JP3297556B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置、表示パ
ネル等を照明する蛍光放電管の発光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device for a fluorescent discharge tube for illuminating a liquid crystal display device, a display panel and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、周知のようにワープロ、パーソナ
ルコンピュータ等の表示には液晶表示素子が多用され、
また液晶素子のバックライト装置としては、比較的消費
電力が少なく、発光効率の良い冷陰極や熱陰極型の蛍光
放電管が使用されている。2. Description of the Related Art In recent years, as is well known, liquid crystal display elements are frequently used for displaying on word processors, personal computers, and the like.
As a backlight device of a liquid crystal element, a cold cathode or hot cathode type fluorescent discharge tube having relatively low power consumption and high luminous efficiency is used.
【0003】この蛍光放電管の点灯装置としては、例え
ば特開平3−252097号公報に開示されているよう
に、直流電源1を昇圧した電圧に変換するインバータ回
路10の出力トランス11の出力巻線にバラストコンデ
ンサー12を接続して蛍光放電管に500Vrms〜
1.0KVrmsの高周波電圧を供給するのが一般的で
あった。As a lighting device for the fluorescent discharge tube, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-252097, an output winding of an output transformer 11 of an inverter circuit 10 for converting a DC power supply 1 into a boosted voltage. And a ballast condenser 12 connected to the fluorescent discharge tube to 500 Vrms or more.
Generally, a high frequency voltage of 1.0 KVrms was supplied.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ワープロ、パーソナル
コンピューター、表示パネル等に用いられる液晶表示素
子のバックライト用の蛍光放電管にはいろいろの種類が
あるが、最近最も多用されている放電間隔が200mm
程度ものでは、放電管の点灯開始時には、1.0KVr
ms強の電圧で点灯させ、500Vrms程度の電圧で
通常点灯になるような特性を有している。従って、この
従来装置のようにインバータ回路10に電磁式の巻線ト
ランス11を用いた場合には、蛍光放電管7の特性に対
応させるために巻線トランス11と蛍光放電管7の間に
バラストコンデンサー12を接続する必要があり、蛍光
放電管の放電開始初期には、トランスの11の二次巻線
の無負荷電圧をバラストコンデンサー12を介して直接
印加し、蛍光放電管を点灯させている。There are various types of fluorescent discharge tubes for backlights of liquid crystal display elements used in word processors, personal computers, display panels, and the like, and the most frequently used discharge interval in recent years is 200 mm.
At the start of lighting of the discharge tube, about 1.0 KVr
It has characteristics such that it is turned on at a voltage of just over ms, and is turned on normally at a voltage of about 500 Vrms. Accordingly, when an electromagnetic winding transformer 11 is used for the inverter circuit 10 as in this conventional device, a ballast is provided between the winding transformer 11 and the fluorescent discharge tube 7 in order to correspond to the characteristics of the fluorescent discharge tube 7. It is necessary to connect the condenser 12, and in the initial stage of the discharge start of the fluorescent discharge tube, the no-load voltage of the secondary winding of the transformer 11 is directly applied through the ballast capacitor 12 to light the fluorescent discharge tube. .
【0005】ところで、バックライト照明用として使用
される蛍光放電管は、発光効率は高い程良いことはいう
までもなく、そのためには出来る限り高周波電圧で点灯
させることが望ましい。しかし、例えば100KHzで
点灯させるとなれば、バラストコンデンサーの容量値は
10pF程度となり、蛍光放電管の配線に伴う分布容量
13が無視できなくなる。すなわち、実装後にその付近
に人の手が近づいたり、金属物が近づくと、蛍光放電管
の発光光束が変動する問題があるので、インバータ回路
による点灯駆動周波数は60KHz程度になっている。
また最近、蛍光 放電管の点灯駆動するインバータ回路に
圧電トランスを使用した点灯装置として、特開平5−1
14492号公報のものがある。このものは、圧電トラ
ンスを使用することによって、点灯装置の薄型、小型、
軽量化及び高効率化を図っているが、上記した重要な蛍
光放電管の発光効率を高めるという点においては、不明
である。 By the way, it goes without saying that the higher the luminous efficiency of the fluorescent discharge tube used for backlight illumination, the better it is. However, if the lighting is performed at, for example, 100 KHz, the capacitance value of the ballast capacitor is about 10 pF, and the distributed capacitance 13 associated with the wiring of the fluorescent discharge tube cannot be ignored. That is, when a human hand approaches or a metal object approaches the vicinity after mounting, there is a problem that the luminous flux of the fluorescent discharge tube fluctuates. Therefore, the lighting drive frequency by the inverter circuit is about 60 KHz.
Recently, an inverter circuit for driving a fluorescent discharge tube has been developed.
A lighting device using a piezoelectric transformer is disclosed in
No. 14492. This is a piezoelectric tiger
By using a sensing device, the lighting device can be made thin, compact,
Although the weight and efficiency have been reduced,
It is unknown in terms of increasing the luminous efficiency of the light discharge tube
It is.
【0006】本発明は、上記した問題点を改善し、圧電
トランスの有効性を活かしつつ発光効率の優れた蛍光放
電管の発光装置を提供するものである。The present invention solves the above-mentioned problems and provides a piezoelectric device.
An object of the present invention is to provide a light emitting device of a fluorescent discharge tube having excellent luminous efficiency while utilizing the effectiveness of a transformer .
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】インバータ回路の出力側
に圧電トランスを用いてバラストコンデンサーの使用を
なくし、且つ蛍光放電管の外径を1.5mmφ以下に、
圧電トランスの横長方向の全長をそのλ振動モードにお
いて、58mm以下にしてなる。SUMMARY OF THE INVENTION A piezoelectric transformer is used on the output side of an inverter circuit to eliminate the use of a ballast capacitor, and to reduce the outer diameter of a fluorescent discharge tube to 1.5 mmφ or less.
The total length of the piezoelectric transformer in the horizontal direction is 58 mm or less in the λ vibration mode.
【0008】[0008]
【作用】インバータ回路の出力側と蛍光放電管の間の接
続のバラストコンデンサーが不要であり、配線による分
布容量の影響がなくなり、しかも蛍光放電管の内径と圧
電トランスの横長全長の組合せを最適なものにしたの
で、優れた発光効率で発光させることができる。[Function] No need for a ballast capacitor in the connection between the output side of the inverter circuit and the fluorescent discharge tube, eliminating the influence of the distribution capacitance due to wiring, and optimally combining the inner diameter of the fluorescent discharge tube and the overall length of the piezoelectric transformer. Therefore, light can be emitted with excellent luminous efficiency.
【0009】[0009]
【実施例】図1は本発明の発光装置の回路図であり、1
は直流電源、2は駆動回路、3は圧電トランスであり、
駆動回路2と圧電トランス3とで電源1のインバータ回
路を構成している。7は、例えば冷陰極型の蛍光放電管
である。直流電源1からの直流入力により駆動回路2
は、動作し、高周波電圧を発生し、この電圧は、圧電ト
ランス3の入力電極4、5に入力される。FIG. 1 is a circuit diagram of a light emitting device according to the present invention.
Is a DC power supply, 2 is a drive circuit, 3 is a piezoelectric transformer,
The drive circuit 2 and the piezoelectric transformer 3 constitute an inverter circuit of the power supply 1. Reference numeral 7 denotes, for example, a cold cathode fluorescent lamp. Drive circuit 2 by DC input from DC power supply 1
Operates and generates a high-frequency voltage, which is input to the input electrodes 4 and 5 of the piezoelectric transformer 3.
【0010】ところで、圧電トランス3は、平板上の圧
電セラミック素子の厚み方向に4、5の入力電極を、長
手方向に出力電極6を形成し、夫々の電極を矢印A,B
方向に分極することで構成されており、この圧電トラン
ス3の入力電極4、5間に固有の振動周波数の交流電圧
を入力すると、電歪効果によって長さ方向に強い機械振
動が発生し、出力電極6と入力電極5の間に高電圧を発
生させる。In the piezoelectric transformer 3, four and five input electrodes are formed in the thickness direction of the piezoelectric ceramic element on the flat plate, and the output electrode 6 is formed in the longitudinal direction.
When an AC voltage having a specific vibration frequency is input between the input electrodes 4 and 5 of the piezoelectric transformer 3, a strong mechanical vibration is generated in the length direction by an electrostriction effect, and the output is output. A high voltage is generated between the electrode 6 and the input electrode 5.
【0011】係る振動状態における圧電トランス3の振
動変位状態は、振動モードがλモードにおいて、図2の
ようになり、その振動周波数は、f=C/2Lで共振す
る。ここで、Cは圧電トランスのセラミック素子中の音
速、Lは圧電素子の横長全長である。なお、8、9は圧
電トランスの支持点である。The vibration displacement state of the piezoelectric transformer 3 in the vibration state is as shown in FIG. 2 when the vibration mode is the λ mode, and the vibration frequency resonates at f = C / 2L. Here, C is the speed of sound in the ceramic element of the piezoelectric transformer, and L is the overall horizontal length of the piezoelectric element. In addition, 8 and 9 are support points of the piezoelectric transformer.
【0012】したがって、圧電トランスを使用してイン
バータ回路を構成した場合の蛍光放電管の点灯駆動周波
数は、圧電トランス3の振動モードと、圧電トランスの
横長全長によって決定される。Therefore, the lighting drive frequency of the fluorescent discharge tube when the inverter circuit is constituted by using the piezoelectric transformer is determined by the vibration mode of the piezoelectric transformer 3 and the overall length of the piezoelectric transformer.
【0013】さて、係る圧電トランスを含むインバータ
回路の出力周波数は、即ち蛍光放電管7の点灯駆動周波
数は、発光効率に大きく依存している。図3は、それを
示したものであり、いま、蛍光放電管の放電間隔を15
0mmに固定し、水銀蒸気に加えてアルゴンとネオンガ
スを一定量加えて封入し、管内径を1.0〜2.0mm
φのものを作成し、点灯駆動周波数の変化による発光効
率は殆ど変化しない管内径2.0mmφのものを基準に
して、点灯駆動周波数を変化させて発光効率の変化を確
認した。この図3によれば、管内径1.5mmφ以下の
ものでは、周波数によって相当差が見られる。点灯駆動
周波数が50kHz以下では、内径が太くなるに従って
発光効率は増加し、点灯駆動周波数80kHz以上にな
ると、内径と発光効率は逆比例する傾向が見られる。ま
た、同一内径で見ると、発光効率は点灯駆動周波数に大
きく依存し、周波数が高くなるにつれて発光効率は増加
傾向にある。蛍光放電管の放電間隔については、この他
50mm、100mm、200mmのものを作成して発
光効率を確認したが、殆どこの実施例と同様の結果を得
た。The output frequency of the inverter circuit including the piezoelectric transformer, that is, the driving frequency of the fluorescent discharge tube 7 greatly depends on the luminous efficiency. FIG. 3 shows this, in which the discharge interval of the fluorescent discharge tube is set to 15
0 mm, and a fixed amount of argon and neon gas in addition to mercury vapor and sealed therein.
φ was prepared, and the change of the light emission efficiency was confirmed by changing the light emission drive frequency based on the tube diameter of 2.0 mmφ where the light emission efficiency hardly changed due to the change of the light emission drive frequency. According to FIG. 3, there is a considerable difference depending on the frequency when the inner diameter of the tube is 1.5 mmφ or less. At a lighting drive frequency of 50 kHz or less, the luminous efficiency increases as the inner diameter increases, and at a lighting drive frequency of 80 kHz or more, the inner diameter and the luminous efficiency tend to be inversely proportional. When viewed at the same inner diameter, the luminous efficiency largely depends on the lighting drive frequency, and the luminous efficiency tends to increase as the frequency increases. Regarding the discharge intervals of the fluorescent discharge tubes, luminous efficiencies of 50 mm, 100 mm, and 200 mm were also prepared, and the same results as in this example were obtained.
【0014】蛍光放電管7を約60kHzの点灯駆動周
波数で点灯させる場合、使用する圧電トランスがλ振動
モードにおいては、圧電トランスのセラミック素子の音
速は、7,000m付近にあり、f=C/2Lより、圧
電トランスの横長全長は約58mmとなる。従って、以
上のことから発光効率の優れた蛍光放電管の内径は、
1.5mmφ以下、点灯駆動周波数が60kHz以上で
あることから算出すれば、圧電トランスの横長全長は5
8mm以下の組合せが最適なものとなる。When the fluorescent discharge tube 7 is lit at a lighting drive frequency of about 60 kHz, when the piezoelectric transformer used is in the λ vibration mode, the sound speed of the ceramic element of the piezoelectric transformer is around 7,000 m, and f = C / From 2L, the total horizontal length of the piezoelectric transformer is about 58 mm. Therefore, from the above, the inner diameter of the fluorescent discharge tube with excellent luminous efficiency is:
When calculated from the fact that the lighting drive frequency is not less than 1.5 mmφ and the lighting drive frequency is not less than 60 kHz, the total horizontal length of the piezoelectric transformer is 5 mm.
Combinations of 8 mm or less are optimal.
【0015】本実施例では、圧電トランスの振動モード
をλモードに設定したものであるが、圧電トランスはλ
/2、3λ/2振動モードで使用することも可能であ
る。この場合それぞれの振動モードにおけるセラミック
素子中の音速と、点灯駆動周波数60kHzより計算さ
れる値、即ち、λ/2の振動モードにおいてはセラミッ
ク素子中の音速をC1、圧電トランス横長全長をL1と
すると、f1=60KHz=C1/4L1より求められ
るL1を、3λ/2の振動モードにおいてはセラミック
素子中の音速をC2、圧電トランス横長全長をL2とす
ると、f1=60kHz=C2/2L2/3=3C2/
2Lより求められるL2を圧電トランスの横長全長と
し、それと蛍光放電管の内径との組合せにして発光させ
れば良い。In this embodiment, the vibration mode of the piezoelectric transformer is set to the λ mode.
/ 2, 3λ / 2 vibration mode. In this case, assuming that the sound speed in the ceramic element in each vibration mode and the value calculated from the lighting drive frequency of 60 kHz, that is, in the vibration mode of λ / 2, the sound speed in the ceramic element is C1, and the overall transverse length of the piezoelectric transformer is L1. , F1 = 60 KHz = C1 / 4 L1, where, in the vibration mode of 3λ / 2, the sound speed in the ceramic element is C2, and the overall length of the piezoelectric transformer is L2, f1 = 60 kHz = C2 / 2L2 / 3 = 3C2. /
L2 obtained from 2L is defined as the total length of the horizontal length of the piezoelectric transformer, and light may be emitted in combination with the total length of the piezoelectric transformer and the inner diameter of the fluorescent discharge tube.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明の発光装置は、インバータ回路に
圧電トランスを用いることによって配線に伴う分布容量
の影響がなくなり、且つ圧電トランスの振動モードがλ
モードのときには、圧電トランスの横長全長を58mm
以下、蛍光放電管の内径が1.5mmφ以下との組合せ
によって、高発光効率で蛍光放電管を発光させることが
できる。また圧電トランスの振動モードを、λ/2、3
λ/2にしたものにおいても、蛍光放電管の内径が1.
5mmφ以下、λ/2、3λ/2の振動モードにおいて
60kHz以上の点灯駆動周波数を得るのに必要な圧電
トランスの横長全長との組合せで、最適発光効率での発
光が可能となる。According to the light emitting device of the present invention, the use of the piezoelectric transformer in the inverter circuit eliminates the influence of the distributed capacitance associated with the wiring, and the vibration mode of the piezoelectric transformer is λ.
In the mode, the total horizontal length of the piezoelectric transformer is 58 mm
Hereinafter, the combination of the inner diameter of the fluorescent discharge tube and 1.5 mmφ or less enables the fluorescent discharge tube to emit light with high luminous efficiency. Further, the vibration mode of the piezoelectric transformer is set to λ / 2, 3
Even in the case of λ / 2, the inner diameter of the fluorescent discharge tube is 1.
In combination with the total length of the piezoelectric transformer required to obtain a lighting drive frequency of 60 kHz or more in a vibration mode of 5 mmφ or less and λ / 2 and 3λ / 2, light emission with optimum luminous efficiency becomes possible.
【図1】本発明の発光装置の実施例である電気回路図FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a light emitting device according to the present invention.
【図2】圧電トランスのλ振動モードでの振動変位状態
図FIG. 2 is a diagram showing a vibration displacement state in a λ vibration mode of a piezoelectric transformer.
【図3】蛍光放電管の点灯駆動周波数と発光効率の関係
図FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a lighting drive frequency of a fluorescent discharge tube and luminous efficiency.
【図4】従来の蛍光放電管点灯回路図FIG. 4 is a conventional fluorescent discharge tube lighting circuit diagram.
1 直流電源 2 駆動回路 3 圧電トランス 4、5 入力電極 6 出力電極 7 蛍光放電管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Drive circuit 3 Piezoelectric transformer 4, 5 Input electrode 6 Output electrode 7 Fluorescent discharge tube
Claims (3)
を点灯させる出力を発生するインバータ回路とからなる
発光装置において、インバータ回路の出力側に圧電トラ
ンスを設けてなり、蛍光放電管の内径を1.5mmφ以
下、圧電トランスがλ振動モードで駆動周波数を60k
Hzのときに圧電トランスの横長全長を58mm以下に
してなる組合せで設定される発光装置。1. A light emitting device comprising a fluorescent discharge tube and an inverter circuit connected to a power supply and generating an output for lighting the fluorescent discharge tube, wherein a piezoelectric transformer is provided on the output side of the inverter circuit. The inner diameter is 1.5mmφ or less, and the driving frequency of the piezoelectric transformer is 60k in λ vibration mode.
A light emitting device that is set in a combination in which the total horizontal length of the piezoelectric transformer is 58 mm or less at Hz .
を点灯させる出力を発生するインバータ回路とからなる
発光装置において、インバータ回路の出力側に圧電トラ
ンスを設けてなり、圧電トランスの横長全長を、圧電ト
ランスの振動モードがλ/2の時の圧電トランス素子中
の音速をC、圧電トランスの横長全長をLとしたとき、
蛍光放電管の点灯駆動周波数f=60kHzよりf=6
0,000=C/4Lから求められるLの数値以下に設
定し、及び蛍光放電管の内径を1.5mmφ以下に設定
してなる発光装置。2. A light emitting device comprising a fluorescent discharge tube and an inverter circuit connected to a power supply and generating an output for lighting the fluorescent discharge tube, wherein a piezoelectric transformer is provided on the output side of the inverter circuit, and the piezoelectric transformer has a horizontally long shape. When the total length is C, the sound velocity in the piezoelectric transformer element when the vibration mode of the piezoelectric transformer is λ / 2 is L, and the total horizontal length of the piezoelectric transformer is L,
Lighting drive frequency f = 60 kHz for fluorescent discharge tube f = 6
0,000 = set to a numerical value following L obtained from C / 4L
And set the inner diameter of the fluorescent discharge tube to 1.5 mmφ or less.
It was formed by the light-emitting device.
を点灯させる出力を発生するインバータ回路とからなる
発光装置において、インバータ回路の出力側に圧電トラ
ンスを設けてなり、圧電トランスの横長全長を、圧電ト
ランスの振動モードが3λ/2の時の圧電トランス素子
中の音速をC、圧電トランスの横長全長をLとしたと
き、蛍光放電管の点灯駆動周波数f=60kHzよりf
=60,000=C/2L/3=3C/2Lから求めら
れるLの数値以下に設定し、及び蛍光放電管の内径を
1.5mmφ以下に設定してなる発光装置。3. A light emitting device comprising a fluorescent discharge tube and an inverter circuit connected to a power supply and generating an output for lighting the fluorescent discharge tube, wherein a piezoelectric transformer is provided on an output side of the inverter circuit, and the piezoelectric transformer has a horizontally long shape. Assuming that the total length is C, the sound velocity in the piezoelectric transformer element when the vibration mode of the piezoelectric transformer is 3λ / 2 is L, and the total horizontal length of the piezoelectric transformer is L.
From the driving frequency f = 60 kHz of the fluorescent discharge tube.
= 60,000 = C / 2L / 3 = 3C / 2L is set to the following figures obtained L from and formed by setting the inner diameter of the fluorescent discharge tube below 1.5mmφ light emitting device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3121395A JP3297556B2 (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Light emitting device |
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JP3121395A JP3297556B2 (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Light emitting device |
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JPH08227796A JPH08227796A (en) | 1996-09-03 |
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KR20010053718A (en) * | 1999-12-01 | 2001-07-02 | 이형도 | Power supply of cold cathode fluorescent tube using piezoelectric transformer |
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- 1995-02-20 JP JP3121395A patent/JP3297556B2/en not_active Expired - Fee Related
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