专利名称：压电陶瓷点灯器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及实用新型一种点灯器，特别是一种利用压电陶瓷作为变压器以驱动冷阴极射线管(CCFL)的点灯器。
冷阴极灯管由于在激活及工作时均需要极高的电压(约数百伏特)，因此，其驱动装置或点灯器便需要能够提供此种高压的电源输出，而驱动装置的输出电源品质便决定冷阴极灯管的亮度品质及稳定度。
一般冷阴极射线管均由变压器来驱动，变压器为一种两组或多组绕线的电子振荡电路装置，两组绕线通过空气或铁心产生互感而作感应的耦合信号，利用电磁感应的法则，达到升压或降压以驱动冷阴极灯管的驱动电路装置。而电子振荡电路受限于绕线输出变压器的物理材料特性，电压转换效率的效果较差，因此电压转换损耗较高。
虽然传统的铜线铁粉心变压器的应用相当的普遍，技术也相当成熟，然而在使用上存在一些缺点。例如，当处于高温或电源不稳定的时候，容易有火烧、冒烟的可能性，因而降低了产品的安全性。另外，利用电磁线圈容易产生电磁干扰也是一个重要的问题，而且传统的变压器其体积也较庞大。
综上所述，关键性的零件绕线输出变压器和脉宽调制电路(PWM电路)将决定灯管光源输出转换效率和驱动电路工作稳定与否。如果能够大幅缩短灯管的激活时间，并且提高绕线输出变压器的转换效率，这样便可以稳定冷阴极灯萤光灯管的亮度和延长使用寿命。
发明内容
鉴于以上的问题，本实用新型的主要目的是提供一种压电陶瓷点灯器，以压电陶瓷为电源变压组件，舍弃变压器之后便不需要线圈，因而无电磁干扰；采用的组件数量较少，在零件成本上比传统变压器减少，且电能转换效率也比传统变压器好。另外，还减小了体积并增加了电能密度。
本实用新型的目的可通过如下措施来实现一种压电陶瓷点灯器，该点灯器包括有一功率开关，连接至一脉宽调制谐振频率信号输出端，并由该脉宽调制谐振频率信号控制其开关；一压电变压器，其初级线圈的输入端连接至该功率开关，在输出端产生高频交流信号，驱动一冷阴极萤光灯管；以及一频率追踪单元，耦接于该冷阴极萤光灯管的输出端，当该点灯器激活时至该冷阴极萤光灯管点亮时取得一第一频率，并在该冷阴极萤光灯管关闭时取得一第二频率，该脉宽调制谐振频率信号以该第一频率与该第二频率的平均值为基准输出。
该脉宽调制谐振频率信号是来自一特殊用途集成电路。
该功率开关与该脉宽调制谐振频率信号的输出端间还连接有一电阻，用以作为限流以保护该功率开关。
该功率开关是为一金氧半场效晶体管。
该金氧半场效晶体管的栅极是连接至该脉宽调制谐振频率信号的输出端，漏极连接至该压电变压器的初级线圈输入端，源极连接至地端。
该压电变压器的输出端与该冷阴极萤光灯管间耦接有一电容，用以作为滤波。
该频率追踪单元包括有一个二极管以及一电容，其中该电容的正极耦接至该二极管的阴极端，该电容的负极则耦接至接地端。
该二极管的阳极端与该接地端间耦接有一电阻，作为限流以保护该频率追踪单元。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点本实用新型所揭露的压电陶瓷点灯器，以压电陶瓷为电源变压组件，采用的组件数量较少，与传统之变压器相较，可以减少变压器所占的体积，以符合目前电子设备或电子装置体积小型化的趋势。而且，舍弃变压器之后便不需要线圈，因而无电磁干扰，同时也无线圈短路时冒烟的问题。在零件成本上比传统变压器减少，增加电能密度，且电能转换效率也比传统变压器好，节约了电能，提高了效率。
对于如何改进驱动装置让冷阴极萤光灯管能稳定地发出光线，在电路设计上就需要有较高的转换效率为前提，因此，采用具有高转换效率的压电陶瓷变压器即为一个可考虑的组件。
本实用新型以扫描仪为例，利用公知扫描仪中的特殊用途集成电路(ASIC)，也就是结合扫描仪中自我调校的功能(Self Calibration)，以特殊用途集成电路对压电陶瓷变压器共振频率作追踪扫描并锁定，使得变压器在每次激活前作自我扫描，以输出稳定的频率驱动灯管，延长灯管的使用寿命。
有关本实用新型的压电陶瓷点灯器的一较佳实施例，请先参照
图1所示，其主要是由一功率开关10、一压电变压器20、以及一频率追踪单元40所组成，从而将电源转换为高电压电源来点亮冷阴极萤光灯管30。在本较佳实施例中，是以一个冷阴极萤光灯管为例。
功率开关可以采用金氧半场效晶体管(MOSFET)，其是一种三接脚的开关组件，具有栅极、漏极以及源极。其栅极连接至PWM谐振频率信号的输出端，漏极连接至该压电变压器的初级线圈输入端，源极连接至地端。栅极与PWM谐振频率信号的输出端间还连接有一电阻11，用以作为限流以保护金氧半场效晶体管。
传统的变压器均为采用一高频振荡器以产生高频的交流信号波形，例如晶体振荡器、克普勒振荡电路、RC相移振荡电路等其它振荡电路所构成。然而本实用新型并不需要以高频振荡器来产生高频的交流信号波形，而是采用一种可以输出PWM谐振频率信号的特殊用途集成电路芯片，作为振荡频率信号的来源。具有此种特殊用途集成电路芯片的产品例如扫描仪，而扫描仪目前有朝向轻薄且价格下降的趋势，因此在零件的空间与成本上便需要加以慎重考虑，所以，采用本实用新型所使用的压电陶瓷变压器可以同时解决这两个难题。
PWM谐振频率信号输出端所产生的PWM谐振频率信号的波形为正半周时，功率开关10将开启，故电源的电流由功率开关10的漏极处流向压电变压器20的初级线圈，经由压电变压器20的电压转换而在输出端处得到正半周的高电压，而当该PWM谐振频率信号的波形为负半周时，功率开关10关闭。以此方式，通过PWM谐振频率信号，可交替启闭功率开关10，从而交替将电流导至该压电变压器20，而产生正负交替的交流高电压输出，以点亮压电变压器20输出端的冷阴极萤光灯管30。
压电变压器20的输出端与冷阴极萤光灯管30间耦接有一电容21，用以作为滤波。
然而每一个压电陶瓷的共振频率特性不一，本实用新型为了使避免这种不稳定的频率特性影响电源品质以及冷阴极萤光灯管的寿命，在冷阴极萤光灯管30的输出端耦接有一频率追踪单元40，由一个二极管41、一电容42组成，电容42的正极耦接至二极管41的阴极端，电容42的负极则耦接至接地端，二极管41的阳极端与接地端间耦接有一电阻43，作为限流以保护该频率追踪单元40。
以本实用新型的较佳实施例为例，每次开机时，将自58KHz开始扫描，每次增加0.1KHz，持续追踪直到灯管点亮，此时频率设定为一第一频率，至灯管灭掉后，取得一第二频率，接着取得第一频率与第二频率的平均值，即为PWM谐振频率信号输出的基准。
本实用新型所揭示的压电陶瓷点灯器的电压输出波形较完美。请参考图2，为传统变压器的转换后输出电压波形图，从图中可以发现，在波峰以及波谷的部分有些损失，并非完美的波形。而本实用新型所揭示的压电陶瓷点灯器的电压输出波形请参考图3，从图中可以发现，在波峰波谷的部分其波形相当的完美，即本实用新型所揭示的压电陶瓷点灯器具有电压转换效率较传统变压器为佳。传统变压器主要是以绕线圈做电源变压组件，本实用新型则是以压电陶瓷为电源变压组件。与传统变压器相比较，传统变压器除了使用绕线圈外，尚有电阻、晶体管、电容等等诸多组件。然而采用本实用新型所揭示的压电陶瓷点灯器所采用的组件数量较少，在零件成本上比传统变压器减少，且电能转换效率也比传统变压器好。另外，更具有减小体积及增加电能密度的优点。
虽然本实用新型的较佳实施例揭示如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟习相关技术的人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当然可作些适当的更动与润饰，因此本实用新型的专利保护范围应该以权利要求所界定的范围为准。
权利要求1.一种压电陶瓷点灯器，其特征在于该点灯器包括有一功率开关，连接至一脉宽调制谐振频率信号输出端，并由该脉宽调制谐振频率信号控制其开关；一压电变压器，其初级线圈的输入端连接至该功率开关，在输出端产生高频交流信号，驱动一冷阴极萤光灯管；以及一频率追踪单元，耦接于该冷阴极萤光灯管的输出端，当该点灯器激活时至该冷阴极萤光灯管点亮时取得一第一频率，并在该冷阴极萤光灯管关闭时取得一第二频率，该脉宽调制谐振频率信号以该第一频率与该第二频率的平均值为基准输出。
2.如权利要求1所述的压电陶瓷点灯器，其特征在于该脉宽调制谐振频率信号是来自一特殊用途集成电路。
3.如权利要求1所述的压电陶瓷点灯器，其特征在于该功率开关与该脉宽调制谐振频率信号的输出端间还连接有一电阻。
4.如权利要求1所述的压电陶瓷点灯器，其特征在于该功率开关是为一金氧半场效晶体管。
5.如权利要求4所述的压电陶瓷点灯器，其特征在于该金氧半场效晶体管的栅极是连接至该脉宽调制谐振频率信号的输出端，漏极连接至该压电变压器的初级线圈输入端，源极连接至地端。
6.如权利要求1所述的压电陶瓷点灯器，其特征在于该压电变压器的输出端与该冷阴极萤光灯管间耦接有一电容。
7.如权利要求1所述的压电陶瓷点灯器，其特征在于该频率追踪单元包括有一个二极管以及一电容，其中该电容的正极耦接至该二极管的阴极端，该电容的负极则耦接至接地端。
8.如权利要求7所述的压电陶瓷点灯器，其特征在于该二极管的阳极端与该接地端间耦接有一电阻。
专利摘要本实用新型涉及一种压电陶瓷点灯器，包括有一功率开关，连接至一脉宽调制谐振频率信号输出端，以在该脉宽调制谐振频率信号为正半周时开启，在该脉宽调制谐振频率信号为负半周时关闭；一压电变压器，其初级线圈的输入端连接至该功率开关，以在输出端产生高频交流信号，以驱动一冷阴极荧光灯管；以及一频率追踪单元，耦接于该冷阴极荧光灯管的输出端，当该点灯器激活时至该冷阴极荧光灯管点亮时取得一第一频率，并在该冷阴极荧光灯管关闭时取得一第二频率，使得该脉宽调制谐振频率信号是以该第一频率与该第二频率的平均值为基准输出。
文档编号H05B41/24GK2604038SQ0320159
公开日2004年2月18日 申请日期2003年3月5日 优先权日2003年3月5日
发明者张庆崇 申请人:光宝科技股份有限公司