JP2008251251A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ湾曲部のランプ電流不足で発生する放電ランプのハーフ点灯を予防し、輝度ムラなく点灯させることができる放電ランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】本発明は、Ｕ字形に湾曲した放電ランプ１と、放電ランプを放電点灯させ、ランプ電流を給電する電源６と、放電ランプのＵ字形湾曲部の外周に套装され、放電ランプ内を流れるランプ電流の誘導磁界を電流の大小に変換して出力するコイル状の電流センサ３と、電流センサの出力する電流の大小によってランプ管内を流れるランプ電流をモニタリングするランプ電流モニタリング回路４と、ランプ電流のフィードバック値を比較値と比較し、ランプ印加電流をフィードバック制御するフィードバック回路６を備え、ランプ湾曲部に流れる実際のランプ電流を監視し、このランプ電流の大小にて放電ランプへの印加電流を加減することで放電に必要なランプ電流が流れるように印加電流を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｕ字形に湾曲した冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置に関する。

液晶バックライト装置の光源として採用されている放電ランプには冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプがある。冷陰極蛍光ランプは、ランプガラス管の内壁に蛍光体膜を形成し、内部の放電空間に１種類以上の希ガスと水銀を放電媒体として封入し、該ランプガラス管の両端内部に内部電極を設置し、管内部電極から導出したリード線をランプガラス管の端部に封着し、さらに外部に導出した構造である。他方、外部電極蛍光ランプは、ランプガラス管の内壁に蛍光体膜を形成し、内部の放電空間に１種類以上の希ガスと水銀を放電媒体として封入し、該ランプガラス管の両端を封着し、かつ、ランプガラス管の両端外面それぞれに電流導体層を外部電極として形成した構造である。そして、これらの放電ランプは、長手方向の中央部でＵ字形に湾曲させ、電極部分を片側に揃えたものがある。

従来、このようなＵ字形の放電ランプの点灯装置の回路構成は、図４に示すようなものであり、交流電源１０１、インバータ１０２、出力トランス１０３、給電端子部１０４、そして給電端子部１０４に内部又は外部電極が接続されたＵ字形の放電ランプ１０５を備えている。そして、放電ランプ１０５に対する給電する高圧電流をフィードバック制御するため、ランプ電流を検出するための電流センサ１０６を出力トランス１０３から給電端子部１０４に至る線上に設置し、この電流センサ１０６の検出電流信号を電流の大きさに比例する電圧信号に変換して出力する電流検出回路１０７、そして電流検出回路１０７の出力する電流値の大小によりインバータ１０２の出力電流を増減制御するフィードバック回路１０８を備えている。

このような従来の放電ランプ点灯装置では、Ｕ字形放電ランプ１０５に対する給電ライン上の電流をモニタリングし、電流比較値との比較によって増減制御するようにしている。ところが、このような従来の放電ランプ点灯装置の場合、Ｕ字形放電ランプ特有の問題点があった。Ｕ字形放電ランプの両端の電極に高圧電流を印加して放電点灯させるのに必要な電流は、インバータ出力としては６ｍＡ程度である。この電流は、ランプ電極部では４ｍＡ程度まで低下する。そしてさらに、Ｕ字形放電ランプの場合、湾曲部でのランプ電流は０ｍＡまで低下することがある。図５は外部電極蛍光ランプ製のＵ字形放電ランプに対して低電流のランプ電流３ｍＡを印加して点灯させ、ランプ長方向の各部での輝度分布を計測しグラフ化したものである。この図５のグラフに示すように、Ｕ字形放電ランプの場合、上述した特性に起因し、中央部、つまり、湾曲部ではランプ管内を流れるランプ電流が極端に低くなるために輝度が大きく低下し、特に、印加するランプ電流が３ｍＡまで低くなった場合にこの特性は顕著に現われ、湾曲部に電流が流れない状態で点灯するハーフ点灯が生じ、極端な低輝度での点灯や放電開始までの電圧に到達できずに不点灯となってしまうこともあった。また、ランプ長方向での各部の管壁温度の差も大きくばらつき、水銀偏りが生じてしまう可能性もあった。

このような問題の原因は、従来の放電ランプ点灯装置では、両端電極に対して高圧を印加して駆動することにより、給電部にはＧＮＤ（グランド）が存在しないために放電ランプ内での漏れ電流を考慮せず、それを含めた電流値で制御していたためである。バックライト装置の実機に組み付けた状態により、また周囲温度が０℃以下へ変化した場合など、放電ランプのインピーダンスが上昇し、放電ランプ内から漏れる電流の割合はその状況に応じて変化するため、一定ではない。そのため、漏れ電流を含めた入力電流で制御することで、ランプ内に電流が流れない状態で点灯するハーフ点灯が生じ、上述したような問題が生じていた。特に、このような問題は、外部電極蛍光ランプの場合に、オゾン発生による印加電圧の上限が制限され、多灯低電流で使用されることが多いために顕著であった。
特開平９−２５８１６５号公報 特開２００５−３５２４６２号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ランプ湾曲部に流れる実際のランプ電流を監視し、このランプ電流の大小にて放電ランプへの印加電流を加減することで放電に必要なランプ電流が流れるように印加電流を制御し、電流不足で発生する放電ランプのハーフ点灯を予防でき、輝度ムラなく点灯させることができる放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。

本発明は、Ｕ字形に湾曲した放電ランプと、前記放電ランプを放電点灯させ、ランプ電流を給電する電源と、前記放電ランプのＵ字形湾曲部の外周に套装され、前記放電ランプ内を流れるランプ電流の誘導磁界を電流の大小に変換して出力するコイル状の電流センサと、前記電流センサの出力する電流の大小によって前記ランプ管内を流れるランプ電流をモニタリングするランプ電流モニタリング回路とを備えた放電ランプ点灯装置を特徴とする。

上記の放電ランプ点灯装置では、前記ランプ電流モニタリング回路のモニタリングするランプ電流を電流比較値と比較し、前記電源が前記放電ランプに供給するランプ電流を増減制御するフィードバック回路を備えたものとすることができる。

また、上記の放電ランプ点灯装置では、前記コイル状の電流センサは、樹脂被覆金属線をコイル状にしたものを採用することができる。

本発明の放電ランプ点灯装置によれば、漏れ電流が大きくてランプ電流が小さくなったり０になったりもする湾曲部の電流をコイル状の電流センサにて監視し、このランプ電流の大小にて放電ランプへの印加電流を加減することで放電に必要なランプ電流が湾曲部に流れるように印加電流を制御し、電流不足で発生する放電ランプのハーフ点灯を予防でき、輝度ムラなく点灯させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、本発明の１つの実施の形態の放電灯点灯装置の回路構成を示している。本実施の形態の放電ランプ点灯装置は、Ｕ字形に湾曲した放電ランプ１としての外部電極蛍光ランプ、この放電ランプ１の電極部１Ａ，１Ｂに高圧のランプ電流を給電する給電端子部２、放電ランプ１のＵ字形湾曲部１Ｃの外周に套装され、当該放電ランプ１内を流れるランプ電流の誘導磁界を電流の大小に変換して出力するコイル状電流センサ３、この電流センサ３の出力する電流をその電流値に比例した電圧信号に変換して出力する電流検出回路４、この電流検出回路４の出力する電流検出値を比較電流Ｒｅｆと比較し、その差に応じて電流指令の増減値を出力するフィードバック制御回路５、このフィードバック制御回路５の出力する電流指令に一致するように出力電流を制御して出力するインバータ６、このインバータ６の出力を昇圧して強電端子部２に出力するトランス７を備えている。

図２に示すように、コイル状電流センサ３は絶縁性の軟樹脂１１にて被覆した金属線１２をコイル状にしたものであり、その内部を通過する磁束によりその強さに比例した誘導電流を出力する。したがって、このコイル状電流センサ３は、放電ランプ１の湾曲部１Ｃの内部を流れる電流に比例した電流出力を出すことができる。金属線の太さはφ０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍとし、被覆樹脂は厚さ０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとするのが好ましい。被覆樹脂を施すのは、コイルの金属線が剥き出しであると、ランプ管１から火花が飛ぶことがあるため、それを防止するためである。

次に、上記構成の放電ランプ点灯装置の動作を説明する。フィードバック回路５には電流比較値Ｒｅｆとして、調光度に応じて変化するが、例えば、Ｒｅｆ＝３ｍＡを設定する。フィードバック回路５は、放電ランプ１の点灯同時には、コイル状電流センサ３が検出する電流値とこの電流比較値Ｒｅｆを比較し、ランプ電流が大きければＲｅｆに一致するまで供給電流を減少させる電流指令を出力し、逆にランプ電流が小さければＲｅｆに一致するまで供給電流を増加させる電流指令を出力する。インバータ６はこのフィードバック回路５の電流の増減指令を受けて出力電流を加減し、トランス７に出力し、トランス７はインバータ出力を昇圧して給電端子部２に出力する。

こうして、本実施の形態の放電ランプ点灯装置では、放電ランプ１のランプ電流が最も小さい場所である湾曲部１Ｃの内部を流れるランプ電流を監視し、このランプ電流が所定値になるように給電電流をフィードバック制御することで、放電に必要なランプ電流が流れるように印加電流を制御し、電流不足で発生する放電ランプのハーフ点灯を予防でき、輝度ムラなく点灯させることができる。

図３に、本発明の実施の形態による放電ランプ１の輝度分布を従来例のものと対比して示してある。放電ランプ１は全長１１６８ｍｍ（＝５７４ｍｍ×２）の外部電極蛍光ランプであり、印加電力は２９００Ｖ、５５ｋＨの高圧交流であり、電流比較値Ｒｅｆ＝３ｍＡとした。本実施の形態によれば、ランプ湾曲部１Ｃの部分でも輝度がほとんど低下せず、ランプ管全長に渡り、一様な強さの輝度分布を得ることができた。

尚、上記実施の形態では放電ランプ１として外部電極蛍光ランプを採用したが、放電ランプには内部電極型の冷陰極蛍光ランプを採用することもできる。

本発明の１つの実施の形態の放電ランプ点灯装置の回路図。 上記実施の形態において使用するコイル状電流センサの斜視図。 上記実施の形態の放電ランプ点灯装置により点灯された放電ランプの輝度分布のグラフ。 従来例の放電ランプ点灯装置の回路図。 従来例の放電ランプ点灯装置により点灯された放電ランプの輝度分布のグラフ。

符号の説明

１ 放電ランプ
１Ａ，１Ｂ 電極
１Ｃ 湾曲部
２ 給電端子部
３ コイル状電流センサ
４ ランプ電流検出部
５ フィードバック回路
６ インバータ
７ 昇圧トランス
１１ 軟樹脂
１２ 金属線

Claims (3)

1. Ｕ字形に湾曲した放電ランプと、
   前記放電ランプを放電点灯させ、ランプ電流を給電する電源と、
   前記放電ランプのＵ字形湾曲部の外周に套装され、前記放電ランプ内を流れるランプ電流の誘導磁界を電流の大小に変換して出力するコイル状の電流センサと、
   前記電流センサの出力する電流の大小によって前記ランプ管内を流れるランプ電流をモニタリングするランプ電流モニタリング回路とを備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
2. 前記ランプ電流モニタリング回路のモニタリングするランプ電流を電流比較値と比較し、前記電源が前記放電ランプに供給するランプ電流を増減制御するフィードバック回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
3. 前記コイル状の電流センサは、樹脂被覆金属線をコイル状にしたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプ点灯装置。

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