JP2006049028A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変インダクタのサイズを大型化することなく放電灯に流れる電流を均等にして各管電流を広範囲かつ精密に制御できる安価な放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る放電灯点灯装置１０は、基準放電灯５ａとその他の放電灯５ｂとを含み、それぞれの放電灯５ａ、５ｂには、可変インダタンス素子４Ａ、４Ｂと、管電流検出部６ａ、６ｂとが接続され、可変インダクタンス素子４Ａ、４Ｂには管電流制御回路７ａ、７ｂが接続されており、その他の放電灯５ｂの管電流制御回路７ｂには、その管電流検出部６ｂからの出力信号と共に基準放電灯５ａの管電流検出部６ａからの出力信号９が接続されて、この出力信号９を基準として放電灯５ｂの管電流が制御される。また、出力信号９は制御回路２にも接続され、放電灯５ａ、５ｂの管電流は、さらにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の駆動制御によって制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置の照明用の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に係り、特に、複数の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。

フラットパネル表示装置の一つである液晶表示装置は多岐にわたって使用されているが、液晶表示装置は液晶自身が発光しないため、画面の良好な表示を確保するためには照明装置を必要とし、この照明装置の一つとして液晶の背面から照明を行うバックライト装置がある。このバックライト装置は放電灯として冷陰極管を用いたものが主流となっており、この冷陰極管を駆動するためのインバータを有した放電灯点灯装置を備えている。

近年、大型の液晶表示装置を使用した液晶テレビに代表されるような液晶表示装置の大型化に伴い、液晶表示装置の画面照度を確保するために、放電灯を複数本用いて多灯化されたバックライト装置が使用されている。

このようなバックライト装置において、各放電灯の輝度にバラツキがあると液晶表示装置の画面に輝度むらが生じてしまい、画面表示の品質を著しく劣化させてしまうため、放電灯には、高輝度であるだけなくそれぞれの放電灯の輝度を均一にすることが要求される。また、液晶表示装置の低価格化に伴い、バックライト装置に組み込まれる放電灯点灯装置のコストダウンも強く要求されている。

放電灯の輝度むらを防いで各放電灯の輝度を一定にすることは、各放電灯に流れる管電流を均等化することにより達成される。各放電灯に流れる管電流を均等化する方法として、たとえば放電灯数に対応したトランスを設け、それぞれのトランスを対応する制御ＩＣにて制御する方法があるが、この方法では、部品点数が増大して部品コストが高くなり、その結果、放電灯点灯装置のコストが高くなってしまうという問題がある。

また、バランスコイルを用いて各放電灯に流れる管電流を均等化する方法も知られているが、この方法では、放電灯の数が多くなるとバランスコイルをトーナメント型に構成する必要があり、その場合、多数のバランスコイルが必要になると共に、上部に位置するバランスコイルほど大きな電流が流れるため、各バランスコイルの仕様を個別に設計する必要がある。このため、回路の部品点数が増大し、放電灯点灯装置のコストが高くなってしまうという問題がある。

そこで、バランスコイルを用いるのではなく、可変インダクタンス素子を用いてそのインダクタンス値を制御することによって、それぞれの放電灯に流れる管電流を制御し、各放電灯の輝度のバラツキを抑制することができる放電灯点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載の放電灯点灯装置の回路構成を示した図である。図５において、この放電灯点灯装置は、直流電源１０１の正極と負極の間にスイッチング素子であるＦＥＴ１０２、１０３を直列に接続し、このＦＥＴ１０２のソースおよびＦＥＴ１０３のドレインの接続中点を、可変インダクタンス素子を構成する直交トランス１２１Ａの巻線１２１ａとコンデンサ１２２ａの直列共振回路１２０Ａを介して直流電源１０１の負極に接続すると共に、可変インダクタンス素子を構成する直交トランス１２１Ｂの巻線１２１ａおよびコンデンサ１２２ｂの直列共振回路１２０Ｂを介して直流電源１０１の負極に接続している。

また、直交トランス１２１Ａの巻線１２１ａおよびコンデンサ１２２ａの接続中点を、コンデンサ１１０ａ、放電灯１１１ａ、および制御回路１２３Ａの電流検出用抵抗器１２３ａの直列回路を介して直流電源１０１の負極に接続し、制御回路１２３Ａの出力信号を直交トランス１２１Ａの制御巻線１２１ｂに供給している。

制御回路１２３Ａは、直交トランス１２１Ａの制御巻線１２１ｂに制御電流を供給するためのものであり、放電灯１１１ａと電流検出用抵抗１２３ａの接続中点を整流用のダイオード１２３ｂを介して演算増幅回路１２３ｃの反転入力端子に接続し、ダイオード１２３ｂと演算増幅回路１２３ｃの反転入力端子の接続中点を平滑用コンデンサ１２３ｄを介して直流電源１０１の負極に接続し、演算増幅回路１２３ｃの非反転入力端子を放電灯１１１ａの電流の基準値を設定する基準電圧Ｖrefの電池１２３ｅを介して直流電源１０１の負極に接続し、演算増幅回路１２３ｃの出力端子を直交トランス１２１Ａの制御巻線１２１ｂを介して直流電源１０１の負極に接続している。

放電灯１１１ａの電流は、この制御回路１２３Ａにより次のようにして制御される。放電灯１１１ａの電流を増大するときは、直交トランス１２１Ａの制御巻線１２１ｂの制御電流を増大して、直交トランス１２１Ａの巻線１２１ａのインダクタンス値を小さくすることで直列共振回路１２０Ａの共振周波数ｆ₀を高くし、駆動周波数における直列共振回路１２０Ａのインピーダンスを下げることでコンデンサ１２２ａの両端に発生する電圧を大きくする。逆に、放電灯１１１ａの電流を減少するときは、直交トランス１２１Ａの制御巻線１２１ｂの制御電流を減少して、直交トランス１２１Ａの巻線１２１ａのインダクタンス値を大きくすることで直列共振回路１２０Ａの共振周波数ｆ₀を低くし、駆動周波数における直列共振回路１２０Ａのインピーダンスを上げることでコンデンサ１２２ａの両端に発生する電圧を小さくする。

直交トランス１２１Ｂを接続した回路構成およびその動作は、上述した直交トランス１２１Ａを接続した回路構成およびその動作と同様である。

図５に示す放電灯点灯装置では、制御回路１０４よりスイッチング素子１０２、１０３に供給する制御信号のスイッチング周波数を固定にし、スイッチング周波数を制御しなくとも放電灯１１１ａ、１１１ｂに流れる電流をそれぞれ設定値にすることができ、制御回路１０４において複雑な周波数制御を実施することなく、２つの放電灯１１１ａ、１１１ｂの輝度を同一にすることができる。
特開平１１−２６０５８０号公報

一般に、冷陰極管を点灯するには、点灯開始時において約１５００Ｖ〜２５００Ｖ、点灯中において約６００Ｖ〜１３００Ｖの高電圧を印加する必要があり、放電灯点灯装置には、このような高電圧を供給する電源が必要となる。図５に記載された放電灯点灯装置は、昇圧回路を具備していないため、放電灯１１１ａ、１１１ｂを点灯させるために直流電源１０１が高電圧を出力する回路構成となっている。

また、スイッチング素子１０２、１０３やスイッチング素子１０２、１０３を制御する制御回路１０４は、高電圧を出力する直流電源１０１に接続されているため、スイッチング素子１０２、１０３や制御回路１０４を構成する素子を高耐圧の部品にて構成する必要があり、部品コスト、ひいては放電灯点灯装置のコストが増大するという問題がある。

さらに、図５の放電灯点灯装置では、放電灯１１１ａ、１１１ｂにそれぞれコンデンサ１１０ａ、１１０ｂが直列に接続され、コンデンサ１１０ａ、１１０ｂを介して放電灯１１１ａ、１１１ｂに高電圧が印加される。このコンデンサ１１０ａ、１１０ｂは、放電灯１１１ａ、１１１ｂの管電流を安定化させるための電流制限用コンデンサ（いわゆるバラストコンデンサ）であるが、コンデンサ１１０ａ、１１０ｂには高電圧が印加されるため、高耐圧の部品にて構成する必要があり、放電灯数と同数のコンデンサが必要となるため、部品コスト、ひいては放電灯点灯装置のコストが増大する。また、コンデンサ１１０ａ、１１０ｂには高電圧が印加されているため、部品の安全性の点でも問題がある。

さらに、図５の放電灯点灯装置では、管電流の制御を可変インダクタンス素子のみで行うため、所定の管電流の制御を可能にするために、可変インダクタ素子のインダクタンスの変動幅を十分に大きくとらなければならない。そのためには、可変インダクタンス素子のサイズを大型化して、可変インダクタンス素子が変動し得る最大のインダクタンスを大きくする必要があるが、例えば薄型ディスプレイのバックライト装置に組み込まれる放電灯点灯装置では、基板からの部品の高さを低く抑えることが要求されるため、基板上に実装される可変インダクタンス素子のサイズを大型化することは困難である。

また、インダクタンスの増大に伴ってインピーダンスも増大するため、可変インダクタンス素子が変動し得るインダクタンスの最大値を大きくすると、インダクタンスを増大させた時に可変インダクタンス素子を通して放電管に投入する電圧も大きくする必要がある。そのため、高電圧を出力する直流電源１０１の負担が大きくなり、放電灯１１１ａ、１１１ｂを点灯させるためのスイッチング素子１０２、１０３や制御回路１０４を構成する素子の負担も大きくなるため、高耐圧部品を使用する必要が生じて部品コストが増大し、ひいては放電灯点灯装置のコストが増大するという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、複数の放電灯に流れる電流を均等にして各放電灯の輝度のバラツキを低減できると共に高耐圧の回路部品数を増やすことなく、安価な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、可変インダクタのサイズを大型化することなく、管電流を広範囲かつ精密に制御できる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、直流電源と制御回路とスイッチング素子と昇圧トランスとを備え、前記直流電源に接続された前記スイッチング素子は前記制御回路からの信号にて前記昇圧トランスの一次側を駆動して該昇圧トランスの二次側に接続した複数の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、前記複数の放電灯は、基準放電灯と該基準放電灯を除くその他の放電灯から構成され、それぞれの前記放電灯には、該放電灯の一端と前記昇圧トランスの二次側の一端との間に介在する可変インダタンス素子と、前記放電灯の他端側に設けた管電流検出部とが接続され、前記可変インダクタンス素子には管電流制御回路が接続されて、前記可変インダクタンス素子と前記放電灯との間に設けたコンデンサと、前記昇圧トランスの漏れインダクタンスと、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスとで直列共振回路が形成されており、前記その他の放電灯の管電流制御回路には、該その他の放電灯の管電流検出部からの出力信号と共に前記基準放電灯の管電流検出部からの出力信号が接続され、前記その他の放電灯の管電流制御回路の出力信号を対応する前記可変インダクタンス素子に接続してそのインダクタンスを可変することによって、前記その他の放電灯の管電流を制御することを特徴とする。

また、本発明は、前記基準放電灯の管電流検出部からの出力信号がさらに前記制御回路に接続され、該制御回路は、前記基準放電灯の管電流検出部からの出力信号を使用して、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御することを特徴とする。

また、本発明は、前記基準放電灯の管電流制御回路が定電流回路であり、該定電流回路に接続する可変インダクタンス素子のインダクタンスは、ほぼＬｍｉｎ＋ΔＬ／２（ただし、Ｌｍｉｎは該可変インダクタンス素子のインダクタンスの最小値、ΔＬは該可変インダクタンス素子のインダクタンスの可変幅）に保持されることを特徴とする。

また、本発明は、前記その他の放電灯の管電流制御回路がオペアンプとトランジスタを具備し、該その他の放電灯の管電流検出部からの出力信号と前記基準放電灯の管電流検出部からの出力信号とを前記オペアンプに入力し、該オペアンプの出力を前記トランジスタのベースに接続し、該トランジスタのコレクタを対応する前記可変インダクタンス素子に接続して、該可変インダクタンス素子のインダクタンスを可変することを特徴とする。

また、本発明は、前記可変インダクタンス素子がトランスを構成し、該トランスの制御巻線の両端にスナバ回路を接続してなることを特徴とする。

また、本発明は、前記放電灯点灯装置が液晶表示装置用のバックライト装置に組み込まれてなることを特徴とする。

本発明によれば、昇圧トランスの漏れインダクタンスと可変インダクタンス素子のインダクタンスを用いた構成により、複数の放電灯に流れる電流を均等にして各放電灯の輝度のバラツキを低減できると共に、高耐圧の回路部品数を増やすことなく、安価な放電灯点灯装置を提供することができる。

特に、基準放電灯の管電流検出部からの出力信号を、その他の放電灯の管電流制御回路の出力信号を生成するための基準信号として使用することができるため、このような基準信号を発生させるための回路を別に設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。また、基準放電灯を除くその他の放電灯の管電流は、基準放電灯の管電流に基づいて自動的に決定されるため、基準放電灯の電流値のみを設定することによって複数の放電灯に流れる管電流を均等にすることができ、放電灯点灯装置の設計が容易になる。

さらに、本発明によれば、基準放電灯の管電流検出部からの出力信号をさらに制御回路に接続することによって、基準放電灯の管電流に応じたスイッチング素子の駆動制御による管電流制御が可能になる。このような制御回路によるスイッチング素子の駆動制御と、可変インダクタンス素子によるインピーダンス調整とを組み合わせることによって、管電流を広範囲に制御できると共に、複数の放電灯に流れる管電流を精密に一致させることができる。

また、本発明によれば、基準放電灯に接続される可変インダクタンス素子のインダクタンスを、ほぼＬｍｉｎ＋ΔＬ／２（すなわち、その可変範囲の中央値付近）になるように設定することによって、その他の放電灯に接続される可変インダクタンス素子のインダクタンスも同様にＬｍｉｎ＋ΔＬ／２付近で制御されることになるため、制御可能なインダクタンスの範囲を有効に利用することができ、可変インダクタンス素子に必要な可変幅が最小限に抑えられる結果、可変インダクタンス素子を小型化することができる。したがって、可変インダクタンス素子のインピーダンスが増大することに伴う高耐圧部品の必要性も低減し、部品コストが低減すると共に、可変インダクタンス素子の基板上の実装面積や基板からの高さを低減することができる。

以下、本発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、例えば冷陰極管である２灯の放電灯を点灯する場合の回路構成を例として、本発明の実施の形態における放電灯点灯装置の一例を示す回路構成図である。図１に示す放電灯点灯装置１０において、直流電源１の両端にはスイッチング素子であるトランジスタＱ１、Ｑ２の直列回路とスイッチング素子であるトランジスタＱ３、Ｑ４の直列回路が並列に接続されており、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２の接続点とトランジスタＱ３およびトランジスタＱ４の接続点を昇圧トランス３の一次巻線Ｎｐに接続し、いわゆるフルブリッジが構成されている。

制御回路２は放電灯点灯装置を制御するための回路であって、昇圧トランス３の一次側を駆動するための駆動周波数を設定する発振回路などを具備しており、制御回路２から出力されるゲート駆動信号ｄ１〜ｄ４によってトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を所定のタイミングでオン・オフ動作させ、交流電圧を発生させるものである。その際、この駆動周波数は、昇圧トランス３の二次側に形成される後述する直列共振回路の共振周波数よりも高い値に設定されており、さらに、この制御回路２には、後述する放電灯５ａの管電流検出部６ａからの出力信号９が接続されている。

なお、本実施形態では、昇圧トランス３の一次側には、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４により構成されたフルブリッジが接続されるものとしたが、本発明は、このようなフルブリッジに限定されるものではなく、ハーフブリッジで構成してもよい。ただし、フルブリッジはハーフブリッジよりも高効率にスイッチング動作を実行できるため、より好適である。

昇圧トランス３の二次側には放電灯５ａ、５ｂが接続されている。昇圧トランス３の二次巻線Ｎｓの一端には、可変インダクタンス素子であるトランス４Ａ、４Ｂの巻線１１ａ、１２ａを介してそれぞれの放電灯５ａ、５ｂが並列に接続されており、昇圧トランス３の二次巻線Ｎｓの他端はＧＮＤされている。本実施形態において、放電灯５ａは、その管電流を基準としてその他の放電灯（本実施形態では、放電灯５ｂ）の管電流が決定される基準放電灯であり、以下、各放電灯５ａ、５ｂを含む二次側点灯回路１５、１６およびその動作について説明する。

昇圧トランス３の二次側には、昇圧トランス３の漏れインダクタンスＬe、トランス４Ａの巻線１１ａのインダクタンスＬＡｖ、およびトランス４Ａと放電灯５ａとの間に設けたコンデンサＣ１、Ｃｐによる直列共振回路と、昇圧トランス３の漏れインダクタンスＬe、トランス４Ｂの巻線１２ａのインダクタンスＬＢｖ、およびトランス４Ｂと放電灯５ｂとの間に設けたコンデンサＣ１、Ｃｐによる直列共振回路とが形成される。ここで、コンデンサＣ１は共振周波数の調整用として回路に接続されるコンデンサであり、コンデンサＣｐは浮遊容量を表わす。

放電灯５ａの他端側には管電流検出部６ａが設けられている。管電流検出部６ａは管電流検出用抵抗Ｒａと整流用ダイオードＤａからなり、放電灯５ａを流れる管電流は、管電流検出用抵抗Ｒａによって電圧に変換され、その電圧は、放電灯５ａと管電流検出用抵抗Ｒａの接続中点に接続された整流用ダイオードＤａによって整流され、管電流検出部６ａの出力信号（すなわち、出力電圧）９として、制御回路２、および放電灯５ｂの管電流制御回路７ｂを構成するオペアンプ８の非反転入力端子に出力される。

トランス４Ａの制御巻線１１ｂには、管電流制御回路７ａが接続されている。本実施形態において、管電流制御回路７ａは、トランジスタＱ５、Ｑ６、ツェナーダイオードＺＤ、および抵抗Ｒ３、Ｒ４からなる定電流回路であり、これらの各回路部品の回路定数は、制御巻線１１ｂに流れる定電流によって、トランス４Ａの巻線４ａのインダクタンスＬｖが後述する所定の値に保持されるように設定されている。

また、制御巻線１１ｂの両端には、逆起電力発生時の高いスパイク電圧を防止するためにコンデンサＣ４と抵抗Ｒ５を直列に接続したスナバ回路が接続されている。

一方、放電灯５ｂの他端側には管電流検出部６ｂが設けられている。管電流検出部６ｂは管電流検出用抵抗Ｒｂと整流用ダイオードＤｂからなり、放電灯５ｂを流れる管電流は、管電流検出用抵抗Ｒｂによって電圧に変換され、その電圧は、放電灯５ｂと管電流検出用抵抗Ｒｂの接続中点に接続された整流用ダイオードＤｂによって整流されて、放電灯５ｂの管電流制御回路７ｂに含まれるオペアンプ８の反転入力端子に出力される。

トランス４Ｂの制御巻線１２ｂには、管電流制御回路７ｂが接続されている。本実施形態において、管電流制御回路７ｂに含まれるオペアンプ８の非反転入力端子には、放電灯５ａの管電流検出部６ａからの出力電圧９が基準電圧として入力されており、管電流検出部６ｂからの出力電圧とこの基準電圧とが比較されて、その出力がトランジスタＱ７のベースに印加される。トランジスタＱ７のコレクタは、トランス４Ｂの制御巻線１２ｂに接続されており、巻線１２ａのインダクタンス値は、オペアンプ８の出力電圧に応じて増減するトランジスタＱ７のコレクタ電流、すなわち制御巻線１２ｂに流れる電流の増減によって制御される。

また、トランス４Ｂの制御巻線１２ｂの両端には、トランス４Ａと同様に、逆起電力発生時の高いスパイク電圧を防止するためにコンデンサＣ４と抵抗Ｒ５を直列に接続したスナバ回路が接続されている。

本実施形態において、トランス４Ａ、４Ｂは、同一の特性を有する可変インダクタンス素子である。これらのトランス４Ａ、４Ｂは、制御巻線１１ｂ、１２ｂに流れる電流が大きくなると巻線１１ａ、１２ａのインダクタンスＬＡｖ、ＬＢｖが小さくなるように動作し、その可変範囲は、インダクタンスの可変幅をΔＬとすれば、Ｌｍｉｎ＜Ｌｖ＜Ｌｍｉｎ＋ΔＬで表される。ただし、Ｌｍｉｎは変動させ得る最小のインダクタンスであり、この値は、トランス４Ａ、４Ｂが１つの昇圧トランス３に接続された複数の放電灯を並列点灯させるための電流抑制素子の機能を果たすために必要な所定のインピーダンスに応じて決定され、例えば、放電灯として約５００ｍｍの冷陰極管を使用する場合、１３０ｍＨ程度の値が必要である。本実施形態において、放電灯５ａに接続されたトランス４Ａは、その制御巻線１１ｂに定電流回路である管電流制御回路７ａが接続されており、巻線１１ａのインダクタンスＬＡｖは、制御巻線１１ｂに流れる定電流によって、ほぼＬｍｉｎ＋ΔＬ／２（すなわち、可変範囲の中央値付近）になるように保持されている。

以上のような構成により、本実施形態における放電灯点灯装置１０は、基準放電灯である放電灯５ａの管電流に基づく管電流制御を実施する。以下、その動作について詳述するが、そのために、まず、放電灯５ｂの管電流を所定の値に維持するための管電流制御回路７ｂおよびトランス４Ｂの基本動作について説明する。

管電流制御回路７ｂにおいて、放電灯５ｂの管電流の値が所定の値よりも小さくなり管電流検出部６ｂの出力電圧が低下すると、オペアンプ８の入力端子間の電位差ｖｄが増大するためオペアンプ８の出力電圧は上昇し、トランジスタＱ５のベース電流が増大してそのコレクタ電流、すなわちトランス４Ｂの制御巻線１２ｂに流れる電流が増大する。これによって、トランス４Ｂの巻線１２ａのインダクタンスＬＢｖが小さくなり、昇圧トランス３の二次側にトランス４Ｂを含んで形成される共振回路の共振周波数

は上昇する。昇圧トランス３の一次側の駆動周波数は、この共振回路の共振周波数ｆ₀よりも高くなるように設定されているため、共振周波数ｆ₀が昇圧トランス３の一次側の駆動周波数に近づく結果、駆動周波数における共振回路のインピーダンスが下がり、放電灯５ｂに流れる管電流が増大する。

一方、放電灯５ｂの管電流の値が上記所定の値よりも大きくなり管電流検出部６ｂの出力電圧が上昇すると、オペアンプ８の入力端子間の電位差ｖｄが減少するためオペアンプ８の出力電圧が低下し、トランジスタＱ５のベース電流が減少してそのコレクタ電流、すなわちトランス４Ｂの制御巻線１２ｂに流れる電流が減少する。これによって、トランス４Ｂの巻線１２ａのインダクタンスＬＢｖが大きくなり、昇圧トランス３の二次側にトランス４Ｂを含んで形成される共振回路の共振周波数ｆ₀が低下して、この共振周波数ｆ₀よりも高い値に設定されている昇圧トランス３の一次側の駆動周波数から離れるため、駆動周波数における共振回路のインピーダンスが上がり、放電灯５ｂに流れる管電流が減少する。

一般に、このような管電流制御回路７ｂおよびトランス４Ｂの動作によって維持される放電灯５ｂの所定の値は、オペアンプ８に入力される基準電圧に応じて決定されるが、本実施形態における放電灯点灯装置１０では、この基準電圧として放電灯５ａの管電流検出部６ａの出力電圧９が使用されており、上記所定の値は放電灯５ａの管電流に応じて決定される。特に、本実施形態では、管電流検出部６ａの管電流検出用抵抗Ｒａ、管電流検出部６ｂの管電流検出用抵抗Ｒｂ、および管電流制御回路７ｂを構成する各回路部品の回路定数を適切に選択することによって、放電灯５ａに流れる管電流の値自体が、維持すべき放電灯５ｂの管電流の所定の値となるように設定されているものとする。

この場合、上述した管電流制御回路７ｂおよびトランス４Ｂの動作の説明において、「放電灯５ｂの管電流の値が所定の値よりも小さくなる場合」、および、「放電灯５ｂの管電流の値が所定の値よりも大きくなる場合」とは、放電灯５ｂの管電流が増減する場合だけでなく、放電灯５ａの管電流が増大して基準電圧が上昇する場合、および、放電灯５ａの管電流が減少して基準電圧が低下する場合を含むものである。これらの場合、管電流制御回路７ｂおよびトランス４ｂの同様な動作によって、放電灯５ｂの管電流の値は、放電灯５ａの管電流が増減した後の新たな値に一致するように制御される。以上のようにして、本実施形態における放電灯点灯装置１０では、放電灯５ｂの管電流の値は、基準放電灯である放電灯５ａの管電流の値と常に一致するように維持制御される。

また、上述したような放電灯５ａの管電流と放電灯５ｂの管電流とを一致させる管電流制御は、トランス４Ｂの巻線１２ａのインダクタンスＬＢｖを、トランス４Ａの巻線１１ａのインダクタンスＬＡｖとおおよそ等しい値付近で可変制御することによって実施され、本実施形態では、トランス４Ａの巻線１１ａのインダクタンスＬＡｖは、上述したようにほぼＬｍｉｎ＋ΔＬ／２の値に設定されており、トランス４Ａとトランス４Ｂは同一の特性を有する可変インダクタンス素子であるため、トランス４Ｂの巻線１２ａのインダクタンスＬＢｖも、その可変範囲の中央値（Ｌｍｉｎ＋ΔＬ／２）付近で可変制御されることになる。

加えて、放電灯点灯装置１０において、放電灯５ａの管電流検出部６ａの出力電圧９は、制御回路２に接続されており、制御回路２は、この出力電圧９を使用してトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のオン・オフ動作を制御することによって、放電灯点灯装置１０に接続される全放電灯５ａ、５ｂの管電流を制御する。本発明は、この制御回路２による管電流制御の具体的な態様に限定されるものではないが、好ましくは、制御回路２はＰＷＭ制御によりトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のゲート駆動信号ｄ１〜ｄ４を生成するものであり、管電流検出部６ａからフィードバックされる出力電圧９は、このゲート駆動信号ｄ１〜ｄ４のパルス幅を決定するための基準電圧として使用され、この出力電圧９に応じて各トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のオンデューティを変動させることによって、昇圧トランス３の一次巻線Ｎｐに投入される電力を調整し、それによって基準放電灯である放電灯５ａを含む全放電灯の管電流を所定の値に制御するものである。

このような制御回路２によるスイッチング素子の駆動制御によって、基準放電灯である放電灯５ａの管電流が新たな値に調整された場合、その時点で放電灯５ａの管電流とその他の放電灯５ｂとの管電流との間にバラツキが生じても、放電灯５ｂの管電流は、上述したような管電流制御回路７ｂおよびトランス４Ｂの動作により、放電灯５ａの管電流に一致するように自動的に調整される。

なお、本実施形態における放電灯点灯装置１０の動作は、可変インダクタンス素子のインダクタンス値を可変させて放電灯に流れる管電流を制御する点については、図３に示す従来の放電灯点灯装置の動作と類似するものであるが、図３の放電灯点灯装置では、放電灯１１１ａ、１１１ｂの管電流を安定化させるために放電灯１１１ａ、１１１ｂに直列に接続した電流制限用のコンデンサ１１０ａ、１１０ｂを使用する必要がある。また、直列共振回路１２０Ａの共振周波数ｆ₀は、直交トランス１２１ＡのインダクタンスをＬｖ、コンデンサ１２２ａの容量をＣ１とすると、

で表わされ、管電流の制御に必要なインダクタンスは、直交トランス１２１ＡのインダクタンスＬｖのみで調整されている。

これに対して、図１に示す本実施形態における放電灯点灯装置１０では、昇圧トランス３を用いた回路構成となっているため、昇圧トランス３の二次側に形成される共振回路は、昇圧トランス３の漏れインダクタンスＬｅを含んで形成され、その共振周波数ｆ₀は、

で表わされる（ただし、Ｌｖは図１に示すＬＡｖまたはＬＢｖ）。したがって、管電流の制御に必要なインダクタンスは昇圧トランス３の漏れインダクタンスＬｅと可変インダクタンス素子のインダクタンスＬｖで調整するように動作できるため、可変インダクタンス素子を小型化することができる。また、放電灯点灯装置１０では、昇圧トランス３の漏れインダクタンスＬｅと可変インダクタンス素子のインダクタンスＬｖが電流制限用のコンデンサと同様の機能を果すため、電流制限用のコンデンサを設ける必要がない。

ここで、図１に示す放電灯点灯装置１０は、本発明の実施の形態の一例として、基準放電灯である放電灯５ａとその他の放電灯５ｂからなる２灯の放電灯を点灯する場合の回路構成を示したものであるが、本実施形態における放電灯点灯装置は、２灯以上の放電灯を点灯させる場合にも適用可能であり、複数の放電灯から任意に選択される一本の基準放電灯と、複数のその他の放電灯を、それぞれ対応する二次側点灯回路に接続して昇圧トランス３の二次側に並列に接続すればよい。例えば、図２は、本発明の実施の形態の別の例として、３灯の放電灯を点灯する場合の回路構成を示す図であり、この放電灯点灯装置２０は、放電灯５ｃが図１に示す放電灯５ｂを含む二次側点灯回路１６と同一の二次側点灯回路１７に接続されて、昇圧トランス３の二次側に並列に接続されている点を除いて、図１の放電灯点灯装置１０と同一のものである。基準放電灯である放電灯５ａと、その他の放電灯５ｂ、５ｃを有するこの放電灯点灯装置２０の動作は、上述した放電灯点灯装置１０と同様のものであり、放電灯５ｂ、５ｃの管電流は、放電灯５ａの管電流と一致するように制御される。

また、図３に示す放電灯点灯装置３０のように、放電灯５ａを含む二次側点灯回路１５において、トランス４Ａとその制御巻線１１ｂに接続される管電流制御回路７ａ（図１および図２参照）の代りに、通常のインダクタ１３を使用することもできる。これによって、部品点数を削減して放電灯点灯装置のコストを低減することができる。ただし、トランス４Ｂの巻線１２ａのインダクタンスＬＢｖをその可変範囲の中央値（Ｌｍｉｎ＋ΔＬ／２）付近で制御するためには、インダクタ１３のインダクタンスＬｆを同様にＬｍｉｎ＋ΔＬ／２とする必要があり、また、一般にインダクタ１３は可変インダクタンス素子とは磁気特性が異なるため、その設計には留意を要する。本発明に係る放電灯点灯装置において、図１に示す放電灯装置１０と図３に示す放電灯点装置３０のいずれの回路構成を選択するかは、放電灯点灯装置の性能およびコスト等を勘案の上決定することができる。

さらに、図４に示す放電灯点灯装置４０のように、共振周波数調整用のコンデンサＣ１を、二次側点灯回路１５、１６にそれぞれ個別に接続するのではなく、トランス３の直後に１つだけ接続するものであってもよい。これによって、部品点数を削減して放電灯点灯装置のコストを低減することができる。ただし、この場合には、可変インダクタンス素子であるトランス４Ａ、４ＢのインダクタンスＬＡｖ、ＬＢｖに、各浮遊容量Ｃｐのばらつきを十分に補償するだけの変化幅を持たせるようにする必要がある。本発明に係る放電灯点灯装置において、図１に示す放電灯装置１０と図４に示す放電灯点装置４０のいずれの回路構成を選択するかは、放電灯点灯装置の性能およびコスト等を勘案の上決定することができる。

以上の説明を通じて、いずれの放電灯点灯装置１０、２０、３０、４０においても、放電灯５ｂ、５ｃの管電流は、基準放電灯である放電灯５ａの管電流と一致するように制御されるものとしたが、放電灯５ａの管電流に応じて決定される各放電灯５ｂ、５ｃの管電流の所定の値は、例えばこの放電灯点灯装置１０、２０が組み込まれるバックライト装置の温度分布等の放電管の輝度に影響を及ぼす要因を考慮の上、各放電灯ごとに異なる所定の値に設定してもよく、その設定は、例えば各管電流検出部６ａ、６ｂ、６ｃの管電流検出用抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの値を調整することによって実施することができる。

本発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態の一例を示す回路構成図である。 本発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態の別の例を示す回路構成図である。 本発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態のさらに別の例を示す回路構成図である。 本発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態のさらに別の例を示す回路構成図である。 従来の放電灯点灯装置を示す回路構成図である。

符号の説明

１ 直流電源
２ 制御回路
３ 昇圧トランス
４Ａ、４Ｂ 可変インダクタンス素子
５ａ 放電灯（基準放電灯）
５ｂ、５ｃ 放電灯（その他の放電灯）
６ａ、６ｂ 管電流検出部
７ａ 管電流制御回路（定電流回路）
７ｂ 管電流制御回路
８ オペアンプ
９ 基準放電灯の管電流検出部からの出力信号
１０、２０、３０、４０ 放電灯点灯装置
１１ａ、１２ａ 巻線
１１ｂ、１２ｂ 制御巻線
Ｃ１、Ｃｐ コンデンサ
Ｌｅ 漏れインダクタンス
ＬＡｖ、ＬＢｖ 可変インダクタンス素子のインダクタンス
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ スイッチング素子

Claims (6)

1. 直流電源と制御回路とスイッチング素子と昇圧トランスとを備え、前記直流電源に接続された前記スイッチング素子は前記制御回路からの信号にて前記昇圧トランスの一次側を駆動して該昇圧トランスの二次側に接続した複数の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
   前記複数の放電灯は、基準放電灯と該基準放電灯を除くその他の放電灯から構成され、
   それぞれの前記放電灯には、該放電灯の一端と前記昇圧トランスの二次側の一端との間に介在する可変インダタンス素子と、前記放電灯の他端側に設けた管電流検出部とが接続され、前記可変インダクタンス素子には管電流制御回路が接続されて、前記可変インダクタンス素子と前記放電灯との間に設けたコンデンサと、前記昇圧トランスの漏れインダクタンスと、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスとで直列共振回路が形成されており、
   前記その他の放電灯の管電流制御回路には、該その他の放電灯の管電流検出部からの出力信号と共に前記基準放電灯の管電流検出部からの出力信号が接続され、前記その他の放電灯の管電流制御回路の出力信号を対応する前記可変インダクタンス素子に接続してそのインダクタンスを可変することによって、前記その他の放電灯の管電流を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記基準放電灯の管電流検出部からの出力信号は、さらに前記制御回路に接続され、該制御回路は、前記基準放電灯の管電流検出部からの出力信号を使用して、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 前記基準放電灯の管電流制御回路は定電流回路であり、該定電流回路に接続する可変インダクタンス素子のインダクタンスは、ほぼＬｍｉｎ＋ΔＬ／２（ただし、Ｌｍｉｎは該可変インダクタンス素子のインダクタンスの最小値、ΔＬは該可変インダクタンス素子のインダクタンスの可変幅）に保持されることを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
4. 前記その他の放電灯の管電流制御回路はオペアンプとトランジスタを具備し、該その他の放電灯の管電流検出部からの出力信号と前記基準放電灯の管電流検出部からの出力信号とを前記オペアンプに入力し、該オペアンプの出力を前記トランジスタのベースに接続し、該トランジスタのコレクタを前記可変インダクタンス素子に接続して、該可変インダクタンス素子のインダクタンスを可変することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の放電灯点灯装置。
5. 前記可変インダクタンス素子がトランスを構成し、該トランスの制御巻線の両端にスナバ回路を接続してなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の放電灯点灯装置。
6. 前記放電灯点灯装置が液晶表示装置用のバックライト装置に組み込まれてなることを特徴とする１から５のいずれか１つに記載の放電灯点灯装置。
   

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