專利名稱：壓電式諧振高壓點燈電路的制作方法
技術領域：
本實用新型是有關于一種諧振點燈電路，特別是指一種利用獨立電感串聯(lián)或并聯(lián)
壓電變壓器的壓電式諧振高壓點燈電路。
背景技術：
冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp ;CCFL)發(fā)光原理與一般日光燈相似，其發(fā)光原理為，當高壓電由電極端輸入后，管內少數(shù)電子分子高速撞擊電極，此時產生二次電子發(fā)射，開始放電時，電子與水銀原子發(fā)生碰撞，水銀原子受激發(fā)輻射出253. 7nm的紫外光，紫外光激發(fā)涂布于管壁上的熒光粉而產生相對色溫的可見光。 一般除可應用于顯示器、個人數(shù)字助理、數(shù)字相機及手機等，更是液晶顯示器不可或缺的背光源材料的一。[0003] 然而，由于液晶顯示的應用逐漸擴展，其尺寸也逐漸加大，因此背光源所使用的冷陰極燈管數(shù)目也必須隨的增加，以維持相同或較高的亮度?；诹炼确植季鶆蚝脱娱L燈管壽命要求，燈管電流的絕對值和相對差異要嚴謹控制。 一種習用的多燈管模塊，是利用在燈管上并聯(lián)傳統(tǒng)的線圈型升壓變壓器，其缺點是效率不高，而且線圈的耐壓不足，很容易會因為高壓而跳電擊穿，導致短路燒毀，具有極高的危險性。而另一種多燈管模塊的架構，如圖1所繪示，其燈管IOO之間的電流差異是由串接在燈管100高壓端的電容器IIO來補償，因此會造成很大的漏電流，效率并不高，而電容器110的耐壓性不足，失效模式會是電容器iio爆炸，容易導致失火的危險。 另一方面，由于背光源使用U型燈管可以減少燈管與換流器的使用量，基于成本考慮，U型燈管已經大量被采用，然而，U型燈管在折彎處的電壓及電流，會有部份的損耗，需要提供足夠的電壓，才可達到和長型燈管一樣的發(fā)光效率。因此，尋求一種可提高點燈效率與達到管電流平衡的高壓點燈電路，乃是目前產業(yè)界極為重視的重要課題。

發(fā)明內容鑒于以上的問題，本實用新型的主要目的在于提供一種壓電式諧振高壓點燈電
路，乃利用壓電變壓器本身所具有的電容特性作為壓電電容，來構成電感串聯(lián)或并聯(lián)壓電
變壓器的諧振點燈電路，可以滿足低漏電、點燈效率高與電流平衡的需求，并進一步于電壓
輸出端加入升壓變壓器，將輸出電壓放大，使得高壓啟動燈管將更為容易。 本實用新型的另一目的在于提供一種壓電式諧振高壓點燈電路，藉由壓電變壓器
取代了傳統(tǒng)點燈電路中的電容器或線圈型升壓變壓器，不但體積小，具有優(yōu)越的電氣效能，
并可避免因耐壓性不足造成故障與過熱的危險，其可靠性高，極具有市場競爭優(yōu)勢。 本實用新型的又一目的在于提供一種壓電式諧振高壓點燈電路，利用串聯(lián)的連接
方式是可減少線路長度，使最終產品尺寸達到精簡化。 為達上述目的，本實用新型揭露的壓電式諧振高壓點燈電路，是將原應用于超音波震蕩器的大功率壓電陶瓷震蕩片轉而應用在諧振點燈電路的安定器及換流器中作為壓電電容，此諧振點燈電路具有升壓比會隨著負載的內阻抗值來變動的特性，非常適合應用
3在燈管的驅動上。當燈管尚未啟動時，可等效為開路狀態(tài)，此時諧振點燈電路可以供給很高的升壓比來瞬間啟動燈管；當燈管啟動后，等效阻抗值下降，而電路升壓比也會因此下降，使燈管正常的操作在穩(wěn)態(tài)中。 為了適用于大電流、高亮度的照明需求，本實用新型乃采用升壓變壓器將輸出電壓提升至所需的電壓，升高后的電壓提供給各燈管兩端，提高了電能的利用率，藉以提供高亮度輸出的特性，且能提供低啟動時間，故較能保護燈管。 同時，本實用新型能夠應用于多燈管電流平衡，透過固定頻率使壓電電容的等效電路中內阻抗值固定，形成一固定電流通過燈管，當串聯(lián)燈管上的壓電電容與其它燈管上的壓電電容電氣特性接近時，其內阻抗值接近，使每一支燈管中的電流一致，而達到管電流平衡。 另外，本實用新型將壓電電容可與獨立電感搭配來構成諧振點燈電路的架構，是
適用于全橋電路下的雙高壓點燈，當然，亦適用于半橋電路下的單高壓點燈。 為使對本實用新型的目的、特征及其功能有進一步的了解，茲配合圖式詳細說明
如下

圖1是先前技術的使用一般電容器的多燈管模塊； 圖2A是本實用新型實施例所提供的壓電式諧振高壓點燈電路，其中壓電電容串聯(lián)于諧振電感； 圖2B是本實用新型實施例所提供的壓電式諧振高壓點燈電路，其中壓電電容并聯(lián)于諧振電感； 圖3是本實用新型實施例所提供的壓電電容的組件結構； 圖4A、4B是本實用新型實施例所提供的全橋輸出的壓電式諧振高壓點燈電路；[0018] 圖5A、5B是本實用新型實施例的壓電式諧振高壓點燈電路使用在外部電極熒光燈板的示意圖； 圖6A、6B是本實用新型實施例的壓電式諧振高壓點燈電路使用在發(fā)光二極管的示意圖； 圖7A、7B是本實用新型實施例的壓電式諧振高壓點燈電路使用在省電燈泡的示意圖； 圖8A、8B是本實用新型實施例所提供的全橋輸入的壓電式諧振高壓點燈電路；[0022] 圖9A、9B是本實用新型實施例所提供的半橋輸入的壓電式諧振高壓點燈電路；以及 圖10是本實用新型實施例所提供的壓電電容的等效電路。
圖中 IO壓電電容 ll壓電基材 12導電層 13導電層 20壓電電容[0030]30冷陰極燈管40諧振電感41諧振電感50輔助電容51輔助電容60諧振電感61諧振電感70外部電極熒光燈板80發(fā)光二極管90省電燈泡100燈管110電容器200雙高壓輸入的壓電式諧振高壓點燈電路300單高壓輸入的壓電式諧振高壓點燈電路500升壓變壓器
具體實施方式請參照圖2A，是繪示本實用新型的實施例所提供的壓電式諧振高壓點燈電路的示 意圖，主要包含多組串接于兩輔助電容50、51之間的冷陰極燈管30，每一組冷陰極燈管30 彼此并聯(lián)，再透過升壓變壓器500的耦接，而和諧振電感40與壓電電容IO作串聯(lián)。此壓電 式諧振高壓點燈電路乃是利用壓電變壓器本身所具有的電容特性作為壓電電容io，并與諧 振電感40串聯(lián)，構成一電感串聯(lián)壓電變壓器的諧振點燈電路，可藉由調整諧振電感40及壓 電變壓器的電容值而達到升電壓點燈的功能，同時，更利用升壓變壓器500可進行輸出放 大的特性，將輸出電壓提升至所需的電壓，而升高后的電壓提供給冷陰極燈管30兩端，以 達成高亮度輸出的需求，并使得高壓啟動燈管更為容易，且能提供低啟動時間，較能保護燈 管。 本實施例所揭露的壓電電容10，如圖3所示，是以壓電材質制作一圓板形狀的壓 電基材11，當然，其形狀亦可以為方形或矩形，再以銀膠、銅膏或鎳膏制作同樣為圓形的導 電層12、13于壓電基材11的整個或部分的上表面與下表面，以構成壓電電容10的兩極來 引導電流。在此，請參閱圖IO，為壓電電容IO的等效電路；等效電路中繪示有等效電阻R、 等效電感L、以及分別表示力學特性與電特性的等效電容Cb與Ca。與一般電容器或線圈型 升壓變壓器不同處在于，本實施例的壓電電容10的漏電流小、耐壓性高，沒有過熱起火的 危險，其可靠性高，亦可提供倍數(shù)增加的輸出功率，使點燈效率提高許多；其次，由于壓電電 容的體積小、封裝厚度薄，再加上使用串聯(lián)連接諧振電感、壓電電容與燈管的配置方式，將 可以減少整體線路長度，使最終產品尺寸達到精簡化。 本實施例中，壓電電容10是串聯(lián)于諧振電感40，實務上并不限于此，如圖2B所示， 壓電電容10也可以并聯(lián)于諧振電感40，串聯(lián)連接與并聯(lián)連接方式相較，而利用串聯(lián)連接是 可以維持較低的溫度，產生較小的損耗。另外，輔助電容50、51亦可為壓電電容，除了發(fā)揮 啟動的用途的外，更可調整其電容值的大小，使輸出電流的大小產生微調，使輸出功率達到最佳化。當點燈時電壓會瞬間升高，點燈完負載內阻抗變小時，升壓比會下降，所以輸出會進行調整，能減少額外的電力消耗。 并且，電感串聯(lián)壓電變壓器的壓電式諧振高壓點燈電路是可以有效維持管電流平衡；當輸入脈波電壓源轉為交流去驅動電路，壓電電容會將低壓提升到點亮燈管所需的高壓，由于燈管阻抗特性差異，燈管電流不一致會造成背光亮度不均勻和降低燈管壽命，因此，本實用新型利用固定頻率來驅動諧振點燈電路，使壓電電容的等效電路中內阻抗值固定，而形成一固定電流通過燈管，當串聯(lián)燈管上的壓電電容與其它燈管上的壓電電容的電氣特性接近時，其內阻抗值接近，使每一支燈管中的電流一致，換句話說，即達到多燈管電流平衡的功能。 上述實施例中，是每一支燈管30搭配一顆壓電電容10與一顆諧振電感40而構成半橋諧振電路，可減少生產成本，極具有價格競爭的優(yōu)勢。當然，若搭配二顆諧振電感40、60來構成全橋諧振電路，即可以推動更高功率的輸出，如圖4A、4B所示。其中，圖4A為二顆諧振電感40、60并聯(lián)一顆壓電電容10的實施例，而圖4B為二顆諧振電感40、60分別與二顆壓電電容10、20進行串聯(lián)的實施例。 另外，本實用新型可適用于單支的高亮度放電燈(HID)、負金屬燈、陶瓷熒光燈管(CPFL)、冷陰極燈管(CCFL)、外部電極熒光燈板(EEFL)、省電燈泡或發(fā)光二極管(LED)，亦可適用于并聯(lián)的多支冷陰極燈管、外部電極熒光燈板、省電燈泡或發(fā)光二極管。請參閱圖5A、5B、圖6A、6B以及圖7A、7B，分別繪示本實用新型的壓電式諧振高壓點燈電路使用在外部電極熒光燈板70(或者為高亮度放電燈(HID)、負金屬燈、陶瓷熒光燈管(CPFL))、發(fā)光二極管80與省電燈泡90的示意圖，二顆諧振電感40、60可并聯(lián)一顆壓電電容10，或者，也可以分別與二顆壓電電容10、20進行串聯(lián)。當然，其架構皆可為半橋或全橋諧振電路。[0051 ] 再者，本實用新型亦可適用于大尺寸的背光板(譬如42時以上)，而大尺寸背光板往往需要安裝長燈管(譬如長度lm以上的燈管)，其燈管內電容損耗率大，容易造成燈管亮度的差異，這時每支燈管就需要個別獨立的諧振電感及壓電電容來平衡電容。請參閱圖8A、8B與圖9A、9B，分別以雙高壓(全橋)與單高壓(半橋)輸入的壓電式諧振高壓點燈電路200與300為例，每一支燈管30分別串聯(lián)于兩顆輔助電容50、51與兩顆諧振電感41、61之間(見圖8A、8B)，或者，每一支燈管30分別和一顆輔助電容10與一顆諧振電感41作串聯(lián)，然后再予以并聯(lián)(見圖9A、9B)。當然，本實用新型更特別適合用于U型燈管，藉以提供高亮度輸出，使得高壓啟動燈管更為容易，且能提供低啟動時間，延長燈管的使用壽命。[0052] 雖然本實用新型以前述的實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型。在不
脫離本實用新型的精神和范圍內，所為的更動與潤飾，均屬本實用新型的專利保護范圍。關于本實用新型所界定的保護范圍請參考所附的申請專利范圍。
權利要求一種壓電式諧振高壓點燈電路，包含有一壓電電容，是包含一壓電基材與二導電層，且該壓電基材具有上表面與下表面，該二導電層分別形成于該壓電基材的上表面與下表面，而構成該壓電電容的兩極；一諧振電感，串聯(lián)或并聯(lián)于該壓電電容；以及一升壓變壓器，電性耦接于該壓電電容與一燈管，以提供較高的電壓給予該燈管。
2. 根據(jù)權利要求第l項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該諧振電感的數(shù)目為兩個。
3. 根據(jù)權利要求第2項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該兩諧振電感是與該壓 電電容并聯(lián)，或分別與一個該壓電電容串聯(lián)。
4. 根據(jù)權利要求第l項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該燈管是為單支的高亮 度放電燈、負金屬燈、陶瓷熒光燈管、冷陰極燈管、外部電極熒光燈板、省電燈泡或發(fā)光二極管。
5. 根據(jù)權利要求第l項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該燈管是為并聯(lián)的多支 高亮度放電燈、負金屬燈、陶瓷熒光燈管、冷陰極燈管、外部電極熒光燈板、省電燈泡或發(fā)光二極管。
6. 根據(jù)權利要求第1項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，更包含一輔助電容，串聯(lián)于 該燈管。
7. 根據(jù)權利要求第6項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該輔助電容是為另一壓 電電容。
8. 根據(jù)權利要求第6項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該輔助電容的數(shù)目為兩 個，該燈管是串聯(lián)于該兩輔助電容之間。
9. 根據(jù)權利要求第8項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該兩個輔助電容分別串 聯(lián)一個諧振電感。
10. 根據(jù)權利要求第6項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該些燈管是分別串聯(lián) 一個輔助電容與一個諧振電感。
11. 根據(jù)權利要求第l項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該壓電基材與該二導 電層是為圓形，該二導電層分別形成于該壓電基材的整個或部分的上表面與下表面。
12. 根據(jù)權利要求第l項所述的壓電式諧振高壓點燈電路，其中該二導電層是由銀膠、 銅膏或鎳膏所形成。
專利摘要一種壓電式諧振高壓點燈電路，利用壓電變壓器內存在的電容特性來當作壓電電容，將連接在燈管上的壓電變壓器與獨立電感作串聯(lián)，使其構成諧振串聯(lián)或并聯(lián)點燈電路，達到漏電流小、溫度低且耐壓性高的效果，幫助點燈效率大幅提高，再者，本實用新型是利用升壓變壓器于電壓輸出端來進一步放大輸出，藉以提供高亮度輸出的特性；當本實用新型應用于多支燈管的驅動時，是可利用固定頻率使壓電電容的等效電路中內阻抗值固定，會使流通每一支燈管中的電流一致，而產生多燈管電流平衡的作用。
文檔編號H05B41/24GK201438775SQ20092015768
公開日2010年4月14日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權日2009年5月31日
發(fā)明者魏道金 申請人:金威貿易有限公司;威遠科技股份有限公司