JP2007048646A - 放電管点灯装置の管電流検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 管開放時でも容易に管電流を検出でき、トランス巻数や共振コンデンサ容量なども自由に設定でき設計余裕度も大きくできるようにする。
【解決手段】 他励式インバータのトランス１４の２次巻線からの高電圧を冷陰極管１８に印加することで点灯させる。トランス２次巻線の低圧側に第１の抵抗Ｒ１を直列に接続して接地し、トランス２次巻線と並列に配置される共振コンデンサ１６に第２の抵抗Ｒ２を直列に接続して接地すると共に、第１の抵抗と第２の抵抗の間を第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４との直列接続で接続し、それらの中点の電圧を取り出す。第１の抵抗によって管電流と共振電流とで発生する電圧を検出し、第２の抵抗によって共振電流で発生する電圧を検出し、共振電流で発生する電圧を相殺して管電流を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放電管点灯装置における管電流検出回路に関し、更に詳しく述べると、共振コンデンサによる共振電流が変動しても、その影響を受けず、管電流の検出を容易にした放電管点灯装置の管電流検出回路に関するものである。

液晶テレビや液晶ディスプレイ装置などのバックライトには、複数本の放電管（冷陰極管）が用いられている。例えば、３２インチ型液晶テレビでは、１６本の放電管が液晶パネルの背面に適度の間隔で配置されて画面全体の輝度が保たれている。このようなバックライトの放電管を点灯する装置としては、直流入力を高周波交流出力に変換するスイッチング部と、その出力側のトランスを具備している他励式インバータが多用されており、前記トランスの２次側に配置した放電管を駆動する。

放電管の駆動形態には、片高圧駆動と両高圧駆動の２種がある。片高圧駆動において、放電管の低圧側をインバータにリターン線でリターンさせる場合、リターン線に抵抗を挿入することで管電流の検出が可能である（例えば、特許文献１参照）。しかし、片高圧駆動でも、リターンの仕方によっては、リターン線での電流検出が行えない場合がある。また、両高圧駆動の場合には（放電管が長尺ストレート管、Ｕ字管など）、２つの電極に逆位相の電圧を印加するので、放電管に直列に抵抗を挿入して管電流を直接検出することは不可能となる。このような理由で、中型以上の大きな液晶パネルでは、放電管に流れる電流を直接検出することは殆ど行われていない。管電流の検出は、トランス２次巻線の低圧側と０Ｖ間に適当な検出抵抗を挿入し、その検出抵抗から正電圧を取り出して管電流検出信号とするのが一般的である。

ところが、このような回路構成では、検出抵抗には管電流とコンデンサ共振電流とが流れる。従って、前記検出抵抗では、それら管電流と共振電流の合計の電流による電圧降下を検出していることになる。ここで放電管が開放になった場合、通常、出力電圧が上昇するため共振電流が増加し、前記検出抵抗で発生する電圧は希望する値まで降下せず、そのため管電流の検出が非常に難しくなる場合がある。管電流の検出によって、管開放の保護回路を動作させようとしたとき、その保護動作の信頼性が著しく低下する。そこで、共振コンデンサ容量を小さくしたり、トランスの２次巻線数を増加させるなどの対策が採られている。このような対策によって共振電流を小さくすると、管電流が検出し易くなるからである。しかし、共振コンデンサ容量を小さくすると、放電管を駆動する能力が不足する問題が生じるし、他方、トランスの２次巻線数を増加させると、温度が上昇する問題が生じる。それらのため、従来技術では最適な設計が難しい。
特開平９−７３９８９号公報

本発明が解決しようとする課題は、管開放時でも容易に管電流を検出でき、トランス巻数や共振コンデンサ容量なども自由に設定でき設計余裕度も大きくできるようにすることである。

本発明は、直流入力を高周波交流出力に変換するスイッチング部と、その出力側に配置されているトランスと共振コンデンサの並列接続を具備している他励式インバータを用い、該他励式インバータのトランス２次巻線からの高電圧を放電管に印加することで点灯させる放電管点灯装置において、前記トランス２次巻線の低圧側に第１の抵抗を直列に接続して接地し、トランス２次巻線と並列に配置される共振コンデンサに第２の抵抗を直列に接続して接地すると共に、前記第１の抵抗と第２の抵抗の間を第３の抵抗と第４の抵抗の直列接続で接続し、第３の抵抗と第４の抵抗との中点の電圧を取り出すことにより、第１の抵抗によって管電流と共振電流とで発生する電圧を検出し、第２の抵抗によって共振電流で発生する電圧を検出し、第３及び第４の抵抗によって共振電流で発生する電圧を相殺して管電流を検出するようにしたことを特徴とする放電管点灯装置の管電流検出回路である。

ここで、第１の抵抗と第２の抵抗は同じ抵抗値とし、第３の抵抗に第１のダイオードが直列に接続され、第４の抵抗に第２のダイオードが直列に接続されて、第３の抵抗と第４の抵抗の中点がコンデンサを介して接地されている構成が好ましい。

また本発明は、直流入力を高周波交流出力に変換するスイッチング部と、その出力側に配置されているトランスと共振コンデンサの並列接続を具備している他励式インバータを用い、該他励式インバータのトランス２次巻線からの高電圧を放電管に印加することで点灯させる放電管点灯装置において、前記他励式インバータは、スイッチング部と、トランスと共振コンデンサの並列接続を複数組具備しており、各組は、トランス２次巻線の低圧側に第１の抵抗を直列に接続して接地し、トランス２次巻線と並列に配置される共振コンデンサに第２の抵抗を直列に接続して接地し、各組の第１の抵抗と第２の抵抗の間を第２の抵抗側をカソードとするダイオードで接続することにより、第１の抵抗によって管電流と共振電流とで発生する電圧を検出し、第２の抵抗によって共振電流で発生する電圧を検出し、第３及び第４の抵抗によって共振電流で発生する電圧を前記ダイオードで相殺し、カソードを第１の抵抗側に接続した検出用ダイオードによって管電流を検出するようにしたことを特徴とする放電管点灯装置の管電流検出回路である。

本発明に係る放電管点灯装置の管電流検出回路は、共振電流による電圧を相殺して管電流による電圧のみを検出できるようにしているので、管開放時には検出電圧はほぼ０Ｖとなり、検出が極めて容易となる。この結果、管電流の検出によって、管開放の保護回路を動作させようとしたとき、その保護動作の信頼性が著しく向上する。また、トランス巻数や共振コンデンサ容量なども自由に設定でき、設計余裕度も大きくでき、過大なトランス発熱や駆動能力不足といった問題も生じない。

図１は、本発明に係る放電管点灯装置の管電流検出回路の一実施例を示す回路構成図である。放電管点灯装置は、直流入力がチョークコイルなどを備えた入力部１０を介してスイッチ部１２に入力し、スイッチ素子の切り替え動作で所望周波数の交流に変換してトランス１４及び共振コンデンサ１６などを介して出力され、冷陰極管（放電管）１８に点灯のための電流を供給する構成である。この例は、スイッチ部１２の動作が制御部２０で制御される他励インバータ方式である。スイッチ部は、ハーフブリッジ回路の他、フルブリッジ回路、アクティブクランプ回路なども適用できる。

管電流検出回路は、次のような構成である。これは、トランス毎に管電流を検出する例である。トランス１４の２次巻線の低圧側に第１の抵抗Ｒ１を直列に接続して接地すると共に、トランス１４の２次巻線と並列に配置される共振コンデンサ１６に第２の抵抗Ｒ２を直列に接続して接地する。これら第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２は、ほぼ等しい抵抗値を持つものとする。そして、前記第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２の間を、第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４との直列接続で接続し、第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４との中点の電圧を管電流検出信号として取り出す。ここでは、第１の抵抗Ｒ１と第３の抵抗Ｒ３との間に第１のダイオードＤ１を、そのカソードが第３の抵抗側となるように挿入し、また第４の抵抗Ｒ４と第２の抵抗Ｒ２との間に第２のダイオードＤ２を、そのカソードが第２の抵抗側となるように挿入している。更に、第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４の中点と接地間に第１のコンデンサＣ１を挿入している。

第１の抵抗Ｒ１には、管電流と共振電流とが加わった電流が流れ、その電流に対応した電圧が発生する。この第１の抵抗Ｒ１で生じる電圧のうちの正電圧成分が、第１のダイオードＤ１及び第３の抵抗Ｒ３を介して出力される。他方、第２の抵抗Ｒ２には共振電流が流れ、共振電流に対応した電圧が発生する。この第２の抵抗Ｒ２で生じる電圧のうちの負電圧成分が、第２のダイオードＤ２及び第４の抵抗Ｒ４を介して出力される。従って、第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４との中点では、共振電流によって発生する電圧が減算される形で相殺され、たとえ共振電流が変動しても管電流によって発生する電圧が検出されることになる。なお、第１のコンデンサＣ１は、管電流検出信号を直流レベルに変換して得るためのものであり、直流レベルに変換する必要がなければ挿入しなくてもよい。このような回路では、管開放時、上記第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４の中点の電圧は、ほぼ０Ｖとなるので、検出は非常に容易となり、管開放時の保護動作などを確実に実施できる。

更に、共振コンデンサ１６と第２の抵抗Ｒ２との接続点から、第３のダイオードＤ３を介して開放電圧検出信号を取り出している。

図２は、本発明に係る管電流検出回路の他の実施例を示す回路構成図である。他励インバータ方式の放電管点灯装置は、図１に示すものと同様であってよいため、トランス及び共振コンデンサを記載し、その他については図示を省略する。管電流検出回路は、複数のトランスによる管電流を検出する例であり、各組は次のような構成である。なお、図２では２組しか示していないが、３組以上並設した場合も同様である。

１つの組に着目したときに、トランス１４の２次巻線の低圧側に第１の抵抗Ｒ１を直列に接続して接地すると共に、トランス２次巻線と並列に配置される共振コンデンサ１６に第２の抵抗Ｒ２を直列に接続して接地する。これら第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２は、ほぼ等しい抵抗値を持つものとする。第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との間（即ち、トランス１４の２次巻線の低圧側と第１の抵抗Ｒ１の接続点と共振コンデンサ１６と第２の抵抗Ｒ２との接続点との間）に、第２の抵抗Ｒ２側にカソードが向くように第４のダイオードＤ４を接続する。また第５のダイオードＤ５を、そのカソードが、第４のダイオードＤ４のアノード側に接続されるように配置する。第４のダイオードＤ４は共振電流により発生する電圧の相殺用として機能し、第５のダイオードＤ５は管電流の検出用として機能する。各トランス毎に、このような回路を構成する。

複数の組について、第５のダイオードＤ５のアノード同士を共通接続し、それに電源電圧Ｖccから第５の抵抗Ｒ５を介して接続する。なお、第５の抵抗Ｒ５は、第２のコンデンサＣ２を介して接地するのが好ましい。

各組において、第１の抵抗Ｒ１によって管電流と共振電流とで発生する正電圧を検出し、第２の抵抗Ｒ２によって共振電流で発生する負電圧を検出する。第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との間に接続されている第４のダイオードＤ４は、共振電流で発生する電圧を相殺する。そして、第５のダイオードＤ５は、ダイオード・オア接続されており、管電流を検出する。従って、複数の組について、どれか１つの組でも冷陰極管が開放になると、第５のダイオードＤ５による検出電圧はほぼ０Ｖとなるので、管電流検出は非常に容易となり、管開放時の保護動作などを確実に実施できる。

更に、この実施例では、共振コンデンサ１６と第２の抵抗Ｒ２との接続点から、第３のダイオードＤ３を介して共通に接続し、開放電圧検出信号を取り出している。

本発明に係る放電管点灯装置の管電流検出回路の一実施例を示す回路構成図。 本発明に係る管電流検出回路の他の実施例を示す回路図。

符号の説明

１０ 入力部
１２ スイッチ部
１４ トランス
１６ 共振コンデンサ
１８ 冷陰極管
２０ 制御部
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５ ダイオード
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ

Claims (3)

1. 直流入力を高周波交流出力に変換するスイッチング部と、その出力側に配置されているトランスと共振コンデンサの並列接続を具備している他励式インバータを用い、該他励式インバータのトランス２次巻線からの高電圧を放電管に印加することで点灯させる放電管点灯装置において、
   前記トランス２次巻線の低圧側に第１の抵抗を直列に接続して接地し、トランス２次巻線と並列に配置される共振コンデンサに第２の抵抗を直列に接続して接地すると共に、前記第１の抵抗と第２の抵抗の間を第３の抵抗と第４の抵抗の直列接続で接続し、第３の抵抗と第４の抵抗との中点の電圧を取り出すことにより、第１の抵抗によって管電流と共振電流とで発生する電圧を検出し、第２の抵抗によって共振電流で発生する電圧を検出し、第３及び第４の抵抗によって共振電流で発生する電圧を相殺して管電流を検出するようにしたことを特徴とする放電管点灯装置の管電流検出回路。
2. 第１の抵抗と第２の抵抗は同じ抵抗値であり、第３の抵抗に第１のダイオードが直列に接続され、第４の抵抗に第２のダイオードが直列に接続されて、第３の抵抗と第４の抵抗の中点がコンデンサを介して接地されている請求項１記載の放電管点灯装置の管電流検出回路。
3. 直流入力を高周波交流出力に変換するスイッチング部と、その出力側に配置されているトランスと共振コンデンサの並列接続を具備している他励式インバータを用い、該他励式インバータのトランス２次巻線からの高電圧を放電管に印加することで点灯させる放電管点灯装置において、
   前記他励式インバータは、スイッチング部と、トランスと共振コンデンサの並列接続を複数組具備しており、各組は、トランス２次巻線の低圧側に第１の抵抗を直列に接続して接地し、トランス２次巻線と並列に配置される共振コンデンサに第２の抵抗を直列に接続して接地し、各組の第１の抵抗と第２の抵抗の間を第２の抵抗側をカソードとするダイオードで接続することにより、第１の抵抗によって管電流と共振電流とで発生する電圧を検出し、第２の抵抗によって共振電流で発生する電圧を検出し、第３及び第４の抵抗によって共振電流で発生する電圧を前記ダイオードで相殺し、カソードを第１の抵抗側に接続した検出用ダイオードによって管電流を検出するようにしたことを特徴とする放電管点灯装置の管電流検出回路。
   

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