JP2007103038A - 放電灯駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部電極放電灯の電流波形に発生する歪みを抑えることができる放電灯駆動装置を提供する。
【解決手段】 放電灯駆動装置１において、外部電極放電灯２に接続される高圧端子Ｓ１をそれぞれ有する第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂと、第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂをそれぞれ駆動する第１のハーフブリッジ回路５Ａ及び第２のハーフブリッジ回路５Ｂと、第１のトランス４Ａの高圧端子Ｓ１とグランドＧとの間に接続された第１のコンデンサ１１Ａと、第２のトランス４Ｂの高圧端子Ｓ１とグランドＧとの間に接続された第２のコンデンサ１１Ｂとを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、放電灯駆動装置に関する。

放電灯駆動装置は、例えば、携帯情報端末、コンピュータ及びテレビ等に使用する液晶表示装置用のバックライト装置として用いられている。この放電灯駆動装置の中には、外部電極放電灯（ＥＥＦＬ：External Electrode Fluorescent Lamp）を備える放電灯駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような放電灯駆動装置１０１は、図５に示すように、並列に接続された複数の外部電極放電灯１０２及びそれらの外部電極放電灯１０２を点灯させるインバータ回路１０３を備えている。

インバータ回路１０３は、各外部電極放電灯１０２に接続される一対のトランス１０４と、その一対のトランス１０４をそれぞれ駆動する一対の駆動回路１０５と、その一対の駆動回路１０５を制御する制御回路１０６とから構成されている。

駆動回路１０５は、ＰＭＯＳ型トランジスタ１０５ａ及びＮＭＯＳ型トランジスタ１０５ｂを有するハーフブリッジ回路により構成されている。ＰＭＯＳ型トランジスタ１０５ａは、そのソースを直流電源ＶＤＤに接続し、そのゲートを制御回路１０６に接続し、そのドレインをトランス１０４の１次巻線１０４ａに接続することによって設けられている。また、ＮＭＯＳ型トランジスタ１０５ｂは、そのソースを接地し、そのゲートを制御回路１０６に接続し、そのドレインをトランス４の１次巻線１０４ａに接続することによって設けられている。また、トランス１０４の２次巻線１０４ｂの高圧端子（高圧側の接続端子）Ｓ１０１は外部電極放電灯１０２に接続されている。

このような構成の放電灯駆動装置１０１では、図６に示すように、制御回路１０６によりＰＭＯＳ型トランジスタ１０５ａのゲート及びＮＭＯＳ型トランジスタ１０５ｂのゲートにそれぞれゲート電圧波形（ＦＥＴ−Ｐｃｈの電圧波形及びＦＥＴ−Ｎｃｈの電圧波形）が供給され、ＰＭＯＳ型トランジスタ１０５ａ及びＮＭＯＳ型トランジスタ１０５ｂのオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）が制御される。これに応じて、ＰＭＯＳ型トランジスタ１０５ａ及びＮＭＯＳ型トランジスタ１０５ｂのドレイン電圧波形（ＦＥＴ−Ｄｒａｉｎの電圧波形）は矩形波になる。このドレイン電圧波形の電圧に応じて一対のトランス１０４が駆動し、図６に示すようなランプ電流波形ＩＬの電流が各外部電極放電灯１０２に供給され、全ての外部電極放電灯１０２は並列点灯する。

このとき、図６中の期間Ａでは、ＰＭＯＳ型トランジスタ１０５ａ及びＮＭＯＳ型トランジスタ１０５ｂの両方がオフ状態にあり、この期間Ａはトランス１０４に電流を供給できない期間となる。この期間Ａでのドレイン電圧波形は非常に不安定になっている。このため、図７に示すように、ランプ電流波形ＩＬの歪みＨは大きくなってしまう。このように外部電極放電灯１０２をハーフブリッジ回路により駆動した場合には、大きい歪みＨがランプ電流波形ＩＬに発生してしまう。

ここで、１本の外部電極放電灯１０２を点灯させる場合には、例えば５ｍＡ程度の電流を流す必要があるため、並列に接続した２０本の外部電極放電灯１０２を一度に点灯させる場合には、合計１００ｍＡ程度の電流を流す必要がある。したがって、並列に接続した２０本の外部電極放電灯１０２に流す電流は、通常の冷陰極放電灯を点灯させる場合の電流と比べると２０倍程度になるため、通常の冷陰極放電灯を点灯させる場合に目立たなかったランプ電流波形ＩＬの歪みＨが、並列に接続した２０本の外部電極放電灯１０２を点灯させる場合には顕著になってしまう。
特開２００５−１６８２９３号公報

このように近年の表示装置の大画面化に伴って、必要とする外部電極放電灯１０２の本数が増えてきており、全ての外部電極放電灯１０２に供給する全電流が大きくなってきている。このため、外部電極放電灯１０２のランプ電流波形ＩＬの歪みＨも顕著になってきている。このランプ電流波形ＩＬの歪みＨは高周波成分を含んでいるため、その歪みＨが顕著になると、放電灯駆動装置を備える液晶表示装置等の表示装置には、強いノイズが発生してしまう。これにより、表示装置が誤動作してしまうことがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部電極放電灯のランプ電流波形の歪みを抑えることができる放電灯駆動装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、放電灯駆動装置において、外部電極放電灯に接続される高圧端子をそれぞれ有する第１のトランス及び第２のトランスと、第１のトランス及び第２のトランスをそれぞれ駆動する第１のハーフブリッジ回路及び第２のハーフブリッジ回路と、第１のトランスの高圧端子とグランドとの間に接続された第１のコンデンサと、第２のトランスの高圧端子とグランドとの間に接続された第２のコンデンサとを備えることである。

本発明の実施の形態に係る特徴では、第１のトランスの高圧端子とグランドとの間に第１のコンデンサを接続し、第２のトランスの高圧端子とグランドとの間に第２のコンデンサを接続することによって、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサにより外部電極放電灯のランプ電流波形の高周波成分が抑えられるので、そのランプ電流波形の歪みが低減される。

本発明によれば、外部電極放電灯のランプ電流波形の歪みを抑えることができる放電灯駆動装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の一形態について図１ないし図４を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態に係る放電灯駆動装置１は、複数の外部電極放電灯（ＥＥＦＬ：External Electrode Fluorescent Lamp）２及びそれらの外部電極放電灯２を点灯させるインバータ回路３を備えている。

各外部電極放電灯２はそれぞれ並列に接続されている。外部電極放電灯２は、内面に蛍光体を有しガスが封入されたガラス管２ａ及びそのガラス管２ａの両端の外面に設けられた一対の電極２ｂ等から構成されている（図２参照）。

インバータ回路３は、各外部電極放電灯２に接続される一対の第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂと、その一対の第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂをそれぞれ駆動する一対の第１の駆動回路５Ａ及び第２の駆動回路５Ｂと、その一対の第１の駆動回路５Ａ及び第２の駆動回路５Ｂを制御する制御回路６とから構成されている。なお、第１の駆動回路５Ａ、第２の駆動回路５Ｂ及び制御回路６は直流電源ＶＤＤに接続されている。

第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂは、磁心となるコア（図示せず）と、そのコアに巻回された１次巻線４ａと、コアに巻回された２次巻線４ｂとによりそれぞれ構成されている。２次巻線４ｂの巻数は１次巻線４ａの巻数より多い。これにより、第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂは昇圧用のトランスとなり、１次巻線４ａが低圧側となり、２次巻線４ｂが高圧側となる。

第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂの各２次巻線４ｂの高圧端子（高圧側の接続端子）Ｓ１は、各外部電極放電灯２の電極２ｂにそれぞれ接続されている。第１のトランス４Ａの２次巻線４ｂの高圧端子Ｓ１とグランドＧとの間には、第１のコンデンサ１１Ａが設けられている。同様に、第２のトランス４Ｂの２次巻線４ｂの高圧端子Ｓ１とグランドＧとの間には、第２のコンデンサ１１Ｂが設けられている。これらの第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂは、各外部電極放電灯２に対して並列に接続されている。なお、第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂとしては、例えばセラミックコンデンサを用いる。

第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂの各々の容量Ｃは１０ｐＦ〜１００ｐＦ（１０ｐＦ≦Ｃ≦１００ｐＦ）の範囲内である。ここで、外部電極放電灯２の容量は、例えば２００ｐＦ程度である。なお、第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂの各々の容量Ｃが１０ｐＦより小さい場合には、外部電極放電灯２のランプ電流波形ＩＬの歪みＨを低減する効果が小さくなる。また、第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂの各々の容量Ｃが１００ｐＦより大きい場合には、第１のトランス４Ａ、第２のトランス４Ｂ、Ｐチャネルのトランジスタ５ａ及びＮチャネルのトランジスタ５ｂの発熱が高くなる。これは、第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１ＢがグランドＧの方向に電流を流し続けるためである。

第１の駆動回路５Ａ及び第２の駆動回路５Ｂは、Ｐチャネルのトランジスタ５ａ及びＮチャネルのトランジスタ５ｂを有するハーフブリッジ回路によりそれぞれ構成されている。Ｐチャネルのトランジスタ５ａとしては、例えばＰＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用い、Ｎチャネルのトランジスタ５ｂとしては、例えばＮＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いる。このような第１の駆動回路５Ａ及び第２の駆動回路５Ｂは、直流電源ＶＤＤからの直流電圧を交流電圧、すなわち高圧高周波の交流電圧に変換し、第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂに供給する。

第１の駆動回路５ＡのＰチャネルのトランジスタ５ａは、そのソースを直流電源ＶＤＤに接続し、そのゲートを制御回路６に接続し、そのドレインを第１のトランス４Ａの１次巻線４ａに接続することによって設けられている。また、第１の駆動回路５ＡのＮチャネルのトランジスタ５ｂは、そのソースを接地し、そのゲートを制御回路６に接続し、そのドレインを第１のトランス４Ａの１次巻線４ａに接続することによって設けられている。

同様に、第２の駆動回路５ＢのＰチャネルのトランジスタ５ａも、そのソースを直流電源ＶＤＤに接続し、そのゲートを制御回路６に接続し、そのドレインを第２のトランス４Ｂの１次巻線４ａに接続することによって設けられている。また、第２の駆動回路５ＢのＮチャネルのトランジスタ５ｂは、そのソースを接地し、そのゲートを制御回路６に接続し、そのドレインを第２のトランス４Ｂの１次巻線４ａに接続することによって設けられている。

制御回路６は制御ＩＣ（集積回路）により構成されている。この制御回路６は、各外部電極放電灯２のランプ電流波形ＩＬ（例えば振幅及び周波数等）を一定に保つように第１の駆動回路５Ａ及び第２の駆動回路５Ｂを制御する。

このような構成の放電灯駆動装置１では、図３に示すように、制御回路６によりＰチャネル（Ｐｃｈ）のトランジスタ５ａのゲート及びＮチャネル（Ｎｃｈ）のトランジスタ５ｂのゲートにそれぞれゲート電圧波形（ＦＥＴ−Ｐｃｈの電圧波形及びＦＥＴ−Ｎｃｈの電圧波形）が供給され、Ｐチャネルのトランジスタ５ａ及びＮチャネルのトランジスタ５ｂのオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）が制御される。これに応じて、Ｐチャネルのトランジスタ５ａ及びＮチャネルのトランジスタ５ｂのドレイン電圧波形（ＦＥＴ−Ｄｒａｉｎの電圧波形）は矩形波になる。このドレイン電圧波形の電圧に応じて、第１のトランス４Ａ及び第２のトランス４Ｂが駆動し、図３に示すようなランプ電流波形ＩＬの電流が各外部電極放電灯２に供給され、全ての外部電極放電灯２は並列点灯する。

このとき、図３中の期間Ａでは、Ｐチャネルのトランジスタ５ａ及びＮチャネルのトランジスタ５ｂの両方がオフ状態であるが、第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂはチャージ（充電）されている。これにより、この期間Ａでのドレイン電圧波形は、図６に示す期間Ａでのドレイン電圧波形に比べある程度安定するようになる。また、第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂにより外部電極放電灯２のランプ電流波形ＩＬの高周波成分が抑えられ、図４に示すように、ランプ電流波形ＩＬがなまるので、ランプ電流波形ＩＬの歪みＨは、図７に示すランプ電流波形ＩＬの歪みＨより小さくなる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１のトランス４Ａの２次巻線４ｂの高圧端子Ｓ１とグランドＧとの間に第１のコンデンサ１１Ａを接続し、第２のトランス４Ｂの２次巻線４ｂの高圧端子Ｓ１とグランドＧとの間に第２のコンデンサ１１Ｂを接続することによって、第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂにより外部電極放電灯２のランプ電流波形ＩＬの高周波成分が抑えられるので、外部電極放電灯２のランプ電流波形ＩＬの歪みＨを低減することができる。その結果として、外部電極放電灯２のランプ電流波形ＩＬの歪みに起因して液晶表示装置等の表示装置において発生するノイズを抑えることができる。

また、第１のコンデンサ１１Ａ及び第２のコンデンサ１１Ｂの各容量Ｃを１０ｐＦ〜１００ｐＦ（１０ｐＦ≦Ｃ≦１００ｐＦ）の範囲内に設定することによって、第１のトランス４Ａ、第２のトランス４Ｂ、Ｐチャネルのトランジスタ５ａ及びＮチャネルのトランジスタ５ｂの発熱を防止しながら、ランプ電流波形ＩＬの歪みＨを確実に抑えることができる。

また、第１の駆動回路５Ａ及び第２の駆動回路５Ｂとしてハーフブリッジ回路を用いることによって、フルブリッジ回路に比べ部品点数が減少するので、製造工程の簡略化及び低価格化を実現することができる。

なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

本発明の実施の一形態に係る放電灯駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す放電灯駆動装置の概略構成を示す回路図である。 図１に示す放電灯駆動装置が備える駆動回路とランプ電流波形との関係を示す説明図である。 図３に示すランプ電流波形を拡大して示す説明図である。 先行技術に係る放電灯駆動装置の概略構成を示す回路図である。 図５に示す放電灯駆動装置が備える駆動回路とランプ電流波形との関係を示す説明図である。 図６に示すランプ電流波形を拡大して示す説明図である。

符号の説明

１ 放電灯駆動装置
２ 外部電極放電灯
４Ａ 第１のトランス
４Ｂ 第２のトランス
５Ａ 第１のハーフブリッジ回路（第１の駆動回路）
５Ｂ 第２のハーフブリッジ回路（第２の駆動回路）
１１Ａ 第１のコンデンサ
１１Ｂ 第２のコンデンサ
Ｇ グランド
Ｓ１ 高圧端子

Claims (3)

1. 外部電極放電灯に接続される高圧端子をそれぞれ有する第１のトランス及び第２のトランスと、
   前記第１のトランス及び前記第２のトランスをそれぞれ駆動する第１のハーフブリッジ回路及び第２のハーフブリッジ回路と、
   前記第１のトランスの前記高圧端子とグランドとの間に接続された第１のコンデンサと、
   前記第２のトランスの前記高圧端子とグランドとの間に接続された第２のコンデンサと、
   を備えることを特徴とする放電灯駆動装置。
2. 前記第１のコンデンサの容量及び前記第２のコンデンサの容量は１０ｐＦ〜１００ｐＦの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の放電灯駆動装置。
3. 前記外部電極放電灯を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電灯駆動装置。

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