Brevet FR2926184A1 — publié le 20090710

OSCILLATEUR PIÉZO-ÉLECTRIQUE D'ALLUMAGE DE LAMPE HAUTE TENSION La présente invention concerne une technologie d'allumage de lampe haute tension, et porte en particulier sur un oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension. Le principe de la lampe fluorescente à cathode froide (CCFL - Cold Cathode Fluorescent Lamp) est analogue à celui de la lampe à lumière naturelle. Lorsqu'une haute tension est appliquée à l'entrée des électrodes, quelques électrons heurtent l'électrode à haute vitesse pour générer des électrons secondaires. Ensuite, la décharge commence, et les électrons entrent en collision avec des atomes de mercure, et les atomes de mercure rayonnent un rayonnement ultraviolet ayant une longueur d'onde de 253,7 nm. Ensuite, le rayonnement ultraviolet excite la poudre fluorescente sur la paroi du tube interne pour émettre une lumière visible avec la température de couleur corrélée. En plus d'être utilisé dans des dispositifs d'affichage, des assistants personnels numériques (PDA), des appareils photo numériques, des téléphones mobiles, etc., la CCFL est également un élément indispensable pour des modules de rétroéclairage. La CCFL n'utilise pas de filament de lampe et ne pose donc pas le problème du grillage du filament ; par conséquent, la CCFL a une durée de vie fiable. La CCFL a les avantages d'un petit diamètre de tube, d'un rendement lumineux élevé, d'une brillance élevée, d'une basse température et d'une longue durée de vie de service lorsqu'elle est utilisée comme source de lumière. Pour obtenir une petite dimension et une performance électrique supérieure, le transformateur élévateur de tension du type à enroulement est remplacé par un transformateur piézo-électrique dans le circuit d'allumage de la CCFL. Etant donné que le transformateur piézo-électrique a une petite dimension, un gain en tension élevé, un rendement élevé et une isolation supérieure et est exempt d'interférences électromagnétiques, il est habituellement utilisé dans le circuit d'allumage d'un système d'éclairage à haut rendement lumineux pour atteindre les caractéristiques de minceur, de poids léger et de performance électrique supérieure. En plus de l'augmentation de la dimension, l'augmentation de la surface de l'électrode d'argent est également une manière simple d'augmenter la puissance émise d'un transformateur piézo-électrique. Cependant, l'augmentation de la surface de l'électrode d'argent diminuera le rapport d'élévation de tension, ce qui affectera l'effet d'augmentation de la puissance de sortie. De plus, l'augmentation la dimension d'un transformateur piézo-électrique entre également en conflit avec l'exigence de minceur et de poids léger. L'objectif principal de la présente invention est de proposer un oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, dans lequel un condensateur piézo-électrique de structure simple coopère avec un circuit de résonance LC pour émettre une puissance supérieure, et par lequel le coût et la consommation de puissance sont diminués, et la compétitivité est accrue. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, dans lequel l'effet piézo-électrique d'un condensateur piézo-électrique sous l'effet d'un circuit de résonance LC déclenche un mécanisme de protection automatique pour prévenir un mauvais fonctionnement et une surchauffe dans un état de surcharge. Pour atteindre les objectifs mentionnés ci-dessus, conformément à la présente invention, il est proposé un oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, dans lequel une plaque piézo-électrique haute puissance est utilisée comme condensateur piézo-électrique dans le ballast d'allumage de lampe haute tension et l'inverseur. Lorsqu'une tension est appliquée au condensateur piézo-électrique, la plaque piézo-électrique se déforme en raison de l'effet piézo-électrique inverse, puis cette déformation génère de l'électricité en raison de l'effet piézo-électrique. La présente invention permet d'améliorer le transformateur piézo-électrique classique, qui peut seulement émettre un faible courant et une puissance limitée bien qu'il puisse fournir une tension plus élevée. Dans la présente invention, le condensateur piézo-électrique coopère avec un circuit de résonance LC. Lorsque le circuit de résonance LC entre en résonance, le système a la meilleure performance de sortie. Lorsque le système est surchargé, la température du condensateur piézo-électrique augmentera, et la capacité augmente. Ainsi, le circuit de résonance LC ne peut plus entrer en résonance, et la puissance diminue. De cette façon, la présente invention présente une fonction de protection automatique. En plus du circuit de résonance LC, le condensateur piézo-électrique peut également coopérer avec un condensateur auxiliaire ayant une capacité équivalente à celle du condensateur piézo-électrique. Lorsque le circuit de résonance LC entre en résonance, le condensateur auxiliaire peut favoriser l'effet piézo-électrique et optimiser la puissance de sortie. La présente invention a donc pour objet un oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute 5 tension, qui comprend : - un condensateur et un circuit de résonance LC, caractérisé par le fait que ledit condensateur est un condensateur piézo-électrique connecté audit circuit de résonance LC en parallèle, et ledit condensateur piézo- 10 électrique comprend : une plaque piézo-électrique circulaire faite d'un matériau piézo-électrique et ayant une surface supérieure et une surface inférieure ; et deux couches conductrices formées respectivement sur 15 ladite surface supérieure et ladite surface inférieure de ladite plaque piézo-électrique circulaire pour agir comme deux électrodes dudit condensateur piézo- électrique. L'oscillateur piézo-électrique d'allumage de 20 lampe haute tension peut comprendre en outre un condensateur auxiliaire connecté en parallèle entre ledit condensateur piézo-électrique et ledit circuit de résonance LC. Ledit condensateur auxiliaire peut avoir une 25 capacité équivalente à celle de ladite capacité piézo-électrique. Ledit circuit de résonance LC peut être formé d'un circuit de résonance en demi-pont ou d'un circuit de résonance en pont intégral. 30 Deux fils conducteurs d'électrode peuvent être brasés respectivement sur lesdites deux couches conductrices et connectés audit circuit de résonance LC. 20 25 Ledit condensateur piézo-électrique peut comprendre deux éléments desdites plaques piézo-électriques circulaires et deux ensembles de couches conductrices, qui sont connectées en série ou en parallèle par l'intermédiaire d'un fil conducteur. Lesdites deux couches conductrices peuvent être circulaires, et lesdites deux couches conductrices peuvent recouvrir respectivement partiellement ou entièrement ladite surface supérieure et ladite surface inférieure de ladite plaque piézo-électrique circulaire. Lesdites deux couches conductrices peuvent être faites de pâte d'argent, de pâte de cuivre ou de pâte de nickel. Les modes de réalisation décrits ci-dessous sont décrits en détail en coopération avec les dessins pour faire mieux comprendre les objectifs, les caractéristiques et les efficacités de la présente invention. Sur ces dessins . la Figure 1 est un diagramme montrant schématiquement un oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension selon un mode de réalisation de la présente invention ; la Figure 2 est un diagramme montrant schématiquement un condensateur piézo-électrique selon un mode de réalisation de la présente invention ; et 30 û la Figure 3 est un diagramme montrant schématiquement un condensateur piézo-électrique selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Si l'on se réfère à la Figure 1, on peut voir que l'on a représenté un diagramme montrant schématiquement un oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension selon un mode de réalisation de la présente invention. L'oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension de la présente invention comprend : un condensateur 10, un circuit de résonance LC 20 et un condensateur auxiliaire 30, tous étant connectés en parallèle. Le condensateur 10 est un condensateur piézo-électrique, qui a une piézo-électricité et est utilisé pour stocker de l'énergie électrique, réguler le facteur de puissance et la puissance de sortie. Lorsqu'une tension est appliquée au condensateur piézo-électrique 10, le matériau piézo-électrique se déforme en raison de l'effet piézo-électrique inverse, puis cette déformation génère de l'électricité par l'effet piézo-électrique. La combinaison d'effets piézo-électrique et piézo-électrique inverse génère une charge supplémentaire, amplifie la tension et produit une puissance plus grande. Dans la présente invention, le condensateur piézo-électrique 10 coopère avec le circuit 20 de résonance LC qui peut créer une résonance. Lorsque le circuit 20 de résonance LC entre en résonance, l'oscillateur piézo-électrique a la meilleure performance de puissance. Alors que la capacité du condensateur piézo-électrique 10 est en corrélation avec la température, la tension de sortie du condensateur piézo-électrique 10 varie sous un courant constant. Dans ce mode de réalisation, le condensateur auxiliaire 30 est adopté pour coopérer avec le condensateur piézo-électrique 10. Le condensateur auxiliaire 30 a une capacité égale à celle du condensateur piézo-électrique 10 et est utilisé pour aider à charger et à optimiser la puissance de sortie. Lorsque la lampe est allumée, la tension s'élève instantanément. Après que l'allumage de la lampe est achevé, la capacité est régulée de façon appropriée. Ainsi, la puissance sera modifiée par l'effet piézo-électrique pour réduire une consommation de puissance supplémentaire. On se réfèrera maintenant à la Figure 2. Dans ce mode de réalisation, un matériau piézo-électrique est fabriqué en une plaque piézo-électrique circulaire 11. Une pâte d'argent, une pâte de cuivre ou une pâte de nickel est également transformée en couches conductrices circulaires 12 et 13. Les couches conductrices circulaires 12 et 13 sont respectivement formées sur les surfaces supérieure et inférieure de la plaque piézo-électrique circulaire 11 et recouvrent partiellement ou entièrement les surfaces supérieure et inférieure de la plaque piézo-électrique circulaire 11 pour fonctionner comme deux électrodes du condensateur piézo-électrique 10. Les fils conducteurs d'électrode 121 et 131 sont respectivement formés sur les côtés externes des couches conductrices 12 et 13 et sont connectés au circuit de résonance LC 20. Ce mode de réalisation de la présente invention adopte seulement une pièce de condensateur piézo-électrique 10, qui peut émettre une puissance aussi élevée que 70 W et peut être co-localisée avec un simple circuit de résonance en demi-pont. Ainsi, la présente invention permet de réduire le coût de fabrication et a une compétitivité en prix supérieure. Naturellement, si le condensateur piézo-électrique 10 coopère avec un circuit de résonance en pont intégral, il peut émettre une puissance encore plus grande. De plus, si le condensateur piézo-électrique 10 coopère avec un circuit de résonance LC d'impédance L, il a une fonction automatique de protection. Lorsque le condensateur piézo- électrique 10 est surchargé, la capacité augmente, et la puissance de résonance est changée pour réduire la puissance de sortie et diminuer la température. Le condensateur piézo-électrique 10 a une piézoélectricité ; une fois que le condensateur piézo-électrique 10 est surchargé, la température s'élève et la capacité augmente. Ainsi, la capacité du circuit de résonance LC 20 est amenée à varier, et le circuit de résonance LC 20 arrête de résonner. Ensuite, la sortie diminue, et la lampe s'affaiblit. De cette façon, la présente invention peut prévenir un mauvais fonctionnement et une surchauffe. Si l'on se réfère à la figure 3 pour un autre mode de réalisation de la présente invention, on peut voir qu'en application pratique, les condensateurs piézo-électriques peuvent être connectés en série ou en parallèle. Dans ce mode de réalisation, deux condensateurs piézo-électriques 10 et 40 sont connectés par l'intermédiaire d'un fil conducteur 50, le condensateur piézo-électrique 10 ayant une plaque piézo-électrique circulaire 11 et deux couches conductrices 12 et 13. Les condensateurs piézo-électriques 10 et 40 ont une structure identique ; par conséquent, ils sont exemplifiés avec le condensateur piézo-électrique 10. Dans ce mode de réalisation, étant donné que la capacité et l'inductance augmentent, la puissance générée par la résonance augmente également. Ainsi, la puissance de sortie peut atteindre un niveau aussi élevé que 100 W avec la température maintenue aux environs de 30°C. Par conséquent, le condensateur piézo-électrique de ce mode de réalisation peut fournir une puissance de sortie double de celle du condensateur piézo- électrique classique sans surchauffe. Les modes de réalisation décrits ci-dessus ont simplement pour but d'exemplifier la présente invention, mais ne limitent pas la portée de la présente invention. Toute modification ou variante équivalente conforme à l'esprit de la présente invention doit également être incluse dans la portée de la présente invention, qui est basée sur les revendications énoncées ci-après.5 REVENDICATIONS 1 - Oscillateur piézo-électrique d'allumage de 5 lampe haute tension, qui comprend : un condensateur (10) et un circuit de résonance LC (20), caractérisé par le fait que ledit condensateur (10) est un condensateur piézo-électrique (10) connecté audit circuit de résonance LC (20) en parallèle, et ledit 10 condensateur piézo-électrique (10) comprend : une plaque piézo-électrique circulaire (11) faite d'un matériau piézo-électrique et ayant une surface supérieure et une surface inférieure ; et deux couches conductrices (12, 13) formées 15 respectivement sur ladite surface supérieure et ladite surface inférieure de ladite plaque piézo-électrique circulaire (11) pour agir comme deux électrodes dudit condensateur piézo-électrique (10). 2 - Oscillateur piézo-électrique d'allumage de 20 lampe haute tension, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un condensateur auxiliaire (30) connecté en parallèle entre ledit condensateur piézo-électrique (10) et ledit circuit de résonance LC (20). 25 3 - Oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit condensateur auxiliaire (30) a une capacité équivalente à celle de ladite capacité piézo-électrique. 30 4 - Oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit circuit de résonance LC (20) estformé d'un circuit de résonance en demi-pont ou d'un circuit de résonance en pont intégral. - Oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, selon la revendication 1, caractérisé 5 par le fait que deux fils conducteurs (121, 131) d'électrode sont brasés respectivement sur lesdites deux couches conductrices (12, 13) et connectés audit circuit de résonance LC (20). 6 - Oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit condensateur piézo-électrique comprend deux éléments desdites plaques piézo- électriques circulaires et deux ensembles de couches conductrices, qui sont connectées en série ou en parallèle par l'intermédiaire d'un fil conducteur. 7 - Oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites deux couches conductrices (12, 13) sont circulaires, et lesdites deux couches conductrices (12, 13) recouvrent respectivement partiellement ou entièrement ladite surface supérieure et ladite surface inférieure de ladite plaque piézo-électrique circulaire (11). 8 - Oscillateur piézo-électrique d'allumage de lampe haute tension, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites deux couches conductrices (12, 13) sont faites de pâte d'argent, de pâte de cuivre ou de pâte de nickel.