[發明專利]用于熒光燈的壓電變壓器

無效

• 申請號: 01115694.5
• 申請日: 2001-04-29
• 公開（公告）號: CN1325144A
• 公開（公告）日: 2001-12-05
• 發明（設計）人: 金鐘宣;劉忠植
• 申請（專利權）人: 三星電機株式會社
• 主分類號: H01L41/08
• 分類號: H01L41/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 謝麗娜,谷惠敏

本發明涉及一種壓電變壓器，具體地說，涉及用于熒光燈的壓電變壓器，包括：壓電塊，為了適用于普通熒光燈，其在各側邊中央區域的電極尺寸小于在角落區域的電極尺寸，從而將壓電塊中央區域處的應力減至最小。

20世紀40年代中期把BaTiO₃作為一種壓電陶瓷(seramic)材料提出，這種具有良好的壓電特性的陶瓷材料，例如Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)，被用于電子設備中。PZT是PbZrO₃和PbTiO₃的固溶體，它是具有良好壓電特性的基于2-元素的鈣鈦礦結構。最近，已經研究出了基于3-元素的鈣鈦礦，容易地改變了基于2-元素的鈣鈦礦的組成，改善了壓電特性。例如，開發了Pb(Mg,Nb)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃、Pb(Mg,Ta)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃和Pb(Mn,Nb)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃作為基于3-元素的復雜鈣鈦礦化合物。

圖1示出了壓電材料的一個應用實例，即，用于調幅的帶通濾波器。其中，圖1A是帶通濾波器的平面圖，圖1B是沿圖1A中的A-A線的剖視圖。如圖所示，帶通濾波器包括：六面體形狀的壓電塊，在其上表面和下表面具有電極。同時，在上表面上的電極是輸入/輸出電極3和5，在下表面上的電極是公共電極7。

當對應于諧振頻率的交流電壓施加到輸入電極3時，電信號轉化成在輸入電極附近的強機械振動，轉化的振動被傳送到輸出電極。結果，從輸出電極5輸出與諧振頻率成正比的電壓。

在20世紀10年代末期提出了壓電材料并且應用于多種電子設備，例如，高(電)壓發生器、超聲波發生器、音響設備、用于調幅收音機的45.5千赫中頻濾波器和用于調頻收音機的10.7兆赫濾波器、通訊設備以及各種傳感器。另外，壓電材料被應用于通訊設備的諧振器或濾波器，用作液晶顯示器背光的冷陰極射線管的變換器(inverter)。另外，還提出了用于通用變換器的壓電變壓器。

包括壓電材料的典型的變壓器的結構如圖2所示。其中，圖2A是透視圖，圖2B是剖視圖。該變壓器是Rosen型變壓器，其具有在厚度和長度方向上的振動模式。如圖所示，變壓器在上表面和下表面的一部分上的輸入電極區沿厚度方向偏振。另外，在輸出電極區，變壓器沿長度方向偏振。當將對應于諧振頻率的交流電壓施加到輸入電極3a和3b上，提升壓電變壓器的電壓時，所施加的電信號被轉換成在輸入電極附近的長度方向的強機械振動，然后傳送到輸出電極，生成縱向振動。然后，從輸出電極5輸出縱向機械振動，作為提升的高壓，其頻率與施加到輸入電極的電壓頻率相同。

同時，當輸入電壓的頻率與在輸出電極的機械振動頻率相同時，在輸出電極處的電壓升高最大。另外，壓電變壓器的升壓(voltage-raise)比取決于材料的負載阻抗，在相當高的負載阻抗施加到輸出電極時，升壓比最大。在低負載阻抗的情況下，升壓比降低好幾十倍。

當壓電變壓器用于電燈時，例如，冷陰極射線管和熒光燈，其根據燈的類型不同而具有不同的負載阻抗。但是，如果壓電變壓器在最佳制造條件下制造，在低負載阻抗的情況下，能夠維持高的升壓比。在正常情況下，在點亮燈后阻抗降低，另外，能夠適當地保持升壓比，使得壓電變壓器能夠適用于燈，例如冷陰極射線管和熒光燈。

近來，提出了如圖3所示具有周邊(outline)振動模式的壓電變壓器。如圖3所示，除了電極的形狀不同外，周邊振動模式的壓電變壓器具有與圖1中所示的帶通濾波器相似的結構。具體地說，圖3中的電極是圓形的，而圖1中的電極是矩形的。在該壓電變壓器中，輸出電極5設置在壓電塊1的上表面上，與輸入電極3隔開預定的距離，公共電極7設置在壓電塊1的下表面上。

當電壓通過輸入電極3施加到壓電塊1時，電信號被轉換成從壓電塊1的中心指向側邊的機械振動，然后通過輸出電極5輸出正比于機械振動的信號。該壓電變壓器可以用于筆記本電腦的液晶顯示器以及低功耗變壓器。