專(zhuān)利名稱(chēng)：壓電變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電變換器，它包括包含備有輸入電極裝置的驅(qū)動(dòng)區(qū)和至少一個(gè)備有輸出電極裝置的被驅(qū)動(dòng)區(qū)的壓電體，所述各區(qū)域具有相對(duì)的表面，所述各區(qū)域中至少一個(gè)包括數(shù)個(gè)部分，所述各部分在垂直于所述相對(duì)的表面的方向被極化，且每個(gè)部分的極與另一部分的相對(duì)的極以所述各部分形成串聯(lián)配置的方式通過(guò)導(dǎo)電裝置相連接。
本發(fā)明還涉及用于驅(qū)動(dòng)包括此壓電變換器的放電燈的電路配置，和用于點(diǎn)燃包括此壓電變換器的高壓放電燈的電路配置。
從日本專(zhuān)利申請(qǐng)06338642A和日本專(zhuān)利申請(qǐng)06234329中可知在開(kāi)頭段落中所提及的壓電變換器。在日本專(zhuān)利申請(qǐng)06338642A中公開(kāi)的壓電變換器中，驅(qū)動(dòng)部分包括與輸入電極裝置相耦合的極化部分的串聯(lián)配置，導(dǎo)致比較低的輸入電容，且因而有比較高的輸入阻抗。在日本專(zhuān)利申請(qǐng)06234329中公開(kāi)的壓電變換器中，這種串聯(lián)配置包括在被驅(qū)動(dòng)區(qū)中、且與輸出電極相耦合，以使壓電變換器的輸出阻抗比較高。在兩種壓電變換器中，所有部分以相同的方向被極化。各部分的極備有由淀積在相對(duì)表面上且通過(guò)外部導(dǎo)線(xiàn)彼此連接的金屬層的連接片形成的段。驅(qū)動(dòng)區(qū)比較高的阻抗重要優(yōu)點(diǎn)在于壓電變換器變得更適用于當(dāng)輸出功率非常低或?yàn)榱銜r(shí)而輸入電壓的幅度比較高的情況。已知壓電變換器的缺點(diǎn)在于由于各自連接位于不同的相對(duì)表面上的兩段的外部導(dǎo)線(xiàn)的緣故，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因而也很昂貴。
本發(fā)明的目的在于提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜，且具有比較高輸入或輸出阻抗的壓電變換器。本發(fā)明的目的也在于提供用于驅(qū)動(dòng)小型和便宜的放電燈的電路配置。
因而在開(kāi)頭段落中提及的壓電變換器的特征在于所述各部分的一部分以第一方向極化，而所述各部分的其余部分以與所述第一方向相反的第二方向極化。
在按照本發(fā)明的壓電變換器中，按相反的方向極化的各部分的相對(duì)的極與相同的表面相切。連接這些相對(duì)的極的導(dǎo)電裝置不必從一個(gè)相對(duì)的表面延伸至另一個(gè)表面，因而可以非常簡(jiǎn)單。由于這一原因，按照本發(fā)明的壓電變換器具有比較簡(jiǎn)單且便宜的結(jié)構(gòu)。
在各部分的串聯(lián)配置位于驅(qū)動(dòng)區(qū)、而被驅(qū)動(dòng)區(qū)在平行于相對(duì)的表面的方向被極化的情況下，所述壓電變換器為Rosen型，且非常適合于產(chǎn)生比較高的輸出電壓。
在壓電體為長(zhǎng)方形平行管的情況下，所述壓電變換器具有比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并因而很便宜。
所述導(dǎo)電裝置最好包括金屬涂層。這樣，它們以比較簡(jiǎn)單且獨(dú)立的方式實(shí)現(xiàn)。
在壓電體包括兩個(gè)被驅(qū)動(dòng)區(qū)、每個(gè)被驅(qū)動(dòng)區(qū)備有輸出電極裝置的情況下，輸出電壓與輸入電壓直流去耦。此特點(diǎn)在一些應(yīng)用中是很重要的優(yōu)點(diǎn)，并增加了此壓電變換器的可用性。
人們發(fā)現(xiàn)按照本發(fā)明的壓電變換器非常適合用于驅(qū)動(dòng)放電燈的電路配置。更具體地說(shuō)，用于驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)備作為液晶顯示器中背景燈的低壓水銀放電燈的電路配置。此低壓水銀放電燈通常具有比較高的點(diǎn)燃和工作電壓(由于燈管的高的長(zhǎng)／徑比)。同時(shí)，所述應(yīng)用場(chǎng)合要求電路配置僅有比較小的體積，且以比較便宜的元件構(gòu)成。包括壓電變換器的電路配置能產(chǎn)生比較高的點(diǎn)燃和／或工作電壓，并與此同時(shí)滿(mǎn)足其他要求。
出于同樣的原因，按照本發(fā)明的壓電變換器也很適合于點(diǎn)燃高壓放電燈的電路配置。
現(xiàn)將參照附圖進(jìn)一步解釋按照本發(fā)明的壓電變換器的實(shí)施例以及按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)放電燈的電路配置的實(shí)施例。
在附圖中

圖1為按照本發(fā)明的壓電變換器的實(shí)施例的簡(jiǎn)要表示；
圖2為按照本發(fā)明的壓電變換器的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)要表示；圖3為按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)包括圖1所示壓電變換器的放電燈連同相連接的放電燈的電路配置的實(shí)施例的簡(jiǎn)要表示；圖4為按照本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)包括圖2所示壓電變換器的放電燈連同相連接的放電燈的電路配置的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)要表示；圖5和圖6為點(diǎn)燃具有連接于電路配置的高壓放電燈的高壓放電燈的電路配置的實(shí)施例的簡(jiǎn)要表示。
在圖1中，K1和K2為連接到輸入電壓源的各極的端子。PEB為長(zhǎng)方形平行管形的壓電體。壓電體PEB的相對(duì)的表面覆蓋有包括導(dǎo)電涂層的長(zhǎng)方形連接片的段1、2、3、1’和2’。端子K1連接到段3。端子K2連接到段1。段1和段3一同形成輸入電極裝置。在圖1的實(shí)施例中，所有段都是以包括銀的金屬涂層的形式形成的。壓電體PEB包括位于段1、2、3、1’和2’之間的壓電體部分的驅(qū)動(dòng)區(qū)和作為壓電體其余部分的被驅(qū)動(dòng)區(qū)。遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)區(qū)的被驅(qū)動(dòng)區(qū)的一端具有連接到輸出端子K3的輸出電極E11。輸出電極E11形成輸出電極裝置。壓電變換器的驅(qū)動(dòng)區(qū)分成以垂直于相對(duì)的表面的方向極化的4個(gè)部分。被驅(qū)動(dòng)區(qū)被以從驅(qū)動(dòng)區(qū)指向輸出電極E11平行于相對(duì)的表面的方向極化。驅(qū)動(dòng)區(qū)的4個(gè)部分中的每個(gè)部分為長(zhǎng)方形平行管形。相鄰的部分可以被認(rèn)為以垂直于相對(duì)的表面并位于相鄰段之間的邊界平面作為相互之間的邊界。在每個(gè)邊界平面改變極化方向。這樣，可以看出，作為與段1相接觸的部分的驅(qū)動(dòng)區(qū)的第一部分以垂直于相對(duì)的表面的第一方向極化。段1除第一部分外不與其他部分相接觸。第一部分與段1和段1’相接觸。第二部分與段2和段1’相接觸。它位于兩邊界平面之間，其第一邊界平面在段1和段2之間，其第二邊界平面在段1’和段2’之間。第二部分的極化與第一部分的極化方向相反。所述第二邊界平面形成第二和第三部分之間的邊界。第三邊界平面置于段2和段3之間，形成第三和第四部分之間的邊界。第三部分的極化與第一部分極化方向相一致。第三部分與段2和段2’相接觸。第四部分的極化與第二部分的極化方向相一致。段3僅與第四部分相接觸。第四部分與段3和段2’相接觸。這樣，在此實(shí)施例中，連接相反方向極化的各部分的相對(duì)的極的導(dǎo)電裝置通過(guò)段1’、2和2’簡(jiǎn)單地形成。
圖1所示的壓電變換器的工作如下。
在端子K1和K3與輸入電壓源的極相連接時(shí)，端子K1和K2之間的輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槎俗覭2和K3之間的輸出電壓。由于驅(qū)動(dòng)區(qū)的不同部分的極化和各段的排列，4個(gè)部分在端子K1和端子K2之間串聯(lián)配置。各部分的串聯(lián)配置以不使用外部導(dǎo)線(xiàn)的方式簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。由于驅(qū)動(dòng)區(qū)的各部分的這種串聯(lián)配置，后者具有比較高的阻抗。壓電變換器變得很適合于當(dāng)輸出功率很低或?yàn)榱銜r(shí)，具有比較高的輸入電壓的情況。
圖2所示按照本發(fā)明的壓電變換器的實(shí)施例備有第二被驅(qū)動(dòng)區(qū)。壓電體為長(zhǎng)方形平行管。與圖1所示的壓電變換器相比較時(shí)，不同之處在于與驅(qū)動(dòng)區(qū)的第一部分相接觸且在與第一被驅(qū)動(dòng)區(qū)相反的方向延伸的第二被驅(qū)動(dòng)區(qū)。第二被驅(qū)動(dòng)區(qū)與第一被驅(qū)動(dòng)區(qū)具有類(lèi)似的大小。其極化與第一被驅(qū)動(dòng)區(qū)的極化方向相同。遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)區(qū)的第二被驅(qū)動(dòng)區(qū)的一端具有第二輸出電極E12。圖2所示實(shí)施例的其他部分與圖1所示的部分相類(lèi)似，且以圖1所用的相同符號(hào)表示。
圖2所示壓電變換器的工作與圖1所示壓電變換器的工作非常相似。與圖1所示壓電變換器的工作的重要不同之處在于，工作期間，在端子K3和K4之間輸出輸出電壓，使得輸出電壓和輸入電壓沒(méi)有共用端子。這就是說(shuō)輸出電壓與輸入電壓直流去耦。這在一些應(yīng)用場(chǎng)合中、比如當(dāng)壓電變換器的負(fù)載為后文將描述的圖4所示情況的放電燈時(shí)，就有很大優(yōu)越性。
在圖3中，T1和T2為連接到直流電壓源的極的輸入端子。輸入端子K1和K2通過(guò)開(kāi)關(guān)元件S1和S2的串聯(lián)配置相連接。開(kāi)關(guān)元件S1和S2的控制電極與電路部分SC的各輸出端子相耦合。電路部分SC是產(chǎn)生進(jìn)行開(kāi)關(guān)元件S1和S2交替導(dǎo)通或不導(dǎo)通的高頻信號(hào)的電路部分。開(kāi)關(guān)元件S1和開(kāi)關(guān)元件S2的共用端子通過(guò)圖1所示的電容器C、線(xiàn)圈L和壓電變換器的驅(qū)動(dòng)區(qū)的串聯(lián)配置連接到輸入端子T2。放電燈La連接于壓電變換器的被驅(qū)動(dòng)區(qū)的輸出電極和連接于輸入端子T2的驅(qū)動(dòng)區(qū)輸入電極之間。
圖3所示電路配置的工作如下。
在輸入端子T1和T2連接到直流電壓源的各極的情況下，開(kāi)關(guān)元件S1和S2借助于由電路部分SC產(chǎn)生的高頻信號(hào)交替地導(dǎo)通和不導(dǎo)通。結(jié)果，高頻電流流過(guò)電容器C、線(xiàn)圈L和壓電變換器P的驅(qū)動(dòng)部分。結(jié)果，在驅(qū)動(dòng)區(qū)的輸入端子間出現(xiàn)高頻電壓，而在被驅(qū)動(dòng)區(qū)的輸出端子和輸入端子T2之間出現(xiàn)具有相同頻率但具有更高幅度的另一高頻電壓。后面這種高頻電壓也出現(xiàn)在放電燈La上。所述電路配置剛被接通時(shí)，放電燈還未被點(diǎn)燃，因而放電燈形成很低的負(fù)載。放電燈La點(diǎn)燃后，放電燈具有燈電流，因而形成大得多的負(fù)載。人們發(fā)現(xiàn)，可以把圖1所示的在放電燈的點(diǎn)燃和穩(wěn)定工作期間均很平穩(wěn)地運(yùn)行的電路配置做得很小巧并且比較便宜。
按照?qǐng)D4所示的本發(fā)明的電路配置的實(shí)施例的主要部分的配置，與圖3所示實(shí)施例的相類(lèi)似。相應(yīng)的元件以相同的參考符號(hào)表示。與圖3所示實(shí)施例的不同之處在于所述壓電變換器為圖2所示的包括兩個(gè)被驅(qū)動(dòng)區(qū)的壓電變換器。放電燈La連接在第一被驅(qū)動(dòng)區(qū)的輸出電極與第二被驅(qū)動(dòng)區(qū)的輸出電極之間。輸入端子K3連接到地電位。
圖4所示電路配置的工作與圖3所示電路配置的工作非常相似，在這里不再單獨(dú)加以描述。在點(diǎn)燃與穩(wěn)定工作期間出現(xiàn)放電燈La上的高頻電壓相對(duì)于地電位是對(duì)稱(chēng)的。此對(duì)稱(chēng)的燈電壓的好處在于它抑制了射頻干擾(RFI)。在放電燈為具有比較長(zhǎng)的燈管和比較小的管徑的低壓水銀放電燈時(shí)，燈電壓的對(duì)稱(chēng)性也抵消了通過(guò)寄生電容的電流漏失。
在圖5中，如圖1所示的壓電變換器P的輸入電極通過(guò)端子K1和K2分別連接于振蕩器OSC的輸入端子。振蕩器OSC為用于產(chǎn)生出現(xiàn)在各輸出端子之間的高頻信號(hào)的電路部分。高壓放電燈La連接于被驅(qū)動(dòng)區(qū)的輸出端子和連接到端子K2的輸入電極之間。在圖5所示的電路配置的工作中，振蕩器OSC產(chǎn)生出現(xiàn)于壓電變換器P的各輸入電極之間的高頻信號(hào)。結(jié)果，具有相同頻率和被放大的幅度的電壓出現(xiàn)在輸出電極和連接到端子K2的輸入電極之間、因而出現(xiàn)在高壓放電燈La的主電極之間。高壓放電燈La通過(guò)此電壓點(diǎn)燃。高壓放電燈La被點(diǎn)燃后，燈電流立即被通過(guò)圖5中未示的電路提供給它。
圖6所示的電路配置與圖5所示的電路配置非常相似，并用相同的參考符號(hào)表示相似的元件和電路部分。在圖6所示的配置中，由壓電變換器P產(chǎn)生的輸出電壓出現(xiàn)在高壓放電燈La的主電極之一與連接到所述主電極之一附近的燈管外的專(zhuān)用點(diǎn)燃電極Eli之間。高壓放電燈La被點(diǎn)燃后，燈電流立即被通過(guò)圖6中未示的電路提供給它。
權(quán)利要求
1．一種包括壓電體的壓電變換器，壓電體包括備有輸入電極裝置的驅(qū)動(dòng)區(qū)和至少一個(gè)備有輸出電極裝置的被驅(qū)動(dòng)區(qū)，所述各區(qū)域具有相對(duì)的表面，所述各區(qū)域中至少一個(gè)包括數(shù)個(gè)部分，所述各部分在垂直于所述相對(duì)的表面的方向被極化，且每個(gè)部分的極與另一部分的相對(duì)的極以所述各部分形成串聯(lián)配置的方式通過(guò)導(dǎo)電裝置相連接，其特征在于所述各部分的一部分被以第一方向極化，而所述各部分的其余部分以與所述第一方向相反的第二方向極化。
2．權(quán)利要求1的壓電變換器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)區(qū)包括電極化部分。
3．權(quán)利要求2的壓電變換器，其特征在于所述被驅(qū)動(dòng)區(qū)被以平行于所述相對(duì)的表面的方向極化。
4．權(quán)利要求1的壓電變換器，其特征在于所述被驅(qū)動(dòng)區(qū)包括電極化部分。
5．按照前述1個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的壓電變換器，其特征在于所述壓電體為長(zhǎng)方形平行管。
6．權(quán)利要求1或2的壓電變換器，其特征在于所述導(dǎo)電裝置包括金屬涂層。
7．按照前述1個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的壓電變換器，其特征在于所述壓電體包括兩個(gè)被驅(qū)動(dòng)區(qū)，每個(gè)被驅(qū)動(dòng)區(qū)備有輸出電極裝置。
8．一種用來(lái)驅(qū)動(dòng)包括按照前述1個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的壓電變換器的放電燈的電路配置。
9．一種用來(lái)點(diǎn)燃包括按照權(quán)利要求1至7中的1個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的壓電變換器的高壓放電燈的電路配置。
全文摘要
壓電變換器包括包含備有輸入電極裝置(1、3)的驅(qū)動(dòng)區(qū)和至少一個(gè)備有輸出電極裝置(E11)的被驅(qū)動(dòng)區(qū)的壓電體,各區(qū)域具有相對(duì)的表面,各區(qū)域中至少一個(gè)包括數(shù)個(gè)部分,各部分在垂直于相對(duì)的表面的方向被極化,且每個(gè)部分的極與另一部分的相對(duì)的極以各部分形成串聯(lián)配置的方式通過(guò)導(dǎo)電裝置(2、1’、2’)相連接。這些部分通過(guò)非常簡(jiǎn)單的方式串聯(lián)配置,由此提高壓電變換器的輸入阻抗。由于各部分以相反的方向被極化,故導(dǎo)電裝置的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單并可省掉外部導(dǎo)線(xiàn)。
文檔編號(hào)H05B41/00GK1205115SQ97191409
公開(kāi)日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月8日
發(fā)明者D·勒爾斯, K·勒恩 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司