JP2006287177A

JP2006287177A - 電流平衡トランスとそれを用いた放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2006287177A
Application number: JP2005286665A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Utsuki; 昭一宇津木; Etsuo Hayakawa; 悦生早川
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-10-19
Also published as: TW200636772A; KR20060097586A

Abstract

【課題】多数のランプを使用した液晶ディスプレイでは、多くの電流平衡トランスのために広い実装面積が必要となるばかりでなく、コスト高になる問題もあった。
【解決手段】二つの閉磁路を有する磁性体からなる日の字形のコア50と、コア50に巻回された巻数の等しい第１、第２、第３、第４のコイル41、42、43、44とを備えた電流平衡トランス。第１、第２のコイル41、42を互いに逆極性で磁気的に結合させ、第３、第４のコイル43、44を互いに逆極性で磁気的に結合させる。コイル41、42とコイル43、44との間の磁気的結合はゼロとする。また、二出力型の漏洩磁束型インバータトランスにこの電流平衡トランスを組合せて放電灯点灯装置を構成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、大型液晶ディスプレイのバックライト点灯装置に好適な電流平衡トランスの構造と、二出力型の漏洩磁束型インバータトランスにこの電流平衡トランスを組合せて構成した放電灯点灯装置に関するものである。

液晶ディスプレイの大型化に伴い、そのバックライト用に多数の放電ランプが使用されている。点灯時、各ランプにはインバータトランスの二次側の出力が加えられるが、一般には一つのインバータトランスに複数のランプを組み合わせることにより、インバータトランスの使用数の低減が図られている。

図15は従来のこの種の点灯回路の構成例を示すもので、１はインバータトランスＴの一次巻線、２は二次巻線である。２本のランプ31、32が電流平衡トランス20のコイル21、22の一端にそれぞれ接続されている。コイル21、22の他端は共通接続され、その接続点がバラストコンデンサ３を介してインバータトランスＴの二次巻線２に接続されている。電流平衡トランス20は、２本のコイル21、22の巻回方向を逆にして、発生する磁束が相殺されるように磁気的に結合されている。その結果、それぞれのランプ31、32に流れる管電流が均衡するように電流平衡トランス20によって制御される。
特開２００４−３３５４４３号公報特開２００１−１２６９３７号公報

このように電流平衡トランス20を設けることにより、一つのインバータトランスＴで２本のランプ31、32を確実に点灯でき、しかもランプ31、32間の明るさのバラツキを少なくできる利点がある。ところが、従来は２本のランプあたり１個の電流平衡トランス20が必要であった。このため多数のランプを使用した液晶ディスプレイでは、多くの電流平衡トランス20のために広い実装面積が必要となっていた。その上、コスト高になる問題もあった。

本発明は、二つの閉磁路を有する磁性体からなるコア50と、コア50に巻回された巻数の等しい第１、第２、第３、第４のコイル41、42、43、44とを備え、第１、第２のコイル41、42を互いに逆極性で磁気的に結合させ、第３、第４のコイル43、44を互いに逆極性で磁気的に結合させるとともに、第１、第２のコイル41、42と第３、第４のコイル43、44との間の磁気的結合を実質的にゼロとした電流平衡トランス40の構成を特徴とする。

また本発明は、放電灯点灯装置において、一次巻線１に同一の結合度で磁気結合する第１、第２の二次巻線２ａ、２ｂを有する漏洩磁束型インバータトランスＴと、前記の電流平衡トランス40とを備え、電流平衡トランス40の第１、第２のコイル41、42の一端の接続点Ｐ_１にインバータトランスＴの第１の二次巻線２ａを接続し、コイル43、44の一端の接続点Ｐ_２にインバータトランスＴの第２の二次巻線２ｂを接続するとともに、第１〜第４のコイル41、42、43、44の他端にそれぞれ異なるランプ30を接続した構成を特徴とする。

さらに本発明は、放電灯点灯装置において、一次巻線に同一の結合度で磁気結合する第１、第２の二次巻線２ａ、２ｂを有する漏洩磁束型インバータトランスＴと電流平衡トランス40とからなる第１、第２の出力部７、８と、第１、第２の出力部７、８のインバータトランスＴに接続した駆動回路９と、両端に電極を有する４本のランプ30とを備え、第１、第２の出力部７、８は、電流平衡トランス40の第１、第２のコイル41、42の一端の接続点Ｐ_１にインバータトランスＴの第１の二次巻線２ａを接続し、第３、第４のコイル43、44の一端の接続点Ｐ_２にインバータトランスＴの第２の二次巻線２ｂを接続し、４本のランプ30は、第１の出力部７の電流平衡トランス40における第１〜第４のコイル41、42、43、44の他端にそれぞれ一方の電極を接続し、第２の出力部８の電流平衡トランス40における第１〜第４のコイル41、42、43、44の他端にそれぞれ他方の電極を接続して、両端の電極に互いに逆位相の電圧が加わるようにした構成を特徴とする。

本発明によれば、ランプ４本あたり１個の電流平衡トランスを使用すればよく、特に多灯型バックライトの液晶ディスプレイにおけるコスト低減と、プリント基板に実装する際の省スペース化が可能である。また、４本のランプの両側にそれぞれ電流平衡トランスを設けた場合は、出力部の所要電力や電圧が小さくなる。このため、インバータトランスを小型化できるとともに安全性を向上させることができる。

本発明による電流平衡トランス40の第１実施例を図１〜図３に示す。図３から明らかなように、電流平衡トランス40は二つの閉磁路を有するコア50を備えている。このコア50は、二つの外脚51、52及び中央脚53を有する断面Ｅ形部50ａと、外脚51、52及び中央脚53に突き合わされた直線部54とで構成してある。そして一方の外脚51及び中央脚53を通る閉磁路と、他方の外脚52及び中央脚53を通る二つの閉磁路が形成されている。

60、70は、下方向に突出した端子が取付けられ、中心を貫く貫通孔を有するボビンである。ボビン60の貫通孔にコア50の外脚51を挿入し、ボビン70の貫通孔に外脚52を挿入してある。ボビン60は、両端に鍔61、62を、中央に鍔63をそれぞれ備えている。一端の鍔61と中央の鍔63の間にコイル41を巻回し、他端の鍔62と中央の鍔63の間にコイル42を巻回してある。コイル41及びコイル42は、それぞれ小鍔64で区分して巻かれている。

ボビン70も同様に、両端に鍔71、72を、中央に鍔73をそれぞれ備えている。一端の鍔71と中央の鍔73の間にコイル43を巻回し、他端の鍔72と中央の鍔73の間にコイル44を巻回してある。コイル43及びコイル44も、それぞれ小鍔74で区分して巻かれている。

各コイル41、42、43、44の巻数は全て同一にしてある。図４に示すように、コイル41とコイル42は逆方向に巻いてあり、高い結合係数で逆極性で磁気的に結合するようにしてある。同様に、コイル43とコイル44も逆方向に巻き、高い結合係数で逆極性で磁気的に結合する構成としてある。２本の外脚51、52の間に位置する磁気分路用の中央脚53の突き合わせ部分には空隙を設けず、コイル41、42とコイル43、44との間には磁気的な結合が生じないようにしてある。

このときの４本のコイル41、42、43、44とコア50との位置関係は、図５のようになる。なお、ボビン60、70は図示を省略してある。コア50としては、二つの外脚51、52及び中央脚53を有する断面Ｅ形部50ａと、これらの外脚51、52及び中央脚53に突き合わされた直線部54とを、実質的に備えた日の字形であればよい。したがって、例えば図６に示すように二つのＥ形コアを突き合わせてコア50を構成してもよい。図６においても、図５のコア50と対応する部分には同一符号を付してある。

４本のコイル41、42、43、44の取付け位置を、図７や図８に示すようにコア50の直線部54側に変更してもよい。図７のコア50はＥ形コアとＩ形コアの組合せ、図８のコア50は二つのＵ形コア50ｂをＩ形コア50ｃに突き合わせたものである。これらのコア50も図５のコア50と実質的に同じ構成である。すなわち、二つの外脚51、52及び中央脚53を有する断面Ｅ形部と、外脚51、52及び中央脚53に突き合わされた直線部54に相当するものを備えた日の字形となっている。図７及び図８においても、図５のコア50と対応する部分に同一符号を付してある。

図９は本発明による電流平衡トランス40の第２実施例を示す断面図である。コア50の構成、及び４本のコイル41、42、43、44とコア50との位置関係は図８のものである。ボビン80は、図10に示すように対向する側面に突出した端子85が取付けられ、長手方向に中心を貫く貫通孔（図示せず）を備えている。ボビン80は左右対称形で、外側に鍔81、86を、中央部に鍔82、87を備えている。鍔81と鍔82の間には鍔83を、鍔86と鍔87の間には鍔88を、それぞれ設けてある。

鍔81と鍔83の間の巻溝にコイル41を巻回し、鍔82と鍔83の間の巻溝にコイル42を巻回してある。コイル41及びコイル42は、それぞれ小鍔84によって分割巻きされている。同様に鍔86と鍔88の間の巻溝にコイル43を巻回し、鍔87と鍔88の間の巻溝にコイル44を巻回してある。コイル43及びコイル44も、小鍔88によって分割巻きされている。そして、ボビン80の左右両側から貫通孔に二つのコア50ｂの直線部54を挿入し、ボビン80の中央部に配置したＩ形コア50ｃに突き合わせてある。なお、ボビン80は図11に示すように中央部分で分割して、二つのボビン80ａ、80ｂに分けてもよい。

各コイル41、42、43、44の巻数は同一である。コイル41とコイル42は逆方向に巻いてあり、高い結合係数で逆極性で磁気的に結合する。同様にコイル43とコイル44も逆方向に巻いてあり、高い結合係数で逆極性で磁気的に結合する。二つのＵ形コア50ｂとＩ形コア50ｃの突き合わせ部分には空隙を設けず、コイル41、42とコイル43、44との間には磁気的な結合が生じないようにしてある。本実施例の電流平衡トランス40は、４本の出力端子が同一側面から突出するので、ランプ30との接続が容易になる利点がある。

図12は、このような電流平衡トランス40を使用して構成した放電灯点灯装置の回路例を示している。４は駆動回路、Ｔは一次巻線１に同一の結合度で磁気結合する二つの二次巻線２ａ、２ｂを備えた漏洩磁束型のインバータトランスである。電流平衡トランス40の各コイル41〜44の一端には、それぞれ、冷陰極管等のランプ30が接続してある。各ランプ30の他端は接地してある。コイル41とコイル42の他端を接続し、一端を接地した二次巻線２ａの他端側に、この接続点Ｐ_１を接続してある。同様にコイル43とコイル44の他端を接続し、この接続点Ｐ_２を二次巻線２ｂに接続してある。

駆動回路４におけるＱ_１、Ｑ_２はプッシュプル接続されたスイッチングトランジスタ、Ｒはバイアス抵抗、Ｃは一次巻線１に並列に接続された共振コンデンサ、６は帰還巻線である。一次巻線１の中間タップはチョークコイルＬを介して入力端子５に接続してある。そして、入力端子５に直流電圧を印加して、二次巻線２ａ、２ｂ側に正弦波の高周波電圧を出力し、４本の放電灯30を点灯させるものである。このとき、コイル41とコイル42の発生する磁束が相殺され、コイル43とコイル44の発生する磁束が相殺されるように磁気結合するので、電流平衡トランス40によって各ランプ30の管電流が等しくなるように制御される。

図13に放電灯点灯装置の第２実施例を示す。インバータトランスＴと電流平衡トランス40からなる出力部７、８を４本のランプ30の両側にそれぞれ配置してある。そしてランプ30の両端の電極に逆位相の電圧が加わるように駆動回路９によって同期制御する構成である。駆動回路９としてはＩＣ化されている他励式の駆動回路が適している。出力部７、８は、図12におけるインバータトランスＴと電流平衡トランス40の組合せと同じ構成である。すなわち、電流平衡トランス40のコイル41、42の一端の接続点Ｐ_１にインバータトランスＴの二次巻線２ａを接続し、コイル43、44の一端の接続点Ｐ_２に二次巻線２ｂを接続してある。

４本のランプは、出力部７の電流平衡トランス40におけるコイル41、42、43、44の他端にそれぞれ一方の電極を接続し、出力部８の電流平衡トランス40におけるコイル41、42、43、44の他端にそれぞれ他方の電極を接続してある。そして、出力部７、８におけるインバータトランスＴに駆動回路９を接続してある。本実施例の場合、出力部７、８で必要とする電力及び電圧を小さくできるので、インバータトランスＴを小型化できるばかりでなく、絶縁耐圧や安全性の面で有利である。なお、接続点Ｐ_１とアース間、接続点Ｐ_２とアース間に、それぞれ、インバータトランスＴの漏れインダクタンスと共振させるコンデンサを挿入してもよい。

図13の実施例ではインバータトランスＴの二つの出力を同位相で電流平衡トランス40に加えているが、この二つの出力を図14に示すように逆位相としてもよい。すなわち、出力部７、８の電流平衡トランス40におけるコイル41、42の一端の接続点Ｐ_１と、コイル43、44の一端の接続点Ｐ_２に、互いに逆位相の電圧を加えるものである。図14の構成では、上の２本のランプ30ａ、30ｂと下の２本のランプ30ｃ、30ｄが逆位相で駆動されることになり、点灯時のチラツキ抑制に効果がある。

本発明の電流平衡トランスの第１実施例を示す平面図同トランスの正面図図２のＡ−Ｂ線断面図同トランスの等価回路図同トランスのコイルとコアの関係を示す平面断面図コイルとコアの関係の第１変形例を示す平面断面図コイルとコアの関係の第２変形例を示す平面断面図コイルとコアの関係の第３変形例を示す平面断面図本発明の電流平衡トランスの第２実施例を示す正面断面図同トランスのボビンの平面図ボビンの変形例を示す平面図放電灯点灯装置の第１実施例を示す回路図放電灯点灯装置の第２実施例を示す回路図放電灯点灯装置の第３実施例を示す回路図点灯回路の従来例を示す回路図

符号の説明

30・・・・ランプ
40・・・・電流平衡トランス
41、42・・コイル
43、44・・コイル
50・・・・コア
51、52・・外脚
53・・・・中央脚
54・・・・直線部

Claims

二つの閉磁路を有する磁性体からなるコアと、該コアに巻回された巻数の等しい第１、第２、第３、第４のコイルとを備え、第１、第２のコイルを互いに逆極性で磁気的に結合させ、第３、第４のコイルを互いに逆極性で磁気的に結合させるとともに、第１、第２のコイルと第３、第４のコイルとの間の磁気的結合を実質的にゼロとしたことを特徴とする電流平衡トランス。
コアが、中央脚及び二つの外脚を有する断面Ｅ形部と、これらの中央脚及び外脚に突き合わされた直線部とを、実質的に備えた日の字形である請求項１の電流平衡トランス。
鍔を有する第１、第２のボビンを備え、第１、第２のコイルを巻回した第１のボビンを一方の外脚に取付け、第３、第４のコイルを巻回した第２のボビンを他方の外脚に取付けるとともに、第１のコイルと第２のコイル、第３のコイルと第４のコイルを、それぞれ、ボビンの鍔を介して外脚の長手方向に隣接して配置した請求項２の電流平衡トランス。
鍔で区分された複数の巻溝を有するボビンを備え、第１、第２、第３、第４のコイルを該ボビンの異なる巻溝にそれぞれ巻回するとともに、該ボビンをコアの直線部に取付け、第１、第２、第３、第４のコイルを直線部の長手方向に沿って配置した請求項２の電流平衡トランス。
一次巻線に同一の結合度で磁気結合する第１、第２の二次巻線を有する漏洩磁束型インバータトランスと、請求項１の電流平衡トランスとを備え、電流平衡トランスの第１、第２のコイルの一端の接続点にインバータトランスの第１の二次巻線を接続し、第３、第４のコイルの一端の接続点にインバータトランスの第２の二次巻線を接続するとともに、第１〜第４のコイルの他端にそれぞれ異なるランプを接続したことを特徴とする放電灯点灯装置。
一次巻線に同一の結合度で磁気結合する第１、第２の二次巻線を有する漏洩磁束型インバータトランスと請求項１の電流平衡トランスとからなる第１、第２の出力部と、
第１、第２の出力部のインバータトランスに接続した駆動回路と、
両端に電極を有する４本のランプとを備え、
第１、第２の出力部は、電流平衡トランスの第１、第２のコイルの一端の接続点にインバータトランスの第１の二次巻線を接続し、第３、第４のコイルの一端の接続点にインバータトランスの第２の二次巻線を接続し、
４本のランプは、第１の出力部の電流平衡トランスにおける第１、第２、第３、第４のコイルの他端にそれぞれ一方の電極を接続し、第２の出力部の電流平衡トランスにおける第１、第２、第３、第４のコイルの他端にそれぞれ他方の電極を接続して、両端の電極に互いに逆位相の電圧が加わるようにしたことを特徴とする放電灯点灯装置。
第１、第２の出力部の電流平衡トランスにおける第１、第２のコイルの一端の接続点と、第３、第４のコイルの一端の接続点に、互いに逆位相の電圧が加わるようにした請求項６の放電灯点灯装置。