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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|---|---|---|---|
| JP3121395A JP3297556B2 (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
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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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- 1995-02-20 JP JP3121395A patent/JP3297556B2/en not_active Expired - Fee Related
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