を与えるための可変発振回路と、 前記圧電トランスの出力電圧が一方の入力端に印加さ
    れ、他方の出力端が帰還抵抗に接続されてなる放電管
    と、 前記センサ電極からの出力電圧を検出し、第１基準電圧
    と比較し、その比較結果を出力する過電圧保護回路と、 前記放電管に流れる電流が一定となるように前記帰還抵
    抗の電圧値と第２基準電圧とを比較し、その比較結果を
    出力する比較手段と、 前記放電管の点灯開始直前は、前記過電圧保護回路から
    の比較結果に基づいて、前記圧電トランスの駆動周波数
    を制御し、又、前記放電管の点灯中は、前記比較手段か
    らの比較結果に基づいて、前記圧電トランスの駆動周波
    数を制御する周波数制御回路と、を備えたことを特徴と
    する圧電トランスの駆動回路。
15. 【請求項１５】 圧電効果により、１次端子から入力さ
    れた電圧を２次端子から出力する圧電トランスの駆動方
    法であって、 前記２次端子の出力電圧よりも低い電圧を出力する、前
    記圧電トランスに設けられた第３の電極からの前記電圧
    を検出し、 前記検出した結果を、前記圧電トランスの前記２次端子
    の出力電圧に対する過電圧保護に利用することを特徴と
    する圧電トランスの駆動方法。
16. 【請求項１６】 圧電効果により、１次側電極から入力
    された電圧を昇圧して２次側電極から出力すると共に、
    センサ電極から出力電圧に比例した検出電圧を出力する
    圧電トランスと、 周波数が可変である交流電圧を生成し、前記交流電圧を
    所定レベルに増幅して、前記圧電トランスに供給する圧
    電トランス駆動部と、 前記圧電トランスの前記２次側電極からの出力電圧によ
    り駆動される冷陰極管と、 前記冷陰極管に流れる電流を電圧として検出する抵抗器
    と、 前記抵抗器により検出された電圧に基づき、前記冷陰極
    管に流れる電流が所定値になるように、前記圧電トラン
    ス駆動部から出力される前記交流電圧の周波数を制御す
    る発振制御回路と、 前記冷陰極管の点灯開始前において、前記センサ電極か
    らの検出電圧に基づき、前記発振制御回路を介して、前
    記圧電トランス駆動部から出力される前記交流電圧の周
    波数を制御させると共に、前記センサ電極からの検出電
    圧が所定値を超えた場合、前記圧電トランス駆動部から
    出力される前記交流電圧の周波数制御を停止させる過電
    圧保護回路とを備えたことを特徴とする、圧電トランス
    を用いた冷陰極管駆動装置。
17. 【請求項１７】 前記圧電トランスは、圧電体の厚み方
    向に分極構造を形成するように、互いに対向して配設さ
    れた前記１次側電極および前記センサ電極、および前記
    圧電体の長手方向に分極構造を形成するように配設され
    た前記２次側電極を有し、前記１次側電極に印加された
    入力電圧を昇圧して前記２次側電極から出力電圧を得る
    と共に、前記センサ電極から出力電圧に比例した検出電
    圧を得ることを特徴とする、請求項１６記載の圧電トラ
    ンスを用いた冷陰極管駆動装置。
18. 【請求項１８】 前記圧電トランスは、圧電体の長手方
    向における第１の部分領域において、厚み方向の一方の
    表面に第１の電極が、前記厚み方向に前記第１の電極か
    ら順に前記圧電体内部に第２の電極、第３の電極が、ま
    た前記圧電体の前記一方の表面と対向する他方の表面に
    第４の電極が、それぞれ対向し所定の間隔を開けて、且
    つ前記圧電体の長手方向の一方の端面に近接して配設さ
    れ、前記圧電体に厚み方向の分極構造を形成すると共
    に、前記一方の端面に対向する他方の端面に第５の電極
    が配設され、前記圧電体の長手方向における第２の部分
    領域において、前記圧電体に長手方向の分極構造を形成
    し、前記第１および第２の電極を前記１次側電極、前記
    第３および第４の電極を前記センサ電極、また前記第５
    の電極を前記２次側電極として、前記１次側電極に印加
    された入力電圧を昇圧して前記２次側電極から出力電圧
    を得ると共に、前記センサ電極から出力電圧に比例した
    検出電圧を得ることを特徴とする、請求項１６記載の圧
    電トランスを用いた冷陰極管駆動装置。
19. 【請求項１９】 前記圧電トランス駆動部は、 前記直流電源が供給される１次巻線と、前記圧電トラン
    スの１次側電極に接続された２次巻線とを有し、前記交
    流電圧を昇圧して前記圧電トランスに供給する電磁トラ
    ンスと、 前記電磁トランスの１次巻線に供給される前記直流電源
    をスイッチングして、前記圧電トランスに供給する前記
    交流電圧の周波数を制御するスイッチング回路とを備え
    た請求項１６から１８のいずれか一項記載の、圧電トラ
    ンスを用いた冷陰極管駆動装置。
20. 【請求項２０】 前記電磁トランスは、第１および第２
    の電磁トランスにより構成され、前記スイッチング回路
    は、前記第１および第２の電磁トランスのそれぞれの１
    次巻線に接続された第１および第２のスイッチングトラ
    ンジスタを備え、前記第１および第２の電磁トランスに
    より前記圧電トランスを直列又は並列駆動する請求項１
    ９記載の、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置。
21. 【請求項２１】 前記第１および第２の電磁トランスの
    一方から前記圧電トランスに供給される交流電圧を基準
    電圧とし、前記センサ電極からの検出電圧と前記基準電
    圧との差分値に基づいて、前記圧電トランスを駆動する
    請求項２０記載の、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動
    装置。
22. 【請求項２２】 前記圧電トランスは、半波長が前記圧
    電トランスの前記長手方向の長さに等しい交流電圧によ
    り長手方向縦振動１次モードで駆動される請求項１７か
    ら２１のいずれか一項に記載の、圧電トランスを用いた
    冷陰極管駆動装置。
23. 【請求項２３】 前記圧電トランスは、１波長が前記圧
    電トランスの前記長手方向の長さに等しい交流電圧によ
    り長手方向縦振動２次モードで駆動されることを特徴と
    する請求項１７から１９の何れか一項に記載の、圧電ト
    ランスを用いた冷陰極管駆動装置。
24. 【請求項２４】 前記発振制御回路は、前記冷陰極管の
    点灯開始前は前記センサ電極からの検出電圧に基づい
    て、前記冷陰極管の点灯開始後は前記抵抗器による検出
    電圧に基づいて、前記可変発振回路から出力される前記
    交流電圧の周波数を制御するように切替えるスイッチン
    グ素子を備えた請求項１６から１８のいずれか一項記載
    の、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置。
25. 【請求項２５】 前記圧電トランスの前記センサ電極に
    は、抵抗器からなる分圧回路が接続され、前記分圧回路
    の出力電圧を前記センサ電極からの検出電圧として用い
    る請求項１６から２０、および２２から２４のいずれか
    一項記載の、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置。
26. 【請求項２６】 前記センサ電極に接続される負荷は、
    前記圧電トランスの出力容量と前記２次側電極に接続さ
    れた負荷の関係と、互いに対向した前記センサ電極の対
    間の容量と前記センサ電極に接続される負荷の関係とが
    等しくなるように構成された請求項１６から１８の何れ
    かに記載の、圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置。
27. 【請求項２７】 前記センサ電極に接続される前記負荷
    は、前記センサ電極対間の容量をＣｓ、前記圧電トラン
    スの共振周波数をｆｄとすると、１／（２×π×ｆｄ×
    Ｃｓ）で計算されるインピーダンスの少なくとも２倍の
    抵抗値を有するように構成される請求項２６に記載の、
    圧電トランスを用いた冷陰極管駆動装置。