CN101321422A - 冷阴极荧光放电管启动装置 - Google Patents

冷阴极荧光放电管启动装置 Download PDF

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CN101321422A CNA2008100971128A CN200810097112A CN101321422A CN 101321422 A CN101321422 A CN 101321422A CN A2008100971128 A CNA2008100971128 A CN A2008100971128A CN 200810097112 A CN200810097112 A CN 200810097112A CN 101321422 A CN101321422 A CN 101321422A
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Abstract

减少连接在冷阴极荧火放电管启动装置中的镇流元件的数量。在冷阴极荧光放电客启动装置内设置：连接在彼此连接的一对(i)放电管(3)的各第1端子(3a)和逆变器(1)的第1输出端子(1a)间的第1镇流元件(21、31)；连接在一对(i)的一方放电管(3)的第2端子(3b)和逆变器(1)的第2输出端子(1b)间的第2镇流元件(22、32)；连接在一对(i)的另一方放电管(3)的第2端子(3b)和逆变器(1)的第2输出端子(1b)间的第3镇流元件(23、33)。在该电路结构中，可在改善放电管(3)的亮度不均的同时，由于第2及第3镇流元件(22、23)单独动作，因而无需设置二倍于放电管(3)根数的镇流元件，可给未启动的放电管(3)施加足量的启动电压。

Description

冷阴极荧光放电管启动装置
技术领域
本发明涉及配置少数镇流元件的冷阴极荧光放电管启动装置。
背景技术
冷阴极荧光放电管(CCFL；Cold Cathode Fluorescent Lamp)是一种也被称之为冷阴极管的荧光管，其通过施加由逆变器(1)产生的通常具有数十千赫频率的数百伏特乃至一千数百伏特的交流电压启动。图8所示的现用的冷阴极荧光放电管启动装置具有与直流电源(2)连接，且给放电管(3)提供交流电的逆变器(1)。逆变器(1)配置有与直流电源(2)连接的交流电发生电路(4)，和把从交流电发生电路(4)而来输出电压变换成交流电提供给放电管(3)的电压变换电路(5)。交流电发生电路(4)配置有与直流电源(2)串联连接的作为第1开关元件的第1MOS-FET(6)、以及作为第2开关元件的第2MOS-FET(7)、一端连接在第1MOS-FET(6)以及第2MOS-FET(7)的连接点上的电容器(8)。电压变换电路(5)具有设置在变压器(9)上，且与第2MOS-FET(7)并联地连接在电容器(8)的另一端和直流电源(2)之间的初级绕组(9a)，以及与放电管(3)并联连接的次级绕组(9b)。变压器(9)在初级绕组(9a)和次级绕组(9b)之间具有漏电感。
动作时，第1MOS-FET(6)和第2MOS-FET(7)被交替通断控制，在第2MOS-FET(7)断开状态下，第1MOS-FET(6)一接通，电流即从直流电源(2)经第1MOS-FET(6)、电容器(8)以及初级绕组(9a)流向直流电源(2)，电容器(8)被充电的同时，启动电流从次级绕组(9b)经放电管(3)朝一个方向流动。相反，在第1MOS-FET(6)断开状态下，第2MOS-FET(7)一接通，储存在电容器(8)中的电能即被释放出，电流从电容器(8)经第2MOS-FET(7)以及初级绕组(9a)流向电容器(8)。因此，由于启动电流从次级绕组(9b)经放电管(3)朝反向流动，因而放电管(3)即被从逆变器(1)而来的变频后的变换为所需电压值的交流电启动。图9示出作为使放电管(3)的管电流稳定化的限流元件，即把作为镇流元件的镇流电容器10与放电管(3)串联连接，组合了镇流电容器(10)的正阻抗特性的合成阻抗和具有负阻抗特性的放电管(3)的电路。
近年来，由于随着液晶显示面板(LCD)的大型化，放电管(3)的长尺寸化以及多灯管化发展迅速，因而需要有逆变器(1)的输出电压的高压化，以及用单一逆变器(1)使多个放电管(3)同时启动的多灯管启动电路。作为多灯管启动电路，图10示出在逆变器(1)的第1输出端子(1a)和第2输出端子(1b)上彼此并联连接了两根放电管(13、14)的冷阴极荧光放电管启动装置，图11示出各放电管(13、14)的管电流——管电压特性。正如图11所示，若在一定时间内施加1300伏特的有效电压，各放电管(13、14)即开始放电，要想维持有效电流5mA的电流，需要持续性施加1000伏特的有效电压。此外，要想维持有效电流8mA的电流，需要持续性施加有效电压900伏特的电压。这样一来各放电管(13、14)在启动后，随着电流值的增加，产生了电压值下降的负阻抗特性。此外，由于施加1300伏特的有效电压之后，开始启动前的时间会因各放电管(13、14)的个体差异、环境温度等各种因素而变动，因而两根放电管(13、14)不能同时开始启动，总有某一根先启动。例如，在把并联连接的第1以及第2放电管(13、14)和镇流电容器(10)的串联电路连接到逆变器(1)的第1输出端子(1a)以及第2输出端子(1b)的图10的冷阴极荧光放电管启动装置之中，给第1放电管(13)以及第2放电管(14)同时施加有效电压1300伏特的交流电压，在第2放电管(14)未启动的状态下，如果第1放电管(13)偶然先启动，带有负阻抗特性的第1放电管(13)内例如有7mA的电流，有效电压下降到940伏特。与启动的放电管13并联连接的未启动的放电管(14)的阻抗为无限大，处于断离状态。因此，由于施加在未启动的放电管(14)两端的有效电压也下降到940伏特，启动所需的有效电压1300伏特的交流电压未被施加到未启动放电管(14)上，因而仍维持非启动状态。
因此，在多灯管启动式冷阴极荧光放电管启动装置之中，正如图12所示，需要在两根放电管(13、14)上分别连接镇流电容器(10)。在此情况下，即使施加给由镇流电容器10启动了的放电管13电压下降，由于逆变器(1)的输出电压可直接施加给未启动的放电管(14)，因而可获得开始启动所需的足够的电压。具有与图12大致类似构成的放电灯启动装置，例如记述在下述专利文献1之中。
专利文献1：特开2001-244094号公报
由于放电管(3)的全长越长就需要逆变器1产生更高的交流电压来启动，因而施加在逆变器(1)的各部件上的电压也随之增加。图13示出一种电路构成，其通过把第1次级绕组(9b)和第2次级绕组(9c)的中点连接到框体(机壳)或负侧电源等的接地，将逆变器(1)的输出一分为二来减轻施加于次级绕组(9b、9c)上的电压负担。正如图13所示，通过导线(11)把作为逆变器(1)的变压器(9)的第1次级绕组(9b)和第2次级绕组(9c)的连接部的中心分接抽头接地，变压器(9)的第1次级绕组(9b)和第2次级绕组(9c)即以相反相位连接。也可不使用中心分接抽头结构，而是使用多个逆变器(1)使之产生彼此相位相反的输出。
正如图14所示，漏电流(17)通常可通过放电管(3)和安装放电管(3)的金属制的框体(12)间生成的寄生电容(16)产生。若把图13所示的单一的镇流电容器(10)与放电管(3)串联连接，由于镇流电容器(10)中产生的电压下降，插入镇流电容器(10)一侧的放电管(3)的端子电压下降，因而施加在放电管(3)的各端子上的电压各异，在放电管(3)的两侧，非对称的漏电流(17)从放电管(3)流向框体(12)。图13的电路中产生的漏电流(17)如图14所示，通过寄生电容(16)流动，用箭头标识的长短表示漏电流(17)的大小。处于接地(GND)电位的用无箭头标识表示的寄生电容(16)内没有漏电流(17)。由于漏电流(17)在沿放电管(3)的长度方向上产生了不均，因而在放电管(3)的两侧亮度各不相同，由于放电管(3)的全长越长，施加电压越高，因而亮度的差异明显。因此，正如图15以及图16所示，若在放电管(3)的两端分别连接镇流电容器(10)，即可在放电管(3)的两个端子上施加同一电平的电压。在此情况下放电管(3)作动时，由于放电管(3)的中心附近构成接地电位，因而如图16所示，放电管(3)两端的漏电流(17)的量和亮度变为大致相同。图17示出与放电管(3)的大尺度化和多灯管化对应的现用的多启动式冷阴极荧光放电管启动装置，其在并联连接在逆变器(1)的第1输出端子(1a)以及第2输出端子(1b)上的第1以及第2放电管(13、14)的两个端子上，分别串联连接了镇流电容器(10)。
发明内容
如上所述，在用高输出电压的单一逆变器(1)同时启动多个放电管(13、14)的现用的多启动冷阴极荧光放电管启动装置之中，如图17所示，需要有多根放电管(13、14)根数的二倍数量的镇流电容器(10)。图18示出不使用图17所示的镇流电容器(10)，而是串联连接镇流线圈(30)的用例。图18所示的电路由于也可利用镇流线圈(30)，即使施加在启动后的放电管(13)上的电压下降，逆变器(1)的输出电压仍可照样施加给未启动的放电管(14)，因而可获得开始启动所需的充足电压。此种情况下，也同样需要有多根放电管(13、14)的根数的二倍数量的镇流线圈(30)。
因此，本发明的目的在于提供一种可减少镇流元件数量的冷阴极荧光放电管启动装置。
本发明的冷阴极荧光放电管启动装置，配置有：
各自具有第1端子(3a)和第2端子(3b)的至少一对i放电管(3)；
逆变器(1)，其具有把直流电源(2)提供的直流电压变换为交流电压之后，给放电管(3)各自的第1端子(3a)和各自的第2端子(3b)施加交流电压的第1输出端子(1a)和第2输出端子(1b)；
连接在彼此连接的一对(i)放电管(3)各自的第1端子(3a)和逆变器(1)的第1输出端子(1a)之间的第1镇流元件(21、31)；
连接在一对(i)中的一方的放电管(3)的第2端子(3b)和逆变器(1)的第2输出端子(1b)间的第2镇流元件(22、32)；
连接在一对(i)中的另一方的放电管(3)的第2端子(3b)和逆变器(1)的第2输出端子(1b)间的第3镇流元件(23、33)。由于采用此种电路构成，第2以及第3镇流元件(22、23)可单独动作，因而无需设置多根放电管(3)根数的二倍数量的镇流元件，即可给未启动的放电管(3)施加足量的启动电压。
(发明效果)
无需降低冷阴极荧光放电管启动装置的性能即可减少镇流元件的数量，可使冷阴极荧光放电管启动装置小型及轻量化，还可降低制造价格。
附图说明
图1是本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第1实施方式的电路图。
图2是本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第2实施方式的电路图。
图3是本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第3实施方式的电路图。
图4是本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第4实施方式的电路图。
图5是本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第5实施方式的电路图。
图6是本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第6实施方式的电路图。
图7是本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第7实施方式的电路图。
图8是现用的冷阴极荧光放电管启动装置的基本电路图。
图9是在图8的基本电路的放电管上串联连接了镇流电容器的电路图。
图10是在两根放电管上串联连接了镇流电容器的电路图。
图11是表示放电管的管电流和管电压关系的曲线图。
图12是在两根放电管上分别连接了镇流电容器的电路图。
图13是表示变压器的其它用例的现用的冷阴极荧光放电管启动装置的电路图。
图14是表示在放电管和框体间形成的寄生电容以及不均匀漏电流的简图。
图15是在图13的电路的放电管两端串联连接了一对镇流电容器的电路图。
图16是表示在放电管和框体间形成的寄生电容以及与放电管的长度方向对称的漏电流的简图。
图17是在两根放电管各自的两端串联连接了镇流电容器的电路图。
图18是把图17的镇流电容器置换为镇流线圈之后的电路图。
(图中标号说明)
(1)、逆变器，(1a)、第1输出端子，(1b)第2输出端子，(2)、直流电源，(3)、放电管，(3a)、第1端子，(3b)第2端子，(10)、镇流电容器(镇流元件)，(21)、第1镇流电容器，(22)、第2镇流电容器，(23)第3镇流电容器，(30)、镇流线圈(镇流元件)，(31)、第1镇流线圈，(32)、第2镇流线圈，(33)、第3镇流线圈。
具体实施方式
下面参照图1～图7说明本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的实施方式。但在图1～图7之中与图8～图18所示部位相同的部分标注同一种标号并省略其说明。
图1所示的本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第1实施方式配置有：作为第1镇流元件的第1镇流电容器(21)，其连接在一对(i)放电管(3)各自的第1端子(3a)和逆变器(1)的第1输出端子(1a)之间；作为第2镇流元件的第2镇流电容器(22)，其连接在一方的放电管(3)的第2端子(3b)和逆变器(1)的第2输出端子(1b)之间；作为第3镇流元件的第3镇流电容器(23)，其连接在另一方的放电管(3)的第2端子(3b)和逆变器(1)的第2输出端子(1b)之间。在图1所示的电路中一对放电管(3)均在启动后时产生下述电流，施加下述电压。
施加于第1次级绕组(9b)上的有效电压：950V
施加于第2次级绕组(9c)上的有效电压：950V
第1镇流电容器(21)的静电电容：40微微法
施加于第1镇流电容器(21)上的有效电压：807V
流入各放电管(3)的有效电流：5mA
施加于各放电管(3)上的有效电压：1000V
第2及第3各自的镇流电容器(22、23)的静电电容：20微微法
施加于第2及第3各镇流电容器(22、23)上的有效电压：807V
与之相对应，当只有一对放电管(3)中的一方启动，另一方未启动时，产生下述电流，施加下述电压。
施加于第1次级绕组(9b)上的有效电压：950V
施加于第2次级绕组(9c)上的有效电压：950V
第1镇流电容器(21)的静电电容：40微微法
施加于第1镇流电容器(21)上的有效电压：585V
流入启动后的放电管(3)的有效电流：7mA
施加于启动后的放电管(3)上的有效电压：940V
流入未启动的放电管(3)的有效电流：0mA
施加于未启动的放电管(3)上的有效电压：1510V
第2及第3各镇流电容器(22、23)的静电电容：20微微法
在第2及第3各镇流电容器(22、23)之中，施加于串联连接在启动后的放电管(3)的镇流电容器上的有效电压：807V
施加于第2及第3各镇流电容器(22、23)上的有效电压：807V
在第2及第3各镇流电容器(22、23)之中，施加于串联连接未启动的放电管(3)的镇流电容器上的有效电压：OV
因此，与未启动的放电管(3)对应的有效电压下降的现用电路不同，在图1所示的本发明的电路之中，施加1510V有效电压的未启动放电管(3)其后自然会启动。如上所述，在图1的电路中，由于第2及第3镇流电容器(22、23)单独动作，因而除可减少相对于放电管根数的镇流电容器(21～23)的数量之外，还可给未启动的放电管(3)施加足量的启动电压。还有，由于放电管(3)的中心附近形成接地电位，因而放电管(3)两端的亮度均匀。
图2示出本发明的第2种实施方式，其在逆变器(1)的第1输出端子(1a)和第2输出端子(1b)之间连接了三对(i～iii)放电管(3)。各对(i～iii)放电管(3)的各对(i～iii)的各第1端子(3a)经第1镇流电容器(21)与逆变器(1)的第1输出端子(1a)连接。第1镇流电容器(21)的静电电容例如是40微微法。此外，各放电管(3)的各第2端子(3b)经第2及第3镇流电容器(22、23)单独与逆变器(1)的第2输出端子(1b)连接。第2及第3镇电容器(22、23)的静电电容例如分别是20微微法。在图2的电路中，由于第2及第3镇流电容器(22、23)单独动作，因而除可减少与放电管(3)的根数对应的镇流电容器(21～23)的数量之外，由于可给未启动的放电管(3)施加足量的启动电压，因而可获得与图1所示电路相同的作效果。
图3示出本发明的冷阴极荧光放电管启动装置的第3种实施方式，其经第1镇流电容器(21)把三根一组的放电管(3)的各第1端子(3a)与逆变器(1)的第1输出端子(1a)连接的同时，分别经第2、第3、第4镇流电容器(22、23、24)把放电管(3)的各第2端子(3b)与逆变器(1)的第2输出端子连接。在图3的例中，虽然需要使用具有较大静电电容的第1镇流电容器(21)，但由于第2、第3、以及第4镇流电容器(22、23、24)单独动作，因而除可减少相对于放电管(3)根数的镇流电容器(21～24)的数量之外，还可给未启动的放电管(3)施加足量的启动电压。
图4示出使用奇数放电管(3)的第4种实施方式，其在图2所示的三对(i～iii)放电管(3)之外增加了单一的放电管(3)，在该放电管(3)的第1端子(3a)和逆变器(1)的第1输出端子(1a)之间，以及第2端子(3b)和逆变器(1)的第2输出端子(1b)之间分别连接了一对镇流电容器(10)。
图5示出本发明的第5种实施方式，其通过把图1所示的第1实施方式中的第1镇流电容器(21)置换为第1镇流线圈(31)的同时，把第2镇流电容器(22)以及第3镇流器(23)分别置换为第2镇流线圈(32)以及第3镇流线圈(33)，电磁性连接第2镇流线圈(32)和第3镇流线圈(33)构成共用扼流圈(34)。在图5之中，由于第2镇流线圈(32)和第3镇流线圈(33)单独动作，因而除可减少相对于放电管(3)的数量的镇流线圈(31～33)的数量之外，还可给未启动的放电管(3)施加足量的启动电压。在图5所示的例中，例如第1镇流线圈(31)的电感为0.5亨利，第2及第3镇流线圈(32、33)的电感均为1亨利。
图6示出第6种实施方式，其把图2所示的第2实施方式中的第1、第2以及第3镇流电容器(21、22、23)分别置换为第1、第2以及第3镇流线圈(31、32、33)，可获得与图2相同的作用效果。第1镇流线圈(31)的电感为0.5亨利，第2及第3镇流线圈(32、33)的电感均为一亨利。
图7示出第7种实施方式，其把图4所示的第4实施方式中的第1、第2及第3镇流电容器(21、22、23)分别置换为第1、第2及第3镇流线圈(31、32、33)，把分别连接在三对(i～iii)放电管(3)之外增加的单一放电管(3)的第1端子(3a)和逆变器(1)的第1输出端子(1a)间，以及第2端子(3b)和逆变器(1)的第2输出端子(1b)间的一对镇流电容器(10)置换为一对镇流线圈(30)。在第7实施方式中，例如可使用与图6所示的第1、第2及第3镇流线圈(31、32、33)各自相同的电感值，在镇流线圈(30)的电感值上使用1亨利。总而言之，第1镇流电容器(21)、第2镇流电容器(22)、第3镇流电容器(23)、镇流电容器(10)、第1镇流线圈(31)、第2镇流线圈(32)，第3镇流线圈(33)以及镇流线圈(30)利用通过各镇流元件的电流储存电能并形成与前述电流对应的阻抗。第1镇流元件(21、31)、第2镇流元件(22、32)、第3镇流元件(23、33)以及镇流元件(10、30)是从电容器、线圈以及扼流圈等电感器中选择出的一种或多种。线圈以及扼流圈等电感器具有单一绕组或多个绕组，具有多个绕组的线圈及扼流圈等的电感器具有各绕组产生的磁力线彼此耦合的互感。
本发明的前述各种实施方式还可进行种种变更。例如，在图2、图4、图6以及图7中示出三对(i～iii)放电管(3)，但也可设置4对以上的所需n对放电管(3)。此外，也可把图3所示的第1～第4镇流电容器(21～24)置换为第1～第4镇流线圈。此外，若适当选择放电管(3)的启动开始电压、变压器(9)的输出电压、各镇流电容器(21～23、10)或各镇流线圈(31～33、30)的常数，可缩短未启动的放电管(3)启动前的未启动时间或使之为零。还有，在上述各实施方式中使用的是具有半电桥型电路结构的交流电发生电路(4)，但也可使用具有全电桥型、推挽型等其它电路结构的交流电发生电路(4)。
(产业化前景)
本发明可有效地用于配置有镇流元件的冷阴极荧光放电管启动装置。

Claims (5)

1、一种冷阴极荧光放电管启动装置，其特征在于包括：
各自具有第1端子和第2端子的至少一对放电管；
逆变器，其具有把直流电源提供的直流电压变换为交流电压之后，给前述放电管各自的第1端子和各自的第2端子施加交流电压的第1输出端子和第2输出端子；
连接在彼此连接的一对前述放电管各自的第1端子和前述逆变器的第1输出端子之间的第1镇流元件；
连接在一对中的一方的前述放电管的第2端子和前述逆变器的第2输出端子之间的第2镇流元件；
连接在一对中的另一方的前述放电管的第2端子和前述逆变器的第2输出端子之间的第3镇流元件。
2、根据权利要求1所述的冷阴极荧光放电管启动装置，其特征在于包括：
在一对或多对前述放电管上增加的单一放电管；
分别连接在单一的该放电管的第1端子和前述逆变器的第1输出端子之间，以及单一的前述放电管的第2端子和前述逆变器的第2输出端子之间的一对镇流元件。
3、根据权利要求2所述的冷阴极荧光放电管启动装置，其特征在于：
前述第1镇流元件、第2镇流元件、第3镇流元件以及一对镇流元件，利用通过各镇流元件的电流储存电能，并形成与该电流对应的阻抗。
4、根据权利要求2或3所述的冷阴极荧光放电管启动装置，其特征在于：
前述第1镇流元件、第2镇流元件、第3镇流元件以及一对镇流元件是从电容器、电感器中选择出的一种或多种。
5、根据权利要求4所述的冷阴极荧光放电管启动装置，其特征在于：
前述电感器具有单一绕组或多个绕组，具有多个绕组的电感器具有前述各绕组产生的磁通相互耦合的互感。
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