CN1551704A - 多灯点亮的放电管用反向器电路及面光源系统 - Google Patents

Abstract

一种多灯点亮的放电管用反向器电路及面光源系统，特征在于管理冷阴极荧光灯管的负电阻特性，使分流变压器具有一大于该负电阻特性的电抗，以排除过剩电抗的设定，进而获得小型且性能高的分流特性，而本发明更构造成一电流分流变压器，其配设有与放电管用反向器电路的升压变压器的二次绕组呈相连接的两线圈，该两线圈各自产生的磁通量是呈对向状态而相互抵销，使其磁性耦合，并令放电管个别连接前述两线圈，使流入该各放电管的管电流呈均衡状态，其中借使与该分流变压器的均衡有关的电感的该反向器电路工作频率中的电抗大于前述放电管的负电阻时，可进行点亮。

Description

多灯点亮的放电管用反向器电路及面光源系统

技术领域

本发明涉及一种多灯点亮的放电管用反向器电路及面光源系统，特别是涉及一种于冷阴极萤光灯管或霓虹灯等放电管用反向器电路中，具有用以使多数放电管点亮的电流均衡变压器。

背景技术

近年来液晶用的背光系统持续大型化，随此进展使得一个背光系统中采用有多数冷阴极管，为此，液晶背光系统用的反向器电路中使用有用以将多数冷阴极管点亮的多灯点亮电路。

迄今为了将多数冷阴极管点亮，如图16所示，使用一个或多数大电力用的升压变压器，以多数电容性镇流器为中介，而将各冷阴极管连接于升压变压器的二次侧输出，以将变压器的二次侧输出进行分流，借此使多数冷阴极管点亮。

关于该构造已有使用至今的方式，也就是不利用二次侧电路的共振的方式及近年开始普及使用的利用二次侧电路共振的方式。以简单揭露的电路图上并无区别，但是以变压器等效电路详细记述时，双方便有所区别。

又，图17所示为多灯点亮电路例，该电路是于每一冷阴极管设有泄漏磁通量性的升压变压器，利用该升压变压器的二次侧所产生的泄漏电感，使该泄漏电感与二次侧电路的电容成分共振，以获得高变换效率及减少发热的效果。

该技术是日本专利2733817号，由本发明的发明人所揭示。该专利中的形态，各放电管的电流是由于背光系统的二次侧配线等产生的寄生电容的影响或冷阴极管的长期变化、制造上的问题而不均匀，为使该电容稳定化，而于各个冷阴极管下将管电流回馈于控制电路，继以进行反向器电路的输出控制。

又，有一种形态，其并不是在每一冷阴极管下设置各自的泄漏磁通量性的升压变压器，而是如图18、19所示，以一个一次绕组具有多数二次绕组，以便汇集泄漏磁通量变压器，以期降低每一变压器的成本。

另有其他形态，诸如于冷阴极管用反向器电路采用有除了绕组变压器外还有压电型变压器，一般而言，此型态的反向器电路是于每压电型变压器中，点亮一个冷阴极管。

除此之外，以一个反向器电路点亮多数热阴极管为其目的，可采用诸如日本特开昭56-54792号、特开昭59-108297号、特开平2-117098号所揭示的分流变压器(称为电流均衡器)，便可进行多灯点亮。如此电流均衡器本身用在热阴极管的点亮的形态是公知的，但是热阴极管的阻抗极低，又，热阴极管的放电电压有70V至数百V程度，不太需要考量放电管周边所产生的寄生电容影响，对于热阴极管而言，应用电流均衡器是极为简单的事。

又，借该方法时，所连接的一方的热阴极管不亮时，便于形成不亮的热阴极管侧的电流均衡器的端子产生过大的电压，因此发生有部分不亮时只能切断电路，且施予几个对策对应才行，以单体是不能附诸实用，且，电流均衡器本体的形状也过大。

另一方面，对于冷阴极管的并联点亮，按原理也可同样地应用电流均衡器，但是，大多提案是极为不稳定，自冷阴极管兴起时期以来，已长年没有实用例出现了，又，就算实验上是可行的，但是附诸实用时，形状过大，该等理由如下。

冷阴极管的并联点亮的可行形态，就如图20所示的构造，举代表性形态为例时，诸如台湾专利第521947号，按冷阴极管DT串联有镇流电容器Cb，使电流分流，并将电流均衡器Tb组合，以获得电流均衡效果。

以上述台湾专利第521947号为例，令冷阴极管的阻抗为Z1及Z2，电流均衡器求得的电抗须具有远大于该阻抗值。

如图20a所示：

令L₁、L₂间的互感为M，

泄漏电感为零时，M＝L₂

L₁＝L₂时，L₁＝L₂＝M

V＝(Z₁+jωL₁)·j₁-jω·M·j₂  …1

V＝(Z₂+jωL₂)·j₂-jω·M·j₁  …2

由1、2式，就得到：

{Z₁+jω(L₁+M)}·j₁-{Z₂+jω(L₂+M)}＝0

$j_2=\frac{Z_1+\mathrm{j\ω}(L_1+M)}{Z_2+\mathrm{j\ω}(L_2+M)}\·j_1=\frac{Z_1+2\mathrm{j\ω}\·L_1}{Z_2+2\mathrm{j\ω}\·L_1}\·j_1...3$

与Z₁、Z₂相比，2ωL₁够大的话，就算Z₁≠Z₂时，

j₁j₂。

又，如图20所示的结构时，主要的分流效果是有赖于镇流电容器Cb，因此与电流均衡器Tb的电抗大小无关，可展现电流分流的效果，此时，势必需要镇流电容器Cb，导引至放电管C点亮的效果是借前一级的变压器产生一高压，借该高压输出及镇流电容器Cb，以便引发点亮作用。

进而，在其等提案中，根据上述式子及图示理论，将冷阴极管的阻抗视为纯电阻，也就是借由冷阴极管的电压电流特性(VI特性)求出阻抗，且将该阻抗视为纯电阻时，以设定一足以大于冷阴极管的阻抗的电抗，进一步修正每一冷阴极管的电感的不均匀。

也就是说，其是以修正每一冷阴极管的阻抗不匀的目的下，设定电流均衡器的电抗，该理论虽不能说有误，但是仍然未能反映出所需最低限度的电抗值，此时，电流均衡器目的在于修正冷阴极管的阻抗不均，因此需要相当大的电抗(互感)，所以只要是根据该理论，以电流均衡器所求得的电感值便变为过量，又，必然成为一外观尺寸相当大。

又，相反地配合市场要求而将外观尺寸缩小时，将使变压器的有效导磁系数变小，因此为了确保以上述计算式所求得之所需电感时，便须借极细线绕卷多圈，但是，也借此却增加分布电容，减少电流均衡器的自共振频率，而造成电流均衡器失去电抗，反而降低电流均衡能力，结果将使得无法顺利进行分流，破坏电流均衡状态。

由于用以于液晶背光系统的冷阴极管为放电管，而具有负电阻特性(negative resistance characteristics)，一安装于液晶背光系统时，便造成特性大幅变化，但是，原本液晶背光系统安装状态的负电阻特性就未经管理，因此大量生产时，于改变液晶批次等等时候易发生问题，又，对业者而言，连与液晶背光系统的负电阻特性相关的认识几乎殆无矣，由此，为了在利用已缩小形状的分流变压器时防止大量生产时产品不良，且为了慎重起见，串联插入的分流电容器Cb就成为不可或缺的事。

又，也可去除分流电容器Cb，此时，分流变压器的外观尺寸势必变得很大，将形状加大，就是表示在同一电感值中提高线圈的自共振频率，也就是迄至本发明之前未能充分做到分流变压器的实用化，受到妨害的原因主要是在因为技术内容揭露上不够详尽而所导致。

又，现有的电流均衡器例中，其中一方放电管变成不亮而使电流均衡器的电流不平衡时的饱和被视为有害，在分流变压器设置新的绕组，以利于检测其饱和状态，进行电路的异常检测后，中断电路动作。

【专利文献1】日本专利2733817号

【专利文献2】日本特开昭56-54792号

【专利文献3】日本特开昭59-108297号

【专利文献4】日本特开平2-117098号

【专利文献5】台湾专利第521947号

【专利文献6】日本特开昭56-54792号

【专利文献7】日本特开昭59-108297号

【专利文献8】日本特开平2-117098号

借现有的放电管用反向器电路以使多数放电管同时点亮时，就算负载特性已经整合，但是并不表示就能单纯地做并联，这是因为放电管具有所谓的管电流增加，管电压便下降的性质，也就是负电阻特性，因此就算将多数负载并联，也会造成只有其中一支点亮，其他放电管不亮。

在此，多灯点亮电路中，如图16所示，一般采用有升压变压器的二次绕组侧的输出利用电容性的镇流器进行分流方法，但是利用电容性镇流器进行分流的电路中，电路上极为单纯，但是却有如下述的各种问题发生，以下根据图13进行说明。

图16所示的冷阴管用反向器电路中，冷阴极管的放电电压，一般而言，诸如长度300mm左右的冷阴极管中大多在600V至800V程度，在该电路中，欲使用电容性镇流器以求放电电流的稳定性时，遂将电容性镇流器串联插入放电管，因此合计施加在冷阴极管电压与电容性镇流器的电压便成为1200V至1700V，该电压成为升压变压器的二次绕组的电压，而使得在升压变压器的二次绕组上始终持续施加1200V至1700V的高压，而发生各种障碍。

其中一种障碍是指由1200V至1700V导体幅射的静电杂讯，为了幅射杂讯对策上便需要静电遮蔽。

又，如此高电压引发臭氧的产生，其臭氧进入二次绕组的焊接部，或经由二次绕组的小孔进入金属部，借此，产生铜等金属离子，该金属离子移动遂进入变压器的绕组线轴的塑胶等，使绕组线轴的耐压性降低。

进而，金属离子移动在二次绕组上，由于该金属离子的缘故，使二次绕组引起层间短路(layer short)而烧毁。

在二次绕组持续施加高电压时，如上的障碍变成产品出货后的长期变化而出现，便成为产品寿命或管理上严重的问题。

无如此问题的方法，有一种方式，如图17所示，在每一冷阴极管设置泄漏磁通量性升压变压器，借该升压变压器的泄漏电感的镇流效应，使冷阴极管的管电流稳定，并使泄漏电感与二次侧电路的电容成分共振，以获得高效率(参考日本专利第2733817号)，这是因为冷阴极管的放电电压，为使以原状态与泄漏磁通量性升压变压器的二次绕组的电压相等，所以对于二次绕组的电压所造成的负担变少，结果能大幅减少长期变化及烧损。

但是，该方式有如下问题，就是须于每一冷阴极管具备泄漏磁通量性变压器及控制电路，因此使电路变大且成本提高。

如此电路方式以检测每一冷阴极管的管电流，借变压器的驱动电路的控制使各冷阴极管的管电流稳定，可销除不均匀现象，在迄至液晶背光系统寿命终了之前，维持平均且一定的背光系统亮度，因此虽在成本上稍有问题但是仍以效果佳的方法之名普及于世。

在此，对上述方式中以为了改善成本的妥协方法也有一如下尝试，如图18、19图所示，将多数泄漏磁通量性变压器组合(assembly)，例如，借于一次绕组的一个具有两个二次绕组，或，令两个泄漏磁通性变压器以一个磁心汇总等，以期降低变压器成本。

但是，该方式并不是能控制变压器所连接的多数冷阴极管的每一个管电流，所以只能对变压器一次绕组进行一个电流控制，又，于同一变压器上业经组合化的二次绕组下每一冷阴极管的管电流发生失衡状态时，几乎没有能使其均衡的作用。

上述中是针对绕组变压器进行说明，对于使用有压电型变压器的反向器电路也是同样问题。

压电型变压器是为了获得高电压而提高升压率时，会有断裂的问题，所以加大升压率后使用电容性镇流器以将电流分流至多数冷阴极管，使多数冷阴极管点亮的方式并非实用。

因此，一般而言，一个压电型变压器只能连接一支冷阴极管，所以压电型反向器电路的用途有限。

另一方面，也有如此提案，借使已附诸实现于热阴极管的电流均衡器应用在冷阴极管，以尝试令具2灯至4灯程度的冷阴极管同时点亮，且抑制管电流的不均。

但是，该分流电容器Cb是用以提高变压器二次绕组上施加的电压，加快长期变化，为一种允许的话便想要将之排除的零件，欲使多数冷阴极管并联点亮时，大多是因为其效果极为不安定，背光系统的结构及冷阴极管的种类相异时，便突然无法得到分流、均衡化的效果，因此，为安全起见而于各萤光灯管串联设有一兼具镇流电容器的分流电容器Cb，就能于失去均衡效果时也可将全部的冷阴极管点亮。

另一方面，热阴极管用的分流变压器时，不设置分流电容器仍能获得分流、均衡化的效果，这是因为可确保有很大的用以纳设分流变压器的空间，也有为了避免在部分热阴极管不亮时，因分流变压器的电压失衡而使磁心饱和的目的，所以使分流变压器的形状较大。

又，在热阴极管中，一般在稳态放电电压与放电起始电压间有极大电压差，在放电开始时需要特别的操作，因此须另外施以某种方法以达成点亮的作用。

这在冷阴极管的点亮电路中也同样，须施以某种方法以达成点亮的作用。

在此，在如图20所示的电路时，导引迄至点亮的效果是有赖于与冷阴极管C串联连接的镇流电容器Cb的作用，以得到主要的分流效果，但是以该方法，与现有的反向器电路同样，二次绕组持续产生高压，因此并不能消除高压对变压器二次绕组的负担问题。

如此，该分流电容器Cb是一用以提高变压器二次绕组上施加的电压，加快长期变化，为一种允许的话便想要将之排除的零件，但是，为了排除分流电容器Cb以保证安定的分流效果时，作为冷阴极管与接近冷阴极管的导体(一般兼为金属制反射板)间的相互作用的结果而所观测的电压电流特性的管理是不可或缺的。

尤其是为了作为一规格值而有必要保证由该电压-电流特性所求得的负电阻特性，但是从液晶背光系统兴起时期迄至现在为止，在该业者间完全没有觉得有必要管理如此负电阻值的认识，因此用以保证一稳定分流效果的适当电抗值并不明确，为此分流电容器Cb为必需品，欲排除分流电容器Cb时，为使具有足够且过剩的电抗值时，便须将分流变压器的形状加大。

又，借根据过剩设定的电抗值以缩小分流变压器，便使分流变压器的自共振频率过低，阻碍与分流有关的电抗，因此失去分流效果，结果还是兜圈子回到所谓的分流电容器Cb为必须品。

又，现有部分放电管发生异常而形成不亮状态的保护方法上，乃设有一用以检测电流均衡器的磁性饱和所造成的不均电流的绕组，以进行异常检测，但是并不是也具有保护分流变压器本身的作用及效果。

又，检测异常的检测方法也用以检测电流均衡器上所产生的磁通量波形的变形，其检测装置也不是简单结构。

又，为避免分流变压器的饱和而加大分流变压器，是与却反而造成分流变压器饱和时的磁心损失有关，因此造成饱和时的发热量相当大。

其次，又，在冷阴极管中，稳态放电电加极高而大大影响到冷阴极管周边及到这之前的布线所产生的寄生电容，因此从反向器电路迄至冷阴极管之间的布线所产生的寄生电容不同时，便使冷阴极管的电流不均匀而显现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多灯点亮的放电管用反向器电路及面光源系统，主要是有鉴于上述观点而所构建，不是将与电流均衡器的分流相关的电抗构成足以大于萤光灯管的等效阻抗，而是着眼于萤光灯管的负电阻特性，管理其值，借使分流变压器具有远大于其负电阻特性的电抗，以排除过剩电抗设定，期能获得小型且高性能分流特性。

本发明的一种多灯点亮的放电管用反向器电路及面光源系统，主要结构为一种放电管用反向器电路，其构建成一种分流变压器，是配设有与放电管用反向器电路的升压变压器的二次绕组呈相连接的两线圈，该两线圈各自产生的磁通量是呈对向状态而相互抵销以呈磁性耦合，并令放电管个别连接前述两线圈，使流入该各放电管的管电流呈均衡状态，其中使与该分流变压器的均衡相关的电感的该反向器电路工作频率中的电抗大于放电管的负电阻，就能点亮；又，与前述分流变压器相连接的放电管中一方不亮时，借于已点亮的该放电管侧流动的电流使该分流变压器的磁心饱和，借此在该分流变压器的该不亮的放电管侧的端子产生一波峰顶值高的电压，对该不亮的放电管施加高电压，并适当地将前述分流变压器连接成二元树形状，使形成对一个二次绕组可使多数放电管的管电流同时均衡，或，具有一分流变压器，其具有三个前述分流变压器的线圈，且使各自的线圈所产生的磁性相对向以互相抵销，以使与该各线圈连接的放电管的管电流同时均衡，或，具有一将前述升压变压器取代为压电型变压器的结构，进而，借设有适量对前述分流变压器的各绕组并联的双向两端子闸流体，以于放电管的异常或不亮时保护分流变压器，并进行异常检测。

本发明是借于冷阴极管中应用热阴极管所采用的电流的分流变压器，便可解决冷阴极管用反向器电路中特有问题，或，于分流变压器及冷阴极管的组合，而具有很多特有优点。

又，借缩小如此的分流变压器的磁心截面积，便可在部分冷阴极管发生不亮时，提高分流变压器所具有的电抗设定，以对分流变压器本体引导至点亮的效果，使全灯平均点亮，且以使电流均衡。

进而，分流变压器的磁心饱和时，不亮侧的线圈端子产生一具有较高次谐波的脉冲状高压的失真电压波形，借此，在放电管的负电阻斜率较大时，也使得全部的冷阴极管点亮，且使电流均衡。

又，进而，积极地允许以往被视为有害的磁心饱和，便可使分流变压器的形状小型化迄至极限。

又，积极允许饱和，且缩小磁心截面积，便可降低饱和时的发热量。

如此，借于反向器电路的升压变压器的二次侧电路设有一用以将电流分流的变压器，以将变压器输出分流，且使二支或二支以上的多数放电管同时点亮，且，使各自的电流均衡，便可减少升压变压器或控制电路，或其双方，实现低成本化。

又，如此，只要是电抗较大或将饱和的分流变压器积极应用在冷阴极管时，便不需对不亮时施与特别对策，使点亮电路变成极为简单。

进而，借检测分流变压器绕组所产生的电压，提供一种在任一放电管产生异常时，借二极体以检测电压且具简易电路的异常检测装置。

进而，有关于强烈受到寄生电容的影响的冷阴极管用反向器电路，借于低压侧设置分流变压器，便可减少寄生电容的影响。

又，于高压侧设置分流变压器时，也可将分流变压器的配置形成二元树形状，也就可使得分流变压器的各个线圈所产生的磁通量呈相对向的状态下，绕卷二个绕组，将其等绕组的一端连接在一起，且与该等绕组的连接在一起的一端不同的另一端进而跟另一分流变压器的两个绕组的连接在一起的一端相连接，依序多级连接，而设置成金字塔状，因此易将高压侧的布线长度呈均等状态，又，可将冷阴极配置于分流变压器的近旁，便能减少寄生电容所造成的影响。

构造成前述二元树状的位居下层的分流变压器的绕组上所流动的电流较少，却可使电流集中而成为电流可到达上层的分流变压器的状态，因此只要为同一匝数及线径，便能产生与上层的分流变压器相当的发热量。

又，前述异常检测电路也可使该分流变压器设于低压侧，因此借异常检测电路，便可使结构简易。

进而，在采用泄漏磁通量性变压器的反向器电路中，可提供一种可在无损及安全性及高信赖度下进行多灯点亮的反向器电路。

进而，于只有单一输出的压电型变压器中也能提供一种可多灯点亮的反向器电路。

又，借使分流变压器的该两个线圈的绕组做成美国专利US2002/0140538或日本专利第2727461号及专利第2727462号中揭示如图21所示的斜向绕卷，可提高各线圈的自共振频率，便能以小型形状却能获得高度分流/均衡化效果。

附图说明

下面通过最佳实施例及附图对本发明的多灯点亮的放电管用反向器电路及面光源系统进行详细说明，附图中：

图1是显示说明本发明原理的概括性实施例的一电路结构图。

图2是显示本发明另一实施例的主要部位的电路结构图。

图3是显示本发明又一实施例的主要部位的电路结构图。

图4是显示本发明另一实施例的主要部位的电路结构图。

图5是显示本发明另一实施例的主要部位的电路结构图。

图6是显示另一实施例的线圈结构的主要部位立体图。

图7是显示组装有图6的线圈的实施例的主要部位电路结构图。

图8是一个二灯反向器电路结构图，该形态是根据图1所示的原理而采用压电型变压器。

图9是一电路结构图，将变压器及反向器电路作为以往采用非泄漏磁通量性的变压器的电路，并使用电容性镇流器一电路，以将该输出予以分流。

图10是一形态的波顶值高的电压波形图，该形态为借流在点亮侧的冷阴极管C上的电流以使磁心饱和，借此可于不亮侧的分流变压器的端子所产生的电压。

图11是液晶背光面板中的冷阴极管的电压电流特性。

图12是液晶背光面板中的冷阴极管的电压电流特性。

图13是显示一形态的主要部位的电路结构图，为保护分流变压器的绕组，而在每一绕组上并联设置双向两端子闸流体S时以进行绕组保护。

图14是显示具有用以检测放电管异常的功能的形态的电路结构图。

图15是显示另一具有用以检测放电管异常的功能的形态的电路结构图。

图16是显示以往形态的多灯点亮电路结构图。

图17是显示以往另一形态的多灯点亮电路结构图。

图18是显示以往另一形态的多灯点亮电路结构图，该形态为对一个一次绕组而具有多数二次绕组的泄漏磁通量性变压器。

图19是组装有图18的泄漏磁通量性变压器的形态的电路结构图。

图20和图20a是显示以往另一形态的多灯点亮电路结构图，该形态是将引至点亮的效果经由对冷阴极管而串联的镇流电容器的作用而得到主要的分流效果。

图21是显示以往绕组形态的斜向绕卷结构的说明图。

图22是一说明图，显示以斜向绕卷构成绕组的本发明分流变压器的结构。

图23是一分流电路模组例的实施态样图，该分流电路模组是由斜向绕卷构成绕组的本发明分流变压器所构建成。

图24是显示以往多灯面光源背光的反向器部形态，为一显示载设有多数的泄漏磁通量型变压器与多数控制电路的实施态样图。

图25是一实施态样图，载设有本发明分流电路时的多灯面光源背光系统的反向器电路系统形态，也就是左侧为独立状态的分流电路基板模组及右侧为少数泄漏磁通量性变压性所构成的反向器电路所构造成，且控制电路大为简化。

具体实施方式

以下，如图1至15所示，具体说明本发明多灯点亮的放电管用反向器电路及面光源系统的实施例。

图1是显示本发明原理的概括性实施例，放电管用反向器电路的升压变压器的泄漏磁通量性变压器Ls的二次侧设有两个绕组W₁及W₂的线圈L₁及L₂，该各线圈L₁及L₂的相对向的一端Li连接在一起，且连接于泄漏磁通量性变压器Ls的二次绕组L_t，各线圈L₁及L₂的另一端L_out是各连接于冷阴极管C的高压端子V_H侧。

连接各线圈L₁及L₂，使由前述各线圈L₁及L₂产生的磁通量呈相对向的状态，且将耦合因数提高某一程度，就有必要确保某高程度的互感，在流动于两绕组W₁及W₂的电流均等时，耦合因数愈高，则各线圈L₁及L₂所产生的电压便愈少，理想形态是以耦合因数为1，各冷阴极管C的特性均等时，所产生的电压便为零。

也就是在放电管用反向器电路的升压变压器就泄漏磁通量性变压器Ls连接有两个冷阴极管C时，对于二次绕组L_t连接设有绕组W₁及W₂的两个线圈L₁及L₂，该两个线圈L₁及L₂是经由使各自产生的磁通量相对向且该等磁通量互相抵销的状态下做磁性耦合的电流的分流变压器Td，而与两个冷阴极管C相连接。

依此连接分流变压器Td以将电流进行分流时，可对于一个变压器二次绕组将二支冷阴极管C点亮。该分流变压器Td是配置成使由各自的绕组W₁及W₂所产生的磁通量相对向，便具有使冷阴极管C的管电流均衡作用，对相连接的二支冷阴极管C供应均等的电流。

又，如此构建成的分流变压器的磁心截面积缩小设计，诸如构造成一小型分流变压器，便可于部分冷阴极管不亮而使电流发生不均现象时，借该不均电流所产生的磁通量，以使磁心饱和，于分流变压器的不亮侧端子产生一失真的波峰顶值高的电压。

其次，针对应用该原理的实施例个别进行说明。

在一频率60KHz的冷阴极管用反向器电路中，一般冷阴极管C的阻抗约为100kΩ至150kΩ左右的值。构建成一种分流变压器Td，就是分流变压器Td的各线圈L₁及L₂所具有的电感值相等且其值约为100mH至200mH，各线圈L₁及L₂间的耦合因数为0.9以上的形态时，互感值M可借以下式子求得。

M＝k·Lo

例如，自感为100Mh时，耦合因数为0.9，则互感则为：

0.9×100mH＝90mH

在此，算出60kHz的互感的电抗值便为：

X_L＝2πfL＝2×π×60×10³×90×10^-3＝34kΩ

但是依如此条件，可使阻抗约为100kΩ至150kΩ前后的冷阴极管C二支点灯，获得实用的电流均衡作用。

也就是指对于冷阴极管C的阻抗，电抗有二成左右或比这二成还高时，便能具有足够的电流均衡作用。决不是如同一般须要远大于冷阴极管阻抗(约100kΩ前后)的电抗的装置。

在这之前，先说明本发明的着眼点对于迄今所道的知见不同的相异点如下。

在此，分流变压器的互感在反向器电路中作为电抗使用，引向点亮的作用需要以下条件。

冷阴极管以往一般大多做液晶背光系统之用，此时，接近冷阴极管而设置的反射板为导电性时，冷阴极管的放电特性便产生邻近导体效应，形成图11所示般的电压电流特性。

冷阴极管的负电阻值，如图11的A(60kHz时)，可以电压电流特性的斜率表示。以图11的A为例时，则为-20kΩ(-20V/mA)。

在此，为比较分流变压器的反向器工作频率中的互感的电抗，而将斜率反转表示时，则变为B或C。此时的互感的电抗由于形成分流线圈的绕组有两个且磁通量互相对向，因此是一边的电抗值的二倍。

电抗小于负电阻特性的B时，其与冷阴极管的电压电流特性的交点有两个a及b。所以点亮时，在管电流递增的阶段，冷阴极管的其中一支点亮而电流开始增加时，该支冷阴极管前进至图11右侧的负电阻区，与分流变压器的另一方连接的冷阴极管的电流朝减少的方向流动，而进行图11左侧的正电阻区。如此使一边的冷阴极管点亮，而另一边则不亮。

而要超越如此现象，令分流变压器具有使双边冷阴极管点亮的功能时，便须具有如下的电抗，就是令分流变压器的电抗为C的状态，且至少足以超过冷阴极管的负电阻的斜率。

具体而言，在图11的形态中，分流变压器的其中一侧的线圈所具有的互感的电抗须大于20kΩ的一半，也就是10kΩ以上。

另一方面，液晶背光系统是存在有一种形态，就是在构造上并不太产生邻近导体效应，而具有如图12所示的电压电流特性。此时，只以前述分流变压器的电抗效果是难以引至点亮。这是因为，例如图12的D为电抗40kΩ的形态，而具有该值，仍是使与电压电流特性的交点产生二个。在理论上只要再进一步提高电抗便可解决该问题，但是要确保比该值大的电抗是于申请时有其制造技术上的困难。在该状态下，以单个分流变压器而要将双边的冷阴极管引至点亮时，管电流必须要大到足以远远超过7mA才行，但是如此做的话，冷阴极管便会烧毁。

一般，冷阴极管的管电流大多为3mA至7mA范围内，但是按前述理由而设计将线圈的匝数增加，又，以电流均衡为前提下将磁心截面积缩小时，在一边的冷阴极管不亮时，因不均衡电流，磁心便易呈饱和，结果便使于不亮侧的线圈端子上产生一如图10所示的波峰顶值高的失真电压波形，但是该失真波形在磁心饱和比率愈大，波峰顶值就愈高。

在图12的形态中，可借该电压而将冷阴极管引至点亮，因此不须特地将分流变压器的电抗加大。

以上，是针对将冷阴极管C点亮二支的形态进行说明，如要点亮四灯或八灯以上时，如图2所示，将前述分流变压器Td构建成二元树状，就是绕卷分流变压器的各个线圈，使其等各所产生的磁通量相对向的状态，并将该绕组的一端连接在一起，该两绕组的连接在一起的一端相对的另一端进而与另一分流变压器的两绕组的连接在一起的一端相连接，依序连接多级，而连接成金字塔状，便可将多数冷阴极管C同时点亮，且可使电流均衡。

尤其是在分流变压器呈多级连接时，是构建成使较位于下层的分流线圈的电抗值之前而先依序将上层的分流线圈的电抗值递减，以可使匝数递减的结构。

此时，流在下层的分流变压器的绕组上的电流较少，但是为使电流集中而成为电流可到达上层的分流变压器的状态时，而使绕组减少且线径适当加大，可使构造成产生磁通量递减的结构是合理的。

其次，图3是点亮冷阴极管C有三灯时的形态，在如此形态时，分流变压器Td的绕组是以2∶1的比例绕卷，而在匝数较少侧的绕组W2上流有大于匝数较多侧的绕组W₁的2倍电流，而使分流变压器Td的磁通量均衡。如此，踪算在三灯点亮电路中也可得到电流均衡作用。

借同样方法，也可进行五灯、六灯或更多以上的点亮。

其次，图4是显示一分流电路，将分流变压器的一个线圈连接于下一级的线圈，该所连接的分流线圈的另一线圈进行连接于下一级的线圈，重复适当连接状态，而连接成一轮的关系。此时，各分流线圈的变换率(ratio of transformation)如果不经精密管理时，问题便会变得很大。其理由是因为变压器相互连接成循环状，因此就算变换率有稍微不同，也吸收因该变换率差所产生的电压，而有分流变压器相互的电流流动的缘故。该电流是无用的电流，且成为分流变压器小型化的障碍。

因此，构建成如图4结构时，须提高各分流变压器的泄漏电感，且抑制相互流动的电流。此时，大的泄漏电感是不可或缺的。

又，提高泄漏电感在另一意义上是成为分流变压器小型化的障碍，因此图4结构并不比图2结构有利，但是不在精密用途时，是一可实用化的形态。

又，不使布线P5相互连结，以构建成图5结构时，便不致产生分流变压器相互流动的电流。该形态一看便知，电抗对各放电管的平衡虽差，但是仍为可实施的形态之一。

图6是三个呈均衡状态的线圈L_p的结构形态，借如此线圈L_p，构建成如图7所示的电路，可进行三支冷阴极管C的点亮，且使电流均衡。同样，也可将四个以上的线圈均衡，借如此的线圈构建成如图7所示的电路，可进行4支以上的冷阴极管C点亮，且可将电流均衡。

以图6为基础进行说明，线圈L₁、线圈L₂及线圈L₃是绕卷于肥粒铁等磁性材所制作的磁心上。有三个线圈的电感为一样且朝同一方向绕卷，又，各个线圈的一端L_t成束而做电性连接。成束侧的一端是与图7电路中的泄漏磁通量性的升压变压器的高压侧二次绕组相连接，而相对的另一端则连接于各自对应的冷阴极管C。

按如此结构，借各冷阴极管C上所流动的管电流，便可使各个线圈L₁、L₂及L₃所产生的磁通量产生在同一方向。然后其等线圈L₁、L₂及L₃以肥粒铁等磁性材相连结，便可使三个线圈L₁、L₂及L₃所产生的磁通量相对向而呈均衡状态。为可提高线圈间的耦合因数，肥粒铁材料的形状是能以最佳效率纳入于球形或正方体中的形状为理想。

磁心材的外形就算是呈一于绕组的轴向长，又，绕组周边方向宽广扁平的结构，也可降低耦合因数。绕组间的耦合因数较低时，为得到所需的互感而需要较多匝数，因此容积效率变差。此外，在耦合因数低而泄漏电感大时，其泄漏电感可做其他方面的应用。

借同样的方法，便可使四个以上的线圈的磁通量均衡，且可将4个以上的冷阴极管的管电流均衡。

如图8所示的实施例是根据图1所示的原理，使用压电型变压器，而构造成二灯的反向器电路。同样，使用压电型变压器而应用在图2至图7所示的连接方法，便也可适用三灯以上，且也可使管电流均衡。

但是，并不是连这种将如图9所示的变压器及反向器电路做为以前使用非泄漏磁通量性变压器的电路，且使用电容性镇流器一电路，将其输出进行分流的方式排除。只是，将变压器的输出电压维持以前原来设计时，尚有对二次绕组持续施加高压的问题存在，因此以该形态时便不能对可减少长期变化的效果有所期待。不过仍可维持其他效果。

又，与分流变压器Td相连接的冷阴极管C中，其中一支冷阴极管C点亮失败时变成不亮，则流在分流变压器Td上的电流便不能相互抵销，遂使磁心饱和，借此使于不亮侧的分流变压器Td的端子上产生一如图10所示的顶值高的电压，因此也可借该电压，而使之具有位于不亮侧的冷阴极管C起动的作用。

此时，视情况而定，也有可能出现太多如此顶值高的电压大于放电管点亮时所需电压以上的电压，又，放电管发生异常而成不亮时，就变成该电压在很长时间内持续出现。在此，为保护分流变压器的绕组，而有一种在每一绕组上各并联设置双向两端子闸流体S，予以做绕组保护的形态，其示于图13。此时，放电管正常点亮时，在分流变压器的各绕组所产生的电压几近零或只有数十V程度，因此在正常点亮时，双向两端子闸流体不致影响到分流变压器的均衡作用。

又，放电管发生异常或损耗时，放电管的放电电压将升高。借此，也使分流变压器的各绕组所产生的电压升高，利用该高压，如图14及图15所示，可借二极体Di检测该电压。

在图14所示的形态中，当各绕组上所产生的电压大于齐纳二极体Zd的击穿电压(breakdown Voltage)时，于光耦合器的二极体Pc上便有电流流动，而以此检测放电管的异常。

该方法还比以以往方式的异常检测方式还简易，进而，如图15所示，将分流变压器配设于低压侧时，可使分流变压器的各绕组上所产生的电压的检测方法更加简便。

又，如此配置时，从分流变压器迄至放电管间的布线所产生的寄生电容所造成的影响较小。

此外，为参考起见，本发明中的泄漏磁通量性升压变压器是以如下前提下而进行说明的，并不是排除磁心材料连接成环路状的形态(就是所谓看起来是闭合磁路型变压器，但是实际上还是具有做为泄漏磁通性变压器的性能)，具有对于负载而够大的泄漏电感值的变压器全为泄漏磁通量性变压器。

又，有关实施例的说明是以冷阴极管为例进行的，但是本发明可适用在一般尤需高压的放电管，例如也可应用于霓红灯管的多灯点亮电路。

此外，在前述各实施例中，是将分流变压器设置于升压变压器的高压侧，但是这是依照申请时所适合的液晶背光系统结构，管电流均衡效果是以分流变压器设于低压侧者较为有效。

其次，针对本发明的多灯点亮的放电管用反向器电路的作用进行说明。

在热阴极管点亮上使用分流变压器以进行多灯点亮的形态是公知。(日本申请专利公开公报特开昭56-54792号、特开昭59-108297号、特开平2-117098号)

顺带一提，针对分流变压器说明其作用时，在具有两同一匝数的绕组的分流变压器中，在磁通量相对向的状态下于两方绕组上有同一电流流动时，可使所产生的磁通量相互抵销，分流变压器的绕组上便不产生电压。

借如此分流变压器而将具有一个二次绕组的升压变压器的输出连接于冷阴极管时，所连接的二支冷阴极管的管电流借以下作用而欲呈均等的状态。

假使冷阴极管中其中一支的电流增加，而另一支的电流减少时，本发明的分流变压器的磁通量上产生不均衡的状态，遂产生一不能抵销的磁通量。该磁通量在分流变压器中，对电流较多的冷阴极管，在朝电流减少的方向产生作用，而对电流较少的冷阴极管，则朝一电流增加的方向产生作用，而使其等均衡，而使两个冷阴极管的电流均等。

又，以如此目的而采用的分流变压器的绕组间的耦合因数是有必要高一点，但是耦合因数低时，也可做新的应用。

耦合因数低时，泄漏电感值有些剩余，但是仍可做诸如将该剩余的电感用于升压变压器与冷阴极管间的匹配电路，或用于波形整形电路等等应用，因此耦合因数不一定要特别高。

本发明中的电流均衡作用是与分流变压器中的绕组间互感的大小有关，因此只须确保互感就可以。

又，冷阴极管的特性齐备时，便可使该分流变压器的各个线圈上所流动的电流均等，借此磁通量相抵销，因此除剩余成分外的部分不产生磁通量，且可缩小磁心，并使分流变压器所产生的电压殆无产生。

进而，升压变压器为泄漏磁通量性升压变压器时，分流变压器上所产生的电压殆无产生，也就是指冷阴极管的管电压与泄漏磁通量性升压变压器的二次绕组的电压相等。例如，冷阴极管的管电压为700V时，理想上二次绕组上的电压也是为700V。

在此，所连接的其中一支冷阴极管上没有电流流动时，便使分流变压器的磁通量不均衡，但是设计分流变压器的磁心截面积极小，并设定在均衡时不予以饱和，而不均衡时则予以饱和的条件时，便可在不亮时令磁心饱和，在分流变压器的不亮侧的端子上产生一如图10所示的波峰顶高的电压。借此，可产生一易使不亮的冷阴极管点亮的作用。

此外，分流变压器是于各放电管正常点亮时，各绕组只能产生一低电压，并于各放电管的其中一个上发生异常或不亮时，就产生一顶值高的电压，因此如如13至15图所示，在各绕组上并联设置双向两端子闸流体，便可在放电管没有异常发生时，使双向两端子闸流体的存在无任何影响，在发生异常时，绕组的电流则流向双向两端子闸流体上，便可保护绕组。

又，在各放电管的任一者上发生异常或不亮时或者是放电管损耗下而使特性起了变化时，分流变压器的各绕组上便产生电压。该电压随着放电管的损耗程度则增加，但是该电压是经由二极体Di而形成一束的状态，且连接于检察异常电压的异常检测电路。

此时，例如适当地将齐纳二极体Zd串联在该检测电路，在异常电压大于齐纳二极体Zd的击穿电压时，有电流产生，借检测该电流，便可进行简易的异常检测。

又，该异常电压是按放电管的损耗程度而升高，因此测量该电压，便可知道放电管损耗的程度。

如图14所示，显示将分流变压器Td配设于高压侧时，为检测所产生的电压时，有一种形态，诸如适当地经由光耦合器而进行检测的方法。

若是借异常电压的程度以测量损耗程度时(此时，适当地将齐纳二极体去除)，如图15所示，将分流变压器设于低压侧时，其他电路较易构建。

又，冷阴极管C的形态时，放电电压较高，因此流在各冷阴极管C的电流是由布线等通过寄生电容Cs而泄漏于接地，但是该电流使流在各冷阴极管C的电流不均等。

将分流变压器Td设于低压侧时，在分流变压器Td的各绕组与接地间所产生的寄生电容值本身没有变化，但是因为电压低，所以几乎可无视通过寄生电容Cs而泄漏至接地的电流的存在。为此可使分流变压器Td的电流均衡效果有效运作。

此情事是与热阴极管形态的电流均衡器不同，在具有寄生电容的高压电路上，将分流变压器设于冷阴极管高压侧的形态以及设于低压侧的形态之间，其效果是大有不同。

由以上说明可知，本发明是具有极大特征，就是将泄漏磁通量性变压器的二次绕组上所流动的电流予以分流而呈均衡状态，及尤是与冷阴极管的组合时可抑制绕组电压升高。

本发明的特征是于压低前一级的反向器电路的输出电压，前一级的反向器电路不为实施例揭示，只要是受到高压障碍的影响者，不管是怎样的反向器电路，并不会影响到作用及效果。

因此，可实现一种不会失去以下特征的多灯点亮的反向器电路，就算是用泄漏磁通量性升压变压器时的优点，也几乎不会发生因高电压所引起的长期变化、大大减少因发生二次绕组的层间短路(layer short)而烧毁的损害、及减少静电杂讯等等

又，本发明的分流变压器所连接的冷阴极管双方电流均衡而呈均等状态，因此不需要控制每一个冷阴极管的电流控制电路，只需一个控制电路就可以，因此可大幅简化控制电路。

进而，借本发明，就算所连接的多数冷阴极管中有一部分因起动失败而不亮时，仍可借磁心饱和作用而在不亮的冷阴极管上施加波峰顶值高的电压，因此在点亮多灯时，不会发生只有部分的冷阴极管不亮的状态下，使全部的灯点亮，又，同时使电流均衡。

借此，在图2至图7的多灯点亮的形态中，不会发生点灯不亮的问题，不需要特别针对不亮时的对策，且点灯电路可形成简便。

又，依此就算分流变压器的磁心饱和，分流变压器仍为极小，且磁心体积的绝对值小，因此只有稍许发热。

进而，分流变压器的各绕组上并联设置双向两端子闸流体时，便不施加大于各绕组耐压以上的电压，便可保护绕组。

又，可将检测放电管的不亮及异常的电路构造成一极为简易的结构。尤其是将分流变压器设于低压侧时，检测异常的方法可进一步简化，且也不受到分流变压器周边所发生的寄生电容的影响，结果使电流均衡效果变成一极为稳定。该效果比将分流变压器设于高压侧者还大。

又，同样也可应用于使用压电型变压器的反向器电路，在一个电路下使多数冷阴极管点亮，便可因应多灯点亮的形态，且不会失去压电型变压器的安全性及其他优点，因此可扩大使用压电型变压器的反向器的用途范围。

又，压电型变压器的升压率不须特别大，且抑制二次侧输出电压到极低，因此就算是多灯点亮电路，也能解决压电变压器破损的问题。

进而，在以往设计上，为使冷阴极管的电流稳定，使各冷阴极管的管电流均等化，因此至少须将电容性镇流器的电抗做成与冷阴极管的阻抗相等，不过依本发明，便可进行电流的分流，就算电容性镇流器的电抗小也无妨。结果在以往型反向器电路中，也可设计二次绕组的电压极低，减少因变压器二次绕组的高压所引起的问题。

又，与诸如美国专利US2002/0140538或日本专利第27275461号及专利第2727462号所揭示的图21所示的斜向绕卷组合时，提高自共振频率，分流变压器便如图22所示，可构成极小型。该绕卷方式与区段式绕卷相比，不只可使绕组相互间的泄漏磁通量少，且于绕组内耦合情况佳，使泄漏磁通量少为其特征，因此为细长变形形住仍可使泄漏磁通量减少。结果可使分流变压器进一步更小型，借此使饱和时的发热减低效果更佳。

又，图23是以该分流变压器构建成的分流电路模组，分流变压器为小型，因此也使模组上的布局自由度极高。

又，图25是显示一种组合本发明的分流电路及日本专利第27733817号的高效率反向器电路(右)的结构例，由独立状态的分流电路基板模组(左)及反向器电路(右)所构成者。靠该反向器电路侧，控制电路为一个，与以往的多灯面光源用反向器电路(图24)相比，反向器电路的结构极为简易。

借此，可使与迄今被视为高成本而被拒而远之的高效率反向器电路之外激共振式电路的组合也趋简单，多灯面光源用的反向器电路系统的成本也大幅减低。

依此，使分流电路模组作为一与反向器电路基板不同的模组而呈独立不相干的状态，更具有效果。分流电路不只只为反向器电路的一部分，且与电压电流特性(尤其是负电阻特性)被予以管理的背光系统呈一体而加以管理，构造成一特性有保证的背光单元，因此易构成一种对负电阻特性而最佳化的分流电路模组。

又，依反向器电路，可刚好将该呈一体化的背光单元视为一个大电力冷阴极管，对此根据着眼于可构成大电力反向器电路，因此可实现多灯大电力背光系统大幅合理化。

Claims (14)

1.一种多灯点亮的放电管用反向器电路，具有一电流分流变压器，且配设有与放电管用反向器电路的升压变压器的二次绕组呈相连接的两线圈，该两线圈各自产生的磁通量是呈对向状态而相互抵销，并使磁性耦合，且令放电管个别连接前述两线圈，使流入该各放电管的管电流呈均衡状态，其特征在于：

在一面光源上配置有多数放电管，且于该放电管附近配置有接近该放电管的导体，前述放电管与前述接近放电管的导体间产生寄生电容，该寄生电容适当地透过前述分流变压器后再相加，该放电管除了串联电容成分外的电极部分与阳极区的合成阻抗特性具有一负电阻特性，借使与该分流变压器均衡有关的电感的该反向器电路工作频率中的电抗大于前述放电管的负电阻时进行点亮。

2.如权利要求1所述的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

该连接于分流变压器的放电管中的一支不亮时，借流入已点亮的该放电管侧的电流，使该分流变压器的磁心饱和，以于该分流变压器的该不亮的放电管侧端子产生一波峰顶值的电压，将该高电压施加于该不亮的放电管。

3.如权利要求1或2项所述的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

构造成一配置有多数前述分流变压器而成的分流电路，使多数放电管的管电流相对于一个反向器输出，可同时予以均衡。

4.如权利要求1至3项所述的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

该分流电路的分流变压器形成二元树的形状，就是将分流变压器的各线圈所产生的磁通量呈相对向的状态下绕卷两个绕组，令各自的一端连接在一起，并使与该两绕组的相连接的一端相对的另一端进而连接于另一分流变压器的两绕组的相连接的一端，将其依序连接成多级，以连接成金字塔状。

5.如权利要求1至3项所述的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

权利要求3的分流电路是将分流变压器的一个线圈连接于下一级的线圈，该连接的分流线圈的另一线圈进而连接于下一级的线圈，将该连接重复适当次数，以连接成一圈的关系者，借该分流电路的该分流变压器具有充分的泄漏电感，以吸收每一该分流变压器的有效变换率的不均，使多数放电管的管电流同时均衡。

6.如权利要求1或2项所述的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

该分流变压器的线圈具有至少三个，借具有构建成使各线圈所产生的磁通量相对向以相互抵销的分流变压器，可使连接于前述各线圈的放电管的管电流同时均衡。

7.如权利要求1至6项中任一项所述的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

该分流变压器的连接为权利要求5的连接方式。

8.如权利要求1至7项中任一项所述的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

该分流线圈是连接成多级时，较位于下层的分流线圈的电抗值之前先逐次递减上层的分流线圈的电抗值，可用以递减匝数。

9.如权利要求1至4项中任一项的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

该升压变压器是调换成压电型变压器。

10.如权利要求1至5项中任一项的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

该分流变压器的各绕组上并联配置有适量双向两端子闸流体。

11.如权利要求1至6项中任一项的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

更具有一检测电路，是具有连接于前述分流变压器的各绕组与该放电管间的连接点的二极体，该各二极体的另一端子是连接于其中一个放电管，以检测前述放电管中任一个发生异常时所产生的电压。

12.如权利要求1至7项中任一项的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

适当配置有前述检测电路，且将前述分流变压器配设于该放电管的低压侧。

13.如权利要求1至11项中任一项的多灯点亮的放电管用反向器电路，其特征在于：

该分流变压器的两线圈的各绕组是进行斜向绕卷。

14.一种面光源系统，其特征在于：

令分流电路为与反向器电路不相干而呈独立状态的模组，并齐备面光源的放电管的权利要求1中的分流条件后，设置于该面光源侧。

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