(57)【要約】【課題】  インバータ装置を効率的に動作させる。【解決手段】  交流電圧を生成する駆動回路と、厚み方向に分極された第１の領域及び長さ方向に分極された第２の領域とが形成され、放電管とほぼ等しい長さを有する圧電基板と、前記交流電圧が入力され、前記第１の領域が形成された圧電基板の上下面に設けられた１次電極と、前記第２の領域が形成された圧電基板の端面に設けられた２次電極とを備える。【選択図】図１８
2005243654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を生成する駆動回路と、
厚み方向に分極された第１の領域及び長さ方向に分極された第２の領域とが形成され、放電管とほぼ等しい長さを有する圧電基板と、
前記交流電圧が入力され、前記第１の領域が形成された圧電基板の上下面に設けられた１次電極と、
前記第２の領域が形成された圧電基板の端面に設けられた２次電極とを備えることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記１次電極は前記放電管の陽極または陰極に接続され、前記２次電極は前記放電管の陰極または陽極に接続されることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
交流電圧を生成する駆動回路と、
厚み方向に分極された第１の領域及び長さ方向に分極された第２の領域とが形成され、長さ方向に垂直な断面がＵ字状の圧電基板と、
前記交流電圧が入力され、前記第１の領域が形成された圧電基板の内外面に設けられた１次電極と、
前記第２の領域が形成された圧電基板の端面に設けられた２次電極とを備えることを特徴とするインバータ装置。
【請求項４】
前記１次電極は放電管の陽極または陰極に接続され、前記２次電極は前記放電管の陰極または陽極に接続されることを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関し、特に、冷陰極蛍光管などに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンやパームトップパソコンなどの携帯型情報端末装置が普及してきており、これらの携帯型情報端末装置の表示部には、小型軽量化や低消費電力化などの観点から液晶表示装置が主に用いられていた。この液晶表示装置のバックライトの光源には冷陰極管が多用され、冷陰極管を点灯させるためには交流高電圧を必要としていた。このため、電磁変換方式の交流インバータトランスを使用することにより交流高電圧を生成し、冷陰極管を点灯させるようにしていた。
【０００３】
図２２は、従来の冷陰極管の駆動方法を示す図である。
【０００４】
図２２において、１０〜１５Ｖ程度の直流電圧が直流電源２７１からインバータ回路２７２に供給される。インバータ回路２７２は、直流電源２７１から供給された直流電圧を１２００Ｖ／５０ＫＨｚ程度の交流高電圧に変換し、冷陰極管２７３に供給する。交流高電圧がインバータ回路２７２から冷陰極管２７３に供給されると、冷陰極管２７３は放電し点灯する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の冷陰極管の駆動方法では、インバータ回路２７２から冷陰極管２７３に高圧配線を行う必要があり、インバータ回路２７２から供給される電力が、高圧配線に伴う静電浮遊容量を介して漏洩するという問題があった。このため、冷陰極管を駆動する際の消費電力が多くなり、携帯型情報端末装置のバックライトに冷陰極管を使用した場合、携帯型情報端末装置の電池の寿命が短くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、放電管を効率的に動作させることを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明によれば、放電管に入力される電圧を放電管の内部で昇圧することにより、放電管を放電させるようにしている。
【０００８】
このことにより、低電圧を放電管に入力するだけで、放電管を放電させることが可能となることから、放電管に電圧を入力する際に、配線の浮遊容量などにより電力が外部に漏洩することを低減させることができ、放電管を効率的に動作させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の一態様によれば、昇圧手段を駆動する駆動手段を放電管の内部に備えている。
【００１０】
このことにより、放電管に直流低電圧を入力するだけで、放電管を放電させることが可能となり、放電管に電圧を入力する際に、電力が外部に漏洩することをより一層低減させることが可能となることから、放電管をより一層効率的に動作させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の一態様によれば、放電管は冷陰極管である。
【００１２】
このことにより、放電管を小型軽量化することが可能となるとともに、低消費電力で動作させることができる。
【００１３】
また、本発明の一態様によれば、昇圧手段は圧電トランスである。
【００１４】
このことにより、高い昇圧比を容易に得ることが可能となるとともに、昇圧手段を放電管の内部に設けた場合においても、放電管の小型・軽量化を容易に行うことが可能となり、放電管の大きさが増大することを防止することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様によれば、互いに対向して設けられた陰極及び陽極と、陰極または陰極に供給される電圧を昇圧する圧電トランスと、陰極、陽極及び圧電トランスを放電ガスとともに内部に封入する封入手段とを備えている。
【００１６】
このことにより、交流低電圧を放電管に入力するだけで、交流高電圧を放電管の内部で容易に得ることが可能となることから、放電管に電圧を入力する際に電力が外部に漏洩することを低減させることができ、放電管の消費電力を減らすことが可能となる。
【００１７】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスを振動の節で保持するようにしている。
【００１８】
このことにより、圧電トランスの出力電圧を低下させることなく、圧電トランスを放電管の内部に保持することが可能となり、放電管内部での昇圧を効率的に行うことが可能となる。
【００１９】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスを駆動する駆動回路を放電管の内部に封入するようにしている。
【００２０】
このことにより、直流電圧を放電管の内部で交流電圧に変換することが可能となるとともに、交流高電圧を放電管の内部で容易に得ることが可能となり、放電管に直流電圧を入力するだけで、放電管を放電させることが可能となることから、放電管に電圧を入力する際に電力が外部に漏洩することをより一層低減させることができ、放電管の消費電力をより一層減らすことが可能となる。
【００２１】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランス上に駆動回路のパターンを形成するようにしている。
【００２２】
このことにより、駆動回路を放電管内に設けた場合においても、放電管の大きさが増大することを防止することができ、放電管の小型・軽量・高効率化が可能となる。
【００２３】
また、本発明の一態様によれば、駆動回路は、発振回路と、圧電トランスの出力を発振回路に帰還する帰還回路とを備えている。
【００２４】
このことにより、圧電トランスの実駆動時の特性に基づいて、圧電トランスの駆動条件を変化させることが可能となり、圧電トランスの動作状態の変動により圧電トランスの昇圧比が低下することを防止することが可能となる。
【００２５】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスの共振周波数の変動に応じて発振回路の発振周波数を変化させるようにしている。
【００２６】
このことにより、駆動信号レベル、温度、負荷などの変動により、圧電トランスの共振特性が変化した場合においても、最適な周波数で圧電トランスを駆動することが可能となり、圧電トランスを効率的に動作させることが可能となる。
【００２７】
また、本発明の一態様によれば、厚み方向に分極された第１の領域及び長さ方向に分極された第２の領域とを有する圧電基板と、第１の領域の上下面に設けられた１次電極と、第２の領域の端面に設けられた２次電極とを備え、２次電極が放電管の陰極または陽極となるようにしている。
【００２８】
このことにより、圧電トランスを放電管の内部に保持した際に、放電管の陰極または陽極の少なくとも一方を省略することが可能となり、放電管の低消費電力化が可能となるとともに小型軽量化することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の一態様によれば、２次電極を放電管の内部に封入し、１次電極を放電管の外部に設けるようにしている。
【００３０】
このことにより、放電管を小型化することが可能となるとともに、圧電トランスを駆動する駆動回路を圧電基板上に設けて配線長を短くした場合においても、駆動回路を放電管の外側に設けることが可能となり、放電管の放電が駆動回路に与える影響をなくすことが可能となる。
【００３１】
また、本発明の一態様によれば、圧電基板の長さを放電管の長さとほぼ等しくなるようにしている。
【００３２】
このことにより、高圧配線を短くすることが可能となることから、配線の浮遊容量などにより電力が外部に漏洩することを低減させることができ、放電管を効率的に動作させることが可能となる。
【００３３】
また、本発明の一態様によれば、放電管の陽極と陰極とのそれぞれに対して圧電トランスを設け、陽極の圧電トランスと陰極の圧電トランスとを位相が互いに反対となっている交流電圧で駆動するようにしている。
【００３４】
このことにより、放電管の陽極と陰極との間の電位差をより大きくすることが可能となり、より効率的に放電管を放電させることが可能となる。
【００３５】
また、本発明の一態様によれば、放電管の長さとほぼ等しい長さを有する圧電トランスを、放電管を駆動するインバータに用いるようにしている。
【００３６】
このことにより、圧電トランスの２次電極を放電管の陰極または陽極に接続する際の配線長を短くすることが可能となり、配線の浮遊容量などにより電力が外部に漏洩することを低減させることが可能となることから、放電管を効率的に動作させることが可能となる。
【００３７】
また、本発明の一態様によれば、長さ方向に垂直な断面がＵ字状となっている圧電トランスを、放電管を駆動するインバータに用いるようにしている。
【００３８】
このことにより、圧電トランスをランプホルダーとして使用することが可能となるとともに、圧電トランスの２次電極を放電管の陰極または陽極に接続する際の配線長を短くすることが可能となり、放電管から放射された光を効率的に使用することが可能となるとともに、放電管の消費電力を低減させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように、本発明によれば、放電管の内部で昇圧を行うことにより、低電圧を放電管に入力するだけで、放電管を放電させることが可能となることから、放電管を効率的に動作させることが可能となる。
【００４０】
また、本発明の一態様によれば、昇圧手段を駆動する駆動信号を放電管の内部で生成することにより、放電管に直流低電圧を入力するだけで、放電管を放電させることが可能となることから、放電管をより一層効率的に動作させることが可能となる。
【００４１】
また、本発明の一態様によれば、放電管として冷陰極管を使用することにより、液晶ディスプレイなどのバックライトとして有効に使用することができ、液晶ディスプレイの小型軽量化や低消費電力化を達成することが可能となる。
【００４２】
また、本発明の一態様によれば、昇圧手段として圧電トランスを使用することにより、高い昇圧比を容易に得ることが可能となるとともに、小型・軽量化を容易に行うことが可能となり、昇圧手段を放電管の内部に設けた場合においても、放電管の大きさが増大することを防止することができる。
【００４３】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスを放電管の内部に封入することにより、交流低電圧を放電管に入力するだけで、交流高電圧を放電管の内部で容易に得ることが可能となることから、放電管の消費電力を減らすことが可能となる。
【００４４】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスを振動の節で保持することにより、圧電トランスを放電管の内部に保持した場合においても、圧電トランスの出力電圧が低下することを防止することができる。
【００４５】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスを駆動する駆動回路を放電管の内部に封入することにより、放電管に直流低電圧を入力するだけで、放電管を放電させることが可能となり、放電管の消費電力をより一層減らすことが可能となる。
【００４６】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランス上に駆動回路のパターンを形成することにより、放電管のより一層の小型・軽量・高効率化が可能となる。
【００４７】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスの実駆動時の特性に基づいて、圧電トランスの駆動条件を変化させることにより、圧電トランスの動作状態の変動により圧電トランスの昇圧比が低下することを防止することが可能となる。
【００４８】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスの共振周波数の変動に応じて発振回路の発振周波数を変化させることにより、駆動信号レベル、温度、負荷などの変動により、圧電トランスの共振特性が変化した場合においても、最適な周波数で圧電トランスを駆動することが可能となり、圧電トランスを効率的に動作させることが可能となる。
【００４９】
また、本発明の一態様によれば、圧電トランスの２次電極に放電管の陰極または陽極を兼用させることにより、放電管の陰極または陽極の少なくとも一方を省略することが可能となり、放電管の低消費電力化が可能となるとともに小型軽量化することが可能となる。
【００５０】
また、本発明の一態様によれば、圧電基板の長さを放電管の長さとほぼ等しくすることにより、高圧配線を不要とすることが可能となることから、放電管を効率的に動作させることが可能となる。
【００５１】
また、本発明の一態様によれば、別々に設けられた陽極の圧電トランスと陰極の圧電トランスとを、位相が互いに反対となっている交流電圧で駆動することにより、放電管の陽極と陰極との間の電位差をより大きくすることが可能となり、より効率的に放電させることが可能となる。
【００５２】
また、本発明の一態様によれば、２次電極を放電管の内部に封入し、１次電極を放電管の外部に出すことにより、放電管を小型化することが可能となるとともに、駆動回路を圧電基板上に設けた場合においても、駆動回路を放電管の外側に出すことが可能となり、放電により駆動回路に与える影響をなくすことが可能となる。
【００５３】
また、本発明の一態様によれば、インバータに設けられた圧電トランスの長さを放電管の長さとほぼ等しくすることにより、圧電トランスの２次電極を放電管の陰極または陽極に接続する際の配線長を短くすることが可能となり、放電管を効率的に動作させることが可能となる。
【００５４】
また、本発明の一態様によれば、インバータに設けられた圧電トランスの長さ方向に垂直な断面をＵ字状とすることにより、圧電トランスをランプホルダーとして使用することが可能となるとともに、圧電トランスの２次電極を放電管の陰極または陽極に接続する際の配線長を短くすることが可能となり、放電管から放射された光を効率的に使用することが可能となるとともに、放電管の消費電力を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の第１実施例による放電管の機能的な構成について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図１は、本発明の第１実施例による放電管の機能構成を示すブロック図である。
この第１実施例による放電管は、放電管に入力される電圧を放電管の内部で昇圧するようにしたものである。
【００５７】
図１において、放電管１の内部には昇圧手段２と放電手段３とが設けられている。そして、放電管１に電圧が入力されると、昇圧手段２は放電管１に入力された電圧を昇圧し、昇圧された電圧を放電手段３に供給することにより、放電管１を放電をさせる。
【００５８】
ここで、放電管１は、例えば、冷陰極管であり、昇圧手段２は、例えば、圧電トランスである。なお、放電管１は、蛍光灯などのような熱陰極管、水銀ランプ、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、キセノンランプなどであってもよく、昇圧手段２は、電磁変換式トランスであってもよい。
【００５９】
このように、放電管１の内部に昇圧手段２を設けることにより、低電圧を放電管に入力するだけで、放電管を放電させることが可能となり、放電管に高圧配線を行う必要がなくなることから、放電管を点灯させる際の消費電力を削減することができる。
【００６０】
次に、本発明の第２実施例による放電管の機能的な構成ついて、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
図２は、本発明の第２実施例による放電管の機能構成を示すブロック図である。
この第２実施例による放電管は、放電管に入力される電圧を放電管の内部で昇圧するとともに、放電管を駆動する駆動信号を放電管の内部で生成可能としたものである。
【００６２】
図２において、放電管１１の内部には駆動手段１２、昇圧手段１３及び放電手段１４が設けられている。そして、放電管１１に電圧が入力されると、駆動手段１２は、放電管１１に入力された電圧に基づいて、昇圧手段１３を駆動する信号を生成する。駆動手段１２で生成された信号は、昇圧手段１３で昇圧され、この昇圧された信号を放電手段１３に供給することにより、放電管１１を放電をさせる。
【００６３】
ここで、放電管１１は、例えば、冷陰極管であり、駆動手段１２は、例えば、発振回路であり、昇圧手段１３は、例えば、圧電トランスである。
【００６４】
このように、放電管１１の内部に駆動手段１２及び昇圧手段１３を設けることにより、放電管に直流電圧を入力するだけで、放電管を放電させることが可能となり、放電管に交流電圧を供給する必要がなくなることから、電力が静電浮遊容量を介して外部に漏洩することをほとんどなくすことができ、放電管を点灯させる際の消費電力をより一層削減することができる。
【００６５】
次に、本発明の第３実施例による放電装置ついて図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図３は、本発明の第３実施例による放電装置の概略構成を示す図である。この第３実施例による放電装置は、冷陰極管の内部に圧電トランスを設けることにより、冷陰極管を放電させるために必要な電圧を放電管の内部で得られるようにしたものである。
【００６７】
図３において、冷陰極管２３の内部には、圧電基板２４、圧電基板２４を駆動する１次電極２５、２６、圧電基板２４で発生する電圧を出力する２次電極２７及び陰極２８が放電ガスとともに封入され、２次電極２７と陰極２８とが所定の距離を隔てて互いに対向するように保持されている。ここで、駆動回路２２の入力側には直流電源２１が接続され、駆動回路２２の出力側の一端には、１次電極２５が接続されるとともに、駆動回路２２の出力側の他端には、１次電極２６、陰極２８及び圧電基板２４の接地点が接続されている。
【００６８】
直流電源２１が駆動回路２２に１０Ｖ程度の直流電圧を供給すると、駆動回路２２は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換して、１次電極２５に出力する。圧電基板２４は、１次電極２５と１次電極２６との間に交流電圧が入力されると、この交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極２７に出力する。
【００６９】
この２次電極２７は冷陰極管２３の陽極も兼ねており、圧電トランスの昇圧作用により、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧が２次電極２７と陰極２８との間に発生することから、冷陰極管２３内で放電が起こり、冷陰極管２３に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管２３の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管２３を発光させる。
【００７０】
図４は、図３の冷陰極管２３の具体的な構成例を示す斜視図である。
【００７１】
図４において、長方形板状の圧電基板３２の片側半分の上下面には１対の１次電極３３、３４が形成され、圧電基板３２の残り半分の一端面には２次電極３５が形成されている。１次電極３３にはリード線３６が設けられるとともに、１次電極３４にはリード線３７が設けられ、リード線３６、３７を冷陰極管３１の一端で固定することにより、冷陰極管３１内に圧電基板３２を保持するようにしている。また、陰極３８が、リード線３９により、冷陰極管３１の他端に保持され、圧電基板３２の２次電極３５と陰極３８とを対向して配置することにより、圧電基板３２の２次電極３５が冷陰極管３１の陽極を兼ねるようにしている。
【００７２】
このため、冷陰極管３１内での放電は、圧電基板３２の２次電極３５と陰極３８との間で行われ、圧電トランスを冷陰極管３１内に設けた場合、冷陰極管３１に元々存在していた陽極を省くことができ、冷陰極管３１の小型軽量化が可能となる。
【００７３】
ここで、リード線３６、３７を細長い形状とし、圧電基板３２の振動に追随してリード線３６、３７がたわむことを可能とすることにより、リード線３６、３７で圧電基板３２を保持した場合での、圧電基板３２の振動に対する影響を抑制抑するようにしてもよい。この他にも、リード線３６、３７をバネ状に成形することにより、圧電基板３２の振動に対する影響を抑制することも可能である。
【００７４】
図５は、本発明の一実施例に係わる圧電トランスの振動モードを説明する図である。
【００７５】
図５（ａ）において、圧電基板３２は、長さが２Ｌ、幅がＷ、厚みがＴの長方形板状に形成され、圧電基板３２の片側半分は厚み方向に分極Ｐ１が施され、圧電基板３２の残りの半分は長さ方向に分極Ｐ２が施されている。分極Ｐ１が施された圧電基板３２の片側半分の上下面には一対の１次電極３３、３４が設けられ、分極Ｐ２が施された圧電基板３２の残りの半分の長さ方向の一端面には２次電極３５が設けられている。
【００７６】
ここで、圧電基板３２の材料としては、圧電結晶材料や圧電セラミック材料などを用いることができ、圧電結晶材料としては、例えば、ニオブ酸リチウムなどが使用可能であり、圧電セラミック材料としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系セラミックス、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）系セラミックス、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミックス、３成分系セラミックスなどが使用可能である。
【００７７】
圧電基板３２の長さ２Ｌで決まる固有共振周波数の入力電圧Ｖ１が１次電極３３、３４に入力されると、圧電基板３２の電歪効果により機械的振動が発生する。この機械的振動は長さ方向で増大し、圧電効果により交流高圧の出力電圧Ｖ２が２次電極３５に発生する。すなわち、圧電トランスでは、電気エネルギーを機械的な振動に変換し、この機械的な振動を大きくしてから、電気エネルギーに戻すことにより、昇圧を行うようにしている。
【００７８】
圧電トランスの振動には、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、λ（全波長振動）モード、λ／２（半波長振動）モード、３λ／２モードなどがあり、各モードに応じて振動の変位分布が異なっている。また、各モードには、振動の振幅が零または極小となる節が存在している。このため、圧電トランスを効率的に動作させるには、振動の節で圧電トランスを支持する必要がある。
【００７９】
出力端無負荷時の昇圧比Ｖ２／Ｖ１は、
Ｖ２／Ｖ１＝４／π２・Ｑｍ・ｋ３１・ｋ３３・Ｌ／Ｔ    ・・・（１）
で与えられる。
【００８０】
ここで、Ｑｍは機械的品質係数、ｋ３１、ｋ３３は圧電定数である。
【００８１】
また、基本共振周波数ｆｒは、
ｆｒ＝ｃ／（４Ｌ）                                    ・・・（２）
で与えられる。
【００８２】
ここで、ｃは圧電基板３２中の音速である。
【００８３】
例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスを圧電基板３２に使用した場合には、数百倍の昇圧比Ｖ２／Ｖ１を得ることが可能である。
【００８４】
このように、冷陰極管２３の内部に圧電トランスを設けることにより、交流電圧を冷陰極管２３に入力するだけで、交流高電圧を冷陰極管２３の内部で容易に得ることが可能となり、冷陰極管２３の消費電力を減らすことが可能となるとともに、冷陰極管２３の大きさが増大することを抑制することが可能となり、この冷陰極管２３を液晶ディスプレイなどのバックライトとして使用した場合においても、液晶ディスプレイの小型軽量化を損なうことなく、低消費電力化を達成することが可能となる。
【００８５】
図６は、図３の放電装置のより具体的な第１構成例を示すブロック図である。
【００８６】
図６において、冷陰極管４４内には圧電トランス４５が設けられ、冷陰極管４４の陽極４６は圧電トランス４５の２次電極に接続され、冷陰極管４４の陰極４７は接地されている。発振器４２の出力端子は圧電トランス４５の一方の１次電極に接続されるとともに、圧電トランス４５の他方の１次電極は接地されている。また、圧電トランス４５からの出力の一部は帰還回路４３を介して発振器４２に帰還されている。そして、発振器４２は、帰還回路４３からの帰還信号に基づいて、圧電トランス４５を最適な条件で動作させるように、発振器４２からの出力を調節する。
【００８７】
直流電圧が直流電圧入力端子４１に入力されると、発振器４２が動作し、所定の周波数の交流電圧を圧電トランス４５に供給する。圧電トランス４５は、発振器４２から出力された交流電圧を昇圧し、陽極４６に供給する。圧電トランス４５により、陽極４６と陰極４７との間に交流高電圧が加えられると、冷陰極管４４内で放電が起こり、冷陰極管４４に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管４４の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管４４を発光させる。
【００８８】
ここで、圧電トランス４５は、負荷がかかった時と負荷がない時とでは、出力特性が異なり、負荷がない時に合わせて圧電トランス４５を駆動すると、負荷がかかった時に出力電圧が低下するので、圧電トランス４５からの出力の一部を発振器４２に帰還し、圧電トランス４５を最も効率よく動作させることができるように、発振器４２の発振状態を変化させるようにする。
【００８９】
このように、圧電トランス４５の出力の一部を発振器４２に帰還することにより、圧電トランス４５の実駆動時の特性に基づいて、圧電トランス４５の駆動条件を変化させることが可能となり、圧電トランス４５の動作状態の変動により圧電トランス４５の昇圧比が低下することを防止することが可能となる。
【００９０】
図７は、図３の放電装置のより具体的な第２構成例を示すブロック図である。
【００９１】
図７において、可変発振回路５１、スイッチング回路５２及び電力増幅回路５３が縦列接続され、冷陰極管５４内には圧電トランス５５が設けられている。冷陰極管５４の陽極５６は圧電トランス５５の２次電極に接続され、冷陰極管５４の陰極５７は抵抗５８を介して接地されている。電力増幅回路５３の出力端子は圧電トランス５５の一方の１次電極に接続され、圧電トランス５５の他方の１次電極は接地されている。冷陰極管５４の陰極５７と抵抗５８との間には電流検出回路５９の入力端子が接続され、明るさ設定部６０からの出力と電流検出回路５９からの出力とが比較回路６１に入力され、比較回路６１からの出力が駆動範囲制御回路６２に入力されている。駆動範囲制御回路６２の出力は可変発振回路５１に入力され、可変発振回路５１の発振周波数を制御する。
【００９２】
可変発振回路５１からの交流電圧がスイッチング回路５２及び電力増幅回路５３を介して圧電トランス５５に供給されると、圧電トランス５６は、可変発振回路５１から出力された交流電圧を昇圧し、冷陰極管５４の陽極５６に供給する。圧電トランス５６により、陽極５６と陰極５７との間に交流高電圧が加えられると、冷陰極管５４内で放電が起こり、冷陰極管５４に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管５４の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管５４を発光させる。
【００９３】
ここで、圧電トランス５５は、駆動信号レベル、温度、負荷などの変動により、圧電トランスの共振特性が変化する。すなわち、駆動信号レベルが大きくなるに従って、非線形性及び共振抵抗が大きくなるとともに、共振周波数及び機械的品質係数Ｑｍが小さくなる。また、駆動信号レベルが大きくなると、圧電トランス５５の温度が上昇し、これらの現象が加速される。圧電トランス５５の昇圧比は、
共振周波数では高いが、共振周波数から離れるに従って低くなり、（１）式に示すように、機械的品質係数Ｑｍの値に比例する。
【００９４】
このため、電流検出回路５９により冷陰極管５４に流れる電流を検出し、駆動範囲制御回路６２が、冷陰極管５４に流れる電流を一定とするように、可変発振回路５１の発振周波数を制御する。そして、駆動信号レベル、温度、負荷などの変動により、圧電トランスの共振特性が変化した場合においても、最適な周波数で圧電トランスを駆動するようにして、圧電トランスを効率的に動作させるようにする。
【００９５】
図８は、本発明の第４実施例に係わる冷陰極管の概略構成を示す斜視図である。
この第４実施例は、冷陰極管内で圧電トランスを保持する方法の一例を示すもので、圧電トランスを振動の節で保持するようにしたものである。
【００９６】
図８において、長方形板状の圧電基板７２の片側半分の上下面には１対の１次電極７３、７４が形成され、圧電基板７２の残り半分の一端面には２次電極７５が形成されている。１次電極７３にはリード線７６が設けられ、１次電極７４にはリード線７７が設けられ、圧電基板７２の振動に影響を与えないように、リード線７６、７７を柔軟な材質または構成とする。圧電基板７２は、保持部８０、８１により支持され、保持部８０、８１を冷陰極管７１の一端で固定することにより、冷陰極管７１内に圧電基板７２を保持するようにしている。
【００９７】
ここで、保持部８０、８１は圧電基板７２の振動の節で圧電基板７２を支持し、圧電基板７２の振動に影響を与えないようにしている。保持部８０、８１はガラスやプラスチックのような絶縁体がよい。又、３箇所以上で圧電基板を支えるようにしてもよい。圧電基板７２の陰極７８は、リード線７９により冷陰極管７１の他端に保持され、圧電基板７２の２次電極７５と陰極７８とは対向して配置され、圧電基板７２の２次電極７５が冷陰極管７１の陽極を兼ねている。このため、冷陰極管７１内での放電は、圧電基板７２の２次電極７５と陰極７８との間で行われ、冷陰極管７１に元々存在していた陽極を省くことにより、冷陰極管７１の小型軽量化が可能としている。
【００９８】
このように、圧電トランスを振動の節で保持することにより、圧電トランスの出力電圧を低下させることなく、圧電トランスを冷陰極管７１の内部に保持することが可能となり、冷陰極管７１での昇圧を効率的に行うことが可能となる。
【００９９】
なお、圧電基板７２の上下面方向から圧電基板７２を支持するほかに、圧電基板７２の側面方向から圧電基板７２を支持するようにしてもよい。
【０１００】
図９は、本発明の第５実施例に係わる冷陰極管の概略構成を示す図である。この第５実施例では、圧電トランスを駆動する駆動回路を冷陰極管の内部に封入するようにしている。
【０１０１】
図９において、冷陰極管９３の内部には、駆動回路９２、圧電基板９４、圧電基板９４を駆動する１次電極９５、９６、圧電基板９４で発生する電圧を出力する２次電極９７及び陰極９８が放電ガスとともに封入され、２次電極９７と陰極９８とが所定の距離を隔てて互いに対向するように保持されている。ここで、駆動回路９２の入力側には直流電源９１が接続され、駆動回路９２の出力側の一端には、１次電極９５が接続されるとともに、駆動回路９２の出力側の他端には、１次電極９６、陰極９８及び圧電基板９４の接地点が接続されている。
【０１０２】
直流電源９１が駆動回路９２に１０Ｖ程度の直流電圧を供給すると、駆動回路９２は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換して、１次電極９５に出力する。圧電基板９４は、１次電極９５と１次電極９６との間に交流電圧が入力されると、この交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極９７に出力する。
【０１０３】
この２次電極９７は冷陰極管９３の陽極も兼ねており、圧電トランスの昇圧作用により、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧が２次電極９７と陰極９８との間に発生することから、冷陰極管９３内で放電が起こり、冷陰極管９３に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管９３の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管９３を発光させる。
【０１０４】
このように、圧電トランスに加えて、この圧電トランスを駆動する駆動回路９２も冷陰極管９３内に設けることにより、直流電源９１から１０Ｖ程度の直流低電圧を冷陰極管９３に加えただけで、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧を冷陰極管９３の内部で得ることが可能となり、冷陰極管９３に直流低電圧を入力するだけで、冷陰極管９３を放電させることが可能となることから、冷陰極管９３に電圧を入力する際に電力が外部に漏洩することをより一層低減させることができ、冷陰極管９３の消費電力をより一層減らすことが可能となる。
【０１０５】
図１０は、図９の冷陰極管の構成例を示す斜視図である。
【０１０６】
図１０において、長方形板状の圧電基板１０２の片側半分の上下面には１対の１次電極１０３、１０４が形成され、圧電基板１０２の残り半分の一端面には２次電極１０５が形成されている。圧電基板１０２上には、回路パターン１１１が形成されたＩＣチップ１１０が設けられ、ＩＣチップ１１０の入力端子にはリード線１０６が接続されるとともに、ＩＣチップ１１０の出力端子はワイヤ線１１２により１次電極１０３に接続され、ＩＣチップ１１０の接地端子及び１次電極１０４はリード線１０７に接続されている。
【０１０７】
圧電基板１０２及びＩＣチップ１１０は、リード線１０６、１０７を冷陰極管１０１の一端で固定することにより、冷陰極管１０１内に保持されている。ここで、回路パターン１１１は、リード線１０６を介して供給された１０Ｖ程度の直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換してから、１次電極に出力するように構成されている。
【０１０８】
また、陰極１０８が、リード線１０９により、冷陰極管１０１の他端に保持され、圧電基板１０２の２次電極１０５を陰極１０８と対向して配置することにより、圧電基板１０２の２次電極１０５が冷陰極管１０１の陽極を兼ねるようにしている。
【０１０９】
１０Ｖ程度の直流電圧がリード線１０６に供給されると、ＩＣチップ１１０は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換して、１次電極１０３に出力する。圧電基板１０２は、１次電極１０３と１次電極１０４との間に交流電圧が入力されると、この交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極１０５に出力する。
【０１１０】
このため、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧が２次電極１０５と陰極１０８との間に発生し、冷陰極管１０１内で放電が起こり、冷陰極管１０１に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管１０１の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管１０１を発光させる。
【０１１１】
ここで、リード線１０６には１０Ｖ程度の直流電圧が加えられるだけであり、リード線１０６からの浮遊静電容量による電力の漏洩はほとんど起こらないことに加えて、ＩＣチップ１１０を圧電基板１０２上に設けることにより、ＩＣチップ１１０を１次電極１０３に近接させて配置することが可能となることから、ＩＣチップ１１０から１次電極１０３に供給される交流電圧の配線長を短くすることができ、ＩＣチップ１１０と１次電極１０３との間のワイヤ線１１２の浮遊静電容量による電力の漏洩もほとんど零に抑えることが可能となる。
【０１１２】
なお、ＩＣチップ１１０上の回路パターン１１１をＳｉ３Ｎ４（シリコンナイトライド）膜やＰＳＧ（リンガラス）膜やポリイミド膜などの保護膜で覆うことにより、回路パターン１１１を保護するようにしてもよい。また、ＩＣチップ１１０は、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などでモールド化したものであってもよい。また、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）プロセスなどにより、圧電基板１０２上に回路パターン１１１を直接形成するようにしてもよい。さらに、圧電トランスの出力をモニターする機能をＩＣチップ１１０上に集積し、圧電トランスの実駆動時の共振特性の変動に対応して、圧電トランスの駆動条件を変化させるようにしてもよい。
【０１１３】
図１１は、本発明の第６実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
この第６実施例は、冷陰極管の陽極と陰極とのそれぞれに対して圧電トランスを設け、陽極の圧電トランスと陰極の圧電トランスとを位相が互いに反対となっている交流電圧で駆動するようにしている。
【０１１４】
図１１において、冷陰極管１２３の内部には、圧電基板１２４、１２８、圧電基板１２４を駆動する１次電極１２５、１２６、圧電基板１２４で発生する電圧を出力する２次電極１２７、圧電基板１２８を駆動する１次電極１２９、１３０、圧電基板１２８で発生する電圧を出力する２次電極１３１及び放電ガスが封入され、２次電極１２７と２次電極１３１が所定の距離を隔てて互いに対向するように保持されている。
【０１１５】
ここで、駆動回路１２２の入力側には直流電源１２１が接続され、駆動回路１２２の正転出力端子には１次電極１２５が接続されるとともに、駆動回路１２２の反転出力端子には１次電極１３０が接続され、駆動回路２２の接地端子には１次電極１２６、１２９及び圧電基板１２４、１２８の接地点が接続されている。
【０１１６】
直流電源１２１が駆動回路１２２に１０Ｖ程度の直流電圧を供給すると、駆動回路１２２は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換し、４０〜６０ＫＨｚ程度の第１の交流電圧及び第１の交流電圧と位相が反対の第２の交流電圧を生成する。第１の交流電圧は１次電極１２５に出力され、第２の交流電圧は１次電極１３０に出力される。
【０１１７】
圧電基板１２４は、１次電極１２５と１次電極１２６との間に第１の交流電圧が入力されると、この第１の交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極１２７に出力する。圧電基板１２８は、１次電極１２９と１次電極１３０との間に第２の交流電圧が入力されると、この第２の交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極１３１に出力する。
【０１１８】
２次電極１２７は冷陰極管１２３の陽極を兼ねており、２次電極１３１は冷陰極管１２３の陰極を兼ねている。そして、位相が互いに反対となっている第１の交流電圧及び第２の交流電圧で圧電基板１２４及び圧電基板１２８をそれぞれ駆動することにより、２４００Ｖ程度の交流高電圧が２次電極１２７と２次電極１３１との間に発生することから、冷陰極管１２３内で放電が起こり、冷陰極管１２３に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管１２３の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管１２３を発光させる。
【０１１９】
このように、冷陰極管１２３の陽極と陰極とのそれぞれに圧電トランスを設けることにより、配線の浮遊静電容量による電力の漏洩を防止しながら、冷陰極管１２３の陽極と陰極との間の電位差をより大きくすることが可能となり、より効率的に冷陰極管１２３を放電させることが可能となる。
【０１２０】
図１２は、図１１の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【０１２１】
図１２において、発振回路１４１の出力端子はフリップフロップ１４２のクロック端子に接続され、フリップフロップ１４２の正転出力端子はドライブ回路１４３、１４６に接続され、フリップフロップ１４２の反転出力端子はドライブ回路１４４、１４５に接続され、ドライブ回路１４３、１４４は圧電素子１４７を駆動し、ドライブ回路１４５、１４６は圧電素子１４８を駆動するようにしている。
【０１２２】
このため、圧電素子１４７と圧電素子１４８とは互いに反対の位相の電圧でそれぞれ駆動され、圧電素子１４７と圧電素子１４８との間に発生する電圧は、圧電素子１４７または圧電素子１４８の１個だけを用い
て昇圧させた場合の２倍とすることができる。
【０１２３】
図１３は、図１１の放電管の構成例を示す斜視図である。
【０１２４】
図１３において、長方形板状の圧電基板１５２の片側半分の上下面には１対の１次電極１５３、１５４が形成され、圧電基板１５２の残り半分の一端面には２次電極１５５が形成されている。１次電極１５３にはリード線１５６が設けられるとともに、１次電極１５４にはリード線１５７が設けられ、リード線１５６、１５７を冷陰極管１５１の一端で固定することにより、冷陰極管１５１内に圧電基板１５２を保持するようにしている。
【０１２５】
また、長方形板状の圧電基板１５８の片側半分の上下面には１対の１次電極１５９、１６０が形成され、圧電基板１５８の残り半分の一端面には２次電極１６１が形成されている。１次電極１５９にはリード線１６２が設けられるとともに、１次電極１６０にはリード線１６３が設けられ、リード線１６２、１６３を冷陰極管１５１の他端で固定することにより、冷陰極管１５１内に圧電基板１５８を保持するようにしている。
【０１２６】
圧電基板１５２の２次電極１５５と圧電基板１５８の２次電極１６１とは互いに対向して配置され、圧電基板１５２の２次電極１５５は冷陰極管１５１の陽極を兼ねるとともに、圧電基板１５８の２次電極１６１は冷陰極管１５１の陰極を兼ねている。
【０１２７】
このため、冷陰極管１５１内での放電は、圧電基板１５２の２次電極１５５と圧電基板１５８の２次電極１６１との間で行われ、冷陰極管１５１に元々存在していた陽極及び陰極を省くことができ、冷陰極管１５１の小型軽量化が可能となるとともに、圧電基板１５２と圧電基板１５８とを互いに反対の位相の電圧で駆動することにより、２次電極１５５と２次電極１６１との間に発生する電圧を、圧電トランスを１個だけ用いて昇圧させた場合の２倍とすることができる。
【０１２８】
なお、冷陰極管１５１の陰極に圧電基板１５８の２次電極１６１を用いた場合、この２次電極１６１の材質として、タングステンやトリウムなどを使用してもよく、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒなどの酸化物からなる電子放出物質を塗布するようにしてもよい。
【０１２９】
図１４は、本発明の第７実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
この第７実施例は、冷陰極管の陽極と陰極とのそれぞれに対して圧電トランスを設け、圧電トランスの振動の節を冷陰極管で直接保持することにより、圧電トランスの２次電極を冷陰極管の内部に入れ、圧電トランスの１次電極を冷陰極管の外部に出すようにしたものである。
【０１３０】
図１４において、圧電基板１７４には、圧電基板１７４を駆動する１次電極１７５、１７６、圧電基板１７４で発生する電圧を出力する２次電極１７７が設けられ、圧電基板１７８には、圧電基板１７８を駆動する１次電極１７９、１８０、圧電基板１７８で発生する電圧を出力する２次電極１８１が設けられ、冷陰極管１７３の内部には、圧電基板１７４の２次電極１７７、圧電基板１７８の２次電極１８１及び放電ガスが封入されている。
【０１３１】
そして、冷陰極管１７３は、圧電基板１７４の振動の節で圧電基板１７４を保持するとともに、圧電基板１７８の振動の節で圧電基板１７８を保持し、２次電極１７７と２次電極１７８とが冷陰極管１７３の内部で所定の距離を隔てて互いに対向するようにしている。ここで、駆動回路１７２の入力側には直流電源１７１が接続され、駆動回路１７２の正転出力端子には１次電極１７５が接続されるとともに、駆動回路１７２の反転出力端子には１次電極１８０が接続され、駆動回路１７２の接地端子には１次電極１７６、１７９及び圧電基板１７４、１７８の接地点が接続されている。
【０１３２】
直流電源１７１が駆動回路１７２に１０Ｖ程度の直流電圧を供給すると、駆動回路１７２は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換し、４０〜６０ＫＨｚ程度の第１の交流電圧及び第１の交流電圧と位相が反対の第２の交流電圧を生成する。第１の交流電圧は１次電極１７５に出力され、第２の交流電圧は１次電極１８０に出力される。
【０１３３】
圧電基板１７４は、１次電極１７５と１次電極１７６との間に第１の交流電圧が入力されると、この第１の交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極１７７に出力する。圧電基板１７８は、１次電極１７９と１次電極１８０との間に第２の交流電圧が入力されると、この第２の交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極１８１に出力する。この際、圧電基板１７４、１７８は振動の節で保持されていることから、昇圧を効率的に行うことができる。
【０１３４】
２次電極１７７は冷陰極管１７３の陽極を兼ねており、２次電極１８１は冷陰極管１７３の陰極を兼ねている。そして、位相が互いに反対となっている第１の交流電圧及び第２の交流電圧で圧電基板１７４及び圧電基板１７８をそれぞれ駆動することにより、２４００Ｖ程度の交流高電圧が２次電極１７７と２次電極１８１との間に発生することから、冷陰極管１７３内で放電が起こり、冷陰極管１７３に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管１７３の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管１７３を発光させる。
【０１３５】
このように、冷陰極管１７３の陽極と陰極とのそれぞれに圧電トランスを設け、圧電トランスを振動の節で保持することにより、圧電トランスの昇圧比の低下を防止しながら、冷陰極管１７３の陽極と陰極との間の電位差をより大きくすることが可能となり、より効率的に冷陰極管１７３を放電させることが可能となる。
【０１３６】
また、圧電トランスの２次電極１７７、１８１だけを冷陰極管１７３の内部に入れ、１次電極１７５、１７６、１７９、１８０を冷陰極管１７３の外部に出すことにより、冷陰極管１７３の小型化が可能となるとともに、冷陰極管１７３の外部に駆動回路１７２を出したまま、駆動回路１７２を圧電基板１７４、１７８上に設けることができ、駆動回路１７２に対して放電の影響を与えることなく、駆動回路１７２と１次電極１７５、１７６との間の配線長を短くすることができる。
【０１３７】
図１５は、図１４の冷陰極管の概略構成を示す斜視図である。
【０１３８】
図１５において、長方形板状の圧電基板１９２の片側半分の上下面には１対の１次電極１９３、１９４が形成され、圧電基板１９２の残り半分の一端面には２次電極１９５が形成されている。１次電極１９３にはリード線１９６が設けられるとともに、１次電極１９４にはリード線１９７が設けられ、圧電基板１９２の振動の節の部分を冷陰極管１９１の一端で固定することにより、冷陰極管１９１内に２次電極１９５が入り、冷陰極管１９１外に１次電極１９３、１９４が出た状態で圧電基板１９２を保持するようにしている。
【０１３９】
また、長方形板状の圧電基板１９８の片側半分の上下面には１対の１次電極１９９、２００が形成され、圧電基板１９８の残り半分の一端面には２次電極２０１が形成されている。１次電極１９９にはリード線２０２が設けられるとともに、１次電極２００にはリード線２０３が設けられ、圧電基板１９８の振動の節の部分を冷陰極管１９１の他端で固定することにより、冷陰極管１９１内に２次電極２０１が入り、冷陰極管１９１外に１次電極１９９、２００が出た状態で圧電基板１９８を保持するようにしている。
【０１４０】
圧電基板１９２の２次電極１９５と圧電基板１９８の２次電極２０１とは冷陰極管１９１内で互いに対向して配置され、圧電基板１９２の２次電極１９５は冷陰極管１９１の陽極を兼ねるとともに、圧電基板１９８の２次電極２０１は冷陰極管１９１の陰極を兼ねている。
【０１４１】
このため、冷陰極管１９１内での放電は、圧電基板１９２の２次電極１９５と圧電基板１９８の２次電極２０１との間で行われ、冷陰極管１９１に元々存在していた陽極及び陰極を省くことができ、冷陰極管１９１の小型軽量化が可能となるとともに、圧電基板１９２と圧電基板１９８とを互いに反対の位相の電圧で駆動することにより、２次電極１９５と２次電極２０１との間に発生する電圧を、圧電トランスを１個だけ用いて昇圧させた場合の２倍とすることができる。さらに、圧電基板１９２及び圧電基板１９８を振動の節で保持することにより、昇圧比が低下することを防止することが可能となるとともに、１次電極１９３、１９４、１９９、２００を冷陰極管１９１の外に出すことにより、冷陰極管１９１のより一層の小型化が可能となる。
【０１４２】
図１６は、本発明の第８実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【０１４３】
この第８実施例は、圧電基板の長さが放電管の長さとほぼ等しくなるようにしたものである。
【０１４４】
図１６において、冷陰極管２１３の内部には、圧電基板２１４、圧電基板２１４を駆動する１次電極２１５、２１６、陰極２１７及び圧電基板２１４で発生する電圧を出力する２次電極２１８が放電ガスとともに封入され、圧電基板２１４の長さを冷陰極管２１３の長さとほぼ等しくなるように設定することにより、陰極２１７と２次電極２１８とが所定の距離を隔てて互いに対向可能となるようにしている。ここで、駆動回路２１１の入力側には直流電源２１２が接続され、駆動回路２１２の出力側の一端には、１次電極２１６が接続されるとともに、駆動回路２１２の出力側の他端には、１次電極２１５、陰極２１７及び圧電基板２１４の接地点が接続されている。
【０１４５】
直流電源２１１が駆動回路２１２に１０Ｖ程度の直流電圧を供給すると、駆動回路２１２は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換して、１次電極２１６に出力する。圧電基板２１４は、１次電極２１５と１次電極２１６との間に交流電圧が入力されると、この交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極２１８に出力する。
【０１４６】
この２次電極２１８は冷陰極管２１３の陽極も兼ねており、圧電トランスの昇圧作用により、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧が陰極２１７と２次電極２１８との間に発生することから、冷陰極管２１３内で放電が起こり、冷陰極管２１３に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管２１３の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管２１３を発光させる。
【０１４７】
このように、圧電基板２１４の長さを冷陰極管２１３の長さとほぼ等しくなるようにすることにより、高圧配線を短くすることが可能となることから、配線の浮遊容量などにより電力が外部に漏洩することを低減させることができ、冷陰極管２１３を効率的に動作させることが可能となる。
【０１４８】
図１７は、図１６の冷陰極管の概略構成を示す斜視図である。
【０１４９】
図１７において、長方形板状の圧電基板２２２の片側の上下面には１対の１次電極２２３、２２４が形成され、１次電極２２３、２２４が形成された圧電基板２２２の反対側の一端面には２次電極２２５が形成されている。そして、圧電基板２２２の端面から２次電極２２５を突出させることにより、１次電極２２３と２次電極２２５とが圧電基板２２２を介して対向可能としている。１次電極２２３にはリード線２２６が設けられるとともに、１次電極２２４にはリード線２２７が設けられ、リード線２２６、２２７を冷陰極管２２１の一端で固定することにより、冷陰極管２２１内に圧電基板２２２を保持するようにしている。
【０１５０】
ここで、１次電極２２３は冷陰極管２２１の陰極を兼ねており、２次電極２２５は冷陰極管２２１の陽極を兼ねている。このため、交流電圧がリード線２２６、２２７を介して１次電極２２３、２２４の間に加えられると、圧電基板２２２での昇圧作用により、２次電極２２５には交流高電圧が発生し、１次電極２２３と２次電極２２５との間で放電が行われる。
【０１５１】
このように、圧電基板２２２の長さを冷陰極管２２１の長さとほぼ等しくすることにより、冷陰極管２２１に元々存在していた陽極及び陰極を省くことができ、冷陰極管２２１の小型軽量化が可能となるとともに、高圧配線を不要とすることが可能となることから、配線の浮遊容量などにより電力が外部に漏洩することを低減させることができ、冷陰極管２２１を効率的に動作させることが可能となる。
【０１５２】
図１８は、本発明の第９実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【０１５３】
この第９実施例は、圧電トランスの長さを冷陰極管の長さとほぼ等しくし、この圧電トランスを冷陰極管を駆動するインバータとして使用したものである。
【０１５４】
図１８において、インバータ２３１は駆動回路２３３及び圧電トランスを備え、この圧電トランスを構成する圧電基板２３４には、圧電基板２３４を駆動する１次電極２３５、２３６、圧電基板２３４で発生する電圧を出力する２次電極が設けられ、圧電基板２３４の長さが冷陰極管２３７の長さとほぼ等しくなるようにしている。圧電基板２３４の１次電極２３６は冷陰極管２３７の陰極２３８に接続され、２次電極は冷陰極管２３７の陽極２３９に接続されている。
【０１５５】
駆動回路２３３の入力側には直流電源２３２が接続され、駆動回路２３３の出力側の一端には、１次電極２３５が接続されるとともに、駆動回路２３３の出力側の他端には、１次電極２３６、陰極２３８及び圧電基板２３４の接地点が接続されている。ここで、圧電基板２３４の長さは冷陰極管２３７の長さとほぼ等しくなっていることから、圧電基板２３４の２次電極から冷陰極管２３７の陽極２３９までの配線長を短くすることができる。
【０１５６】
直流電源２３２が駆動回路２３３に１０Ｖ程度の直流電圧を供給すると、駆動回路２３３は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換して、１次電極２３５に出力する。圧電基板２３４は、１次電極２３５と１次電極２３６との間に交流電圧が入力されると、この交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極に出力する。
【０１５７】
この２次電極に発生した電圧は冷陰極管２３７の陽極２３９に出力され、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧が冷陰極管２３７の陰極２３８と陽極２３９との間に発生することから、冷陰極管２３７内で放電が起こり、冷陰極管２３７に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管２３７の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管２３７を発光させる。
【０１５８】
このように、インバータ２３１に設けられた圧電基板２３４の長さを冷陰極管２３７の長さとほぼ等しくすることにより、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧を冷陰極管２３７に供給するために必要な配線の長さを短くすることが可能となり、配線の浮遊容量などにより電力が外部に漏洩することを低減させることが可能となることから、冷陰極管２３７を効率的に動作させることが可能となる。
【０１５９】
図１９は、図１８の放電装置の概略構成を示す斜視図である。
【０１６０】
図１９において、長方形板状の圧電基板２４３の片側の上下面には１対の１次電極２４４、２４５が形成され、１次電極２４４、２４５が形成された圧電基板２４３の反対側の一端面には２次電極２４６が形成され、圧電基板２４３の長さＬ１は冷陰極管２４７の長さＬ２とほぼ等しくなるようにしている。圧電基板２４３の１次電極２４４は冷陰極管２４７の陰極２４８に接続され、２次電極２４６は冷陰極管２４７の陽極２４９に接続されている。駆動回路２４２の入力側には直流電源２４１が接続され、駆動回路２４２の出力側の一端には、１次電極２４４が接続されるとともに、駆動回路２４２の出力側の他端には、１次電極２４５及び陰極２４８が接続されている。
【０１６１】
１０Ｖ程度の直流電圧が駆動回路２４２に供給されると、駆動回路２４２は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換して、１次電極２４４に出力する。圧電基板２４３は、１次電極２４４と１次電極２４５との間に交流電圧が入力されると、この交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極２４６に出力する。
【０１６２】
この２次電極２４６に発生した電圧は冷陰極管２４７の陽極２４９に出力され、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧が冷陰極管２４７の陰極２４８と陽極２４９との間に発生し、冷陰極管２４７内で放電が起こる。
【０１６３】
このように、圧電基板２４３の長さＬ１を冷陰極管２４７の長さＬ２とほぼ等しくすることにより、２次電極２４６と陽極２４９との間の配線長を短くすることが可能となり、配線の浮遊容量などにより電力が外部に漏洩することを低減させることが可能となることから、冷陰極管２４７を効率的に動作させることが可能となる。
【０１６４】
図２０は、本発明の第１０実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【０１６５】
この第１０実施例は、圧電トランスの長さ方向に垂直な断面がＵ字状となるようにし、この圧電トランスを冷陰極管を駆動するインバータとして使用可能として、圧電トランスを冷陰極管のランプホルダーとして使用可能となるようにしたものである。
【０１６６】
図２０において、圧電基板２５３には、圧電基板２５３を駆動する１次電極２５４、２５５、圧電基板２５３で発生する電圧を出力する２次電極が設けられ、圧電基板２５３の長さを冷陰極管２５６の長さとほぼ等しくするとともに、長さ方向に垂直な断面をＵ字状とすることにより、冷陰極管２５６を圧電基板２５３の間に挿入することを可能としている。圧電基板２５３の１次電極２５５は冷陰極管２５６の陰極２５７に接続され、２次電極は冷陰極管２５６の陽極２５８に接続されている。駆動回路２５２の入力側には直流電源２５１が接続され、駆動回路２５２の出力側の一端には、１次電極２５４が接続されるとともに、駆動回路２５２の出力側の他端には、１次電極２５５、陰極２５７及び圧電基板２５３の接地点が接続されている。ここで、圧電基板２５３の長さは冷陰極管２５６の長さとほぼ等しくなっていることから、圧電基板２５３の２次電極から冷陰極管２５６の陽極２５８までの配線長を短くすることができるとともに、圧電基板２５３はＵ字状に成形されていることから、圧電基板２５３をランプホルダーとして用いることができる。
【０１６７】
直流電源２５１が駆動回路２５２に１０Ｖ程度の直流電圧を供給すると、駆動回路２５２は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換して、１次電極２５４に出力する。圧電基板２５３は、１次電極２５４と１次電極２５５との間に交流電圧が入力されると、この交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極に出力する。
【０１６８】
この２次電極に発生した電圧は冷陰極管２５６の陽極２５８に出力され、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧が冷陰極管２５８の陰極２５７と陽極２５８との間に発生することから、冷陰極管２５６内で放電が起こり、冷陰極管２５６に封入されている水銀蒸気から紫外線が放射される。この紫外線は、冷陰極管２５６の内面に塗布されている蛍光体を励起して冷陰極管２５６を発光させる。
【０１６９】
この冷陰極管２５６から発光された光は、長さ方向に垂直な断面がＵ字状となるように圧電基板２５３が成形されていることから、圧電基板２５３の内面で反射され、冷陰極管２５６から発光された光を所定方向に効率的に導くことができる。
【０１７０】
このように、圧電基板２５３の長さを冷陰極管２５６の長さとほぼ等しくし、長さ方向に垂直な断面がＵ字状となるように圧電基板２５３を成形することにより、高圧配線の長さを短くすることが可能となるとともに、冷陰極管２５６から発光された光を所定方向に効率的に導くことが可能となり、冷陰極管２５６を効率的に動作させることが可能となる。
【０１７１】
図２１は、図２０の放電装置の概略構成を示す斜視図である。
【０１７２】
図２１において、圧電基板２６３は、長さ方向に垂直な断面がＵ字状となるように成形され、圧電基板２６３の片側の内外面には１対の１次電極２６４、２６５が形成され、１次電極２６４、２６５が形成された圧電基板２６３の反対側の一端面には２次電極２６６が形成されている。冷陰極管２６７は、圧電基板２６３のＵ字状断面の内側に保持され、圧電基板２６３の１次電極２６４は冷陰極管２６７の陰極２６８に接続され、２次電極２６６は冷陰極管２６７の陽極２６９に接続されている。駆動回路２６２の入力側には直流電源２６１が接続され、駆動回路２６２の出力側の一端には、１次電極２６５が接続されるとともに、駆動回路２６２の出力側の他端には、１次電極２６４及び陰極２６８が接続されている。
【０１７３】
１０Ｖ程度の直流電圧が駆動回路２６２に供給されると、駆動回路２６２は、この直流電圧を４０〜６０ＫＨｚ程度の交流電圧に変換して、１次電極２６５に出力する。圧電基板２６３は、１次電極２６４と１次電極２６５との間に交流電圧が入力されると、この交流電圧を１２００Ｖ程度に昇圧し、昇圧した電圧を２次電極２６６に出力する。
【０１７４】
この２次電極２６６に発生した電圧は冷陰極管２６７の陽極２６９に出力され、４０〜６０ＫＨｚ程度で１２００Ｖ程度の交流高電圧が冷陰極管２６７の陰極２６８と陽極２６９との間に発生し、冷陰極管２６７内で放電が起こる。この放電により、冷陰極管２６７から光が放射される。冷陰極管２６７から放射された光は圧電基板２６３の内面で反射され、所定方向に放射される。このため、冷陰極管２６７を液晶ディスプレイなどのバックライトとして使用した場合、液晶ディスプレイのランプホルダーとして圧電基板２６３を有効に利用することができる。
【０１７５】
このように、長さ方向に垂直な断面がＵ字状となるように圧電基板２６３を成形することにより、冷陰極管２６７から放射された光を所定方向に効率的に導くことが可能となり、圧電トランスでランプホルダーを兼用することが可能となることから、装置の小型軽量化が可能となる。
【０１７６】
なお、圧電基板２６３の内側に反射膜を貼り付けることなどにより、冷陰極管２６７から放射された光をより効率的に反射させるようにしてもよい。
【０１７７】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されることなく、本発明の技術的思想に範囲内で他の様々の変更が可能である。例えば、上述した実施例では、放電管の内部に圧電トランスを設ける場合について説明したが、高電圧を必要とする電子管ならば何でもよく、ブラウン管の内部に圧電トランスを設けることにより、ブラウン管を動作させるために必要な高電圧をブラウン管の内部で生成させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明の第１実施例に係わる放電管の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例に係わる放電管の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【図４】図３の冷陰極管の構成例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に係わる圧電トランスの振動モードを説明する図である。
【図６】図３の放電装置の第１構成例を示すブロック図である。
【図７】図３の放電装置の第２構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４実施例に係わる冷陰極管の概略構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第５実施例に係わる冷陰極管の概略構成を示す図である。
【図１０】図９の冷陰極管の構成例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第６実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【図１２】図１１の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１１の放電管の構成例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第７実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【図１５】図１４の冷陰極管の概略構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の第８実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【図１７】図１６の冷陰極管の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の第９実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【図１９】図１８の放電装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２０】本発明の第１０実施例に係わる放電装置の概略構成を示す図である。
【図２１】図２０の放電装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２２】従来の放電装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１、１１  放電管
２、１２  昇圧手段
３、１４  放電手段
１２  駆動手段
２１、９１、１２１、１７１、２１１、２３２、２４１、２５１、２６１  直流電源
２２、９２、１２２、１７２、２１２、２３３、２４２、２５２、２６２  駆動回路
２３、３１、４４、５４、７１、９３、１０１、１２３１５１、１７３、１９１、２１３、２２１、２３７、２４７、２５６、２６７  冷陰極管
２４、３２、７２、９４、１０２、１２４、１２８、１５２、１５８、１７４、１７８、１９２、１９８、２１４、２２２、２３４、２４３、２５３、２６３  圧電基板
２５、２６、３３、３４、７３、７４、９５、９６、１０３、１０４、１２５、１２６、１５３、１５４、１７５、１７６、１７９、１８０、１９３、１９４、１９９、２００、２１５、２１６、２２３、２２４、２３５、２３６、２４４、２４５、２５４、２５５、２６４、２６５  １次電極
２７、３５、７５、９７、１０５、１２７、１３１、１５５、１６１、１７７、１８１、１９５、２０１、２１８、２２５、２４６、２６６  ２次電極
２８、３８、４７、５７、７８、９８、１０８、２３８、２４８、２５７、２６８  陰極
４６、５６、２１７、２３９、２４９、２５８、２６９  陽極
３６、３７、３９、７６、７７、７９、１０６、１０７、１０９、１５６、１５７、１６２、１６３、１９６、１９７、２０２、２０３、２２６、２２７  リード線
４１  入力端子
４２  発振器
４３  帰還回路
４５、５５  圧電トランス
５１  可変発振回路
５２  スイッチング回路
５３  電力増幅回路
５８  抵抗
５９  電流検出回路
６０  明るさ設定部
６１  比較回路
６２  駆動範囲制御回路
８０  ８１  保持部
１１０  ＩＣチップ
１１１  回路パターン
１１２  ワイヤ線
１４１  発振回路
１４２  フリップフロップ
１４３〜１４６  ドライブ回路
１４７、１４８  圧電素子
２３１  インバータ
【図１】
2005243654.tif 000003
【図２】
2005243654.tif 000004
【図３】
2005243654.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005243654.tif 000007
【図６】
2005243654.tif 000008
【図７】
2005243654.tif 000009
【図８】
2005243654.tif 000010
【図９】
2005243654.tif 000011
【図１０】
2005243654.tif 000012
【図１１】
2005243654.tif 000013
【図１２】
2005243654.tif 000014
【図１３】
2005243654.tif 000015
【図１４】
2005243654.tif 000016
【図１５】
2005243654.tif 000017
【図１６】
2005243654.tif 000018
【図１７】
2005243654.tif 000019
【図１８】
2005243654.tif 000020
【図１９】
2005243654.tif 000021
【図２０】
2005243654.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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