JP2009064568A - 電圧異常検出回路を備えたｄｃ／ａｃインバータ基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 異常放電による電圧異常を検出可能な、電圧異常検出回路を備えたＤＣ／ＡＣインバータ基板を提供することにある。
【解決手段】 本発明のＤＣ／ＡＣインバータ基板は、電圧異常検出回路を備えている。電圧異常検出回路の高圧側検出センサ、低圧側検出センサ、高圧低圧兼用検出センサのいずれもトランスの２次側または接続点とは電気的に接続せずに配置する。これらの検出センサは、電気的に接続していないため異常放電発生時に過電圧が検出センサ回路に印加されないことから破損しない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶用バックライトのランプ点灯を制御するためのＤＣ／ＡＣインバータ基板に関し、特に電圧異常を検出可能な、電圧異常検出回路付きのＤＣ／ＡＣインバータ基板に関する。

液晶表示装置は、デバイスが非発光であることから光源としてバックライトが必要である。バックライトの光源としては、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）や、発光ダイオード（ＬＥＤ）などが使用されている。液晶表示装置は、これらの光源を点灯させるために、点灯回路を搭載したＤＣ／ＡＣインバータ基板を備えている。ＤＣ／ＡＣインバータ基板には、ＤＣ電圧から高圧ＡＣ電圧を発生させるＤＣ／ＡＣインバータ回路、点灯回路とともに、さらに保護回路を備えている。保護回路は、光源に流れる電流を検出して、光源に流れる電流が異常に高くなった場合には高圧ＡＣ電圧の出力を停止させる。

これらのＤＣ／ＡＣインバータ基板（以下、ＩＮＶ基板と略記する）を、図７に示す。図においては４つのトランスを備え、それぞれがランプを動作させる構成例を示している。ＤＣ／ＡＣインバータ基板は、ＤＣ電圧入力の入力コネクタ１１と、ＡＣ電圧を出力する出力コネクタ１２と、ＤＣ／ＡＣ出力変換するトランス１３と、回路を過電流から保護する過電流ヒューズ１４と、トランス異常出力時の過熱から保護する温度ヒューズ１５と、出力コネクタ１２と接続したランプからの電流（以下、管電流と略する）をフィードバックして、管電流が所定値以上になった場合には停止させる管電流検出回路１６から構成されている。

例えば、出力コネクタ１２におけるコネクタ抜けなどのオープンの場合には、管電流検出回路１６にて電流検出を行い、異常時にインバータ出力回路を停止する。また、トランスの出力異常にて過熱が発生した際は、温度ヒューズ１５が切れて、インバータ出力を停止する。ＤＣ入力の過電流に関しても過電流ヒューズ１４が切れて、インバータ出力を停止する。このように、ＩＮＶ基板における過電流や、過熱を検出し、インバータ出力を停止することでＩＮＶ基板や液晶表示装置の破損を防止する。

例えば、特許文献１（特開２００５−１８３０９９号公報）には、保護回路を備えた放電灯点灯回路が開示されている。放電灯点灯回路の高圧トランスの二次側配線中で放電が発生した場合、その放電を検知して放電灯点灯回路の動作を停止する。大型の液晶表示装置に対しても構成可能な安価な放電灯点灯回路が提案されている。

特許文献１の放電灯点灯回路５１を図８に示す。トランス５５の二次側の一方に放電灯５６を接続し、放電灯５６の他方にランプ電流を電圧に変換するための電流電圧変換回路５７とランプ電流制御用パターン５８を設ける。トランス５５の二次側のＧＮＤ側に放電検出用パターン６１をランプ電流制御用パターン５８と近接並行して設けた構成とする。このため、ランプ電流制御用パターン５６に流れるランプ電流の高周波成分ノイズ成分にて放電検出用パターンに誘起される電圧によってコロナ放電あるいはアーク放電を検知できる。

誘起される電圧を検知し、放電灯点灯回路の動作を停止することによって放電灯点灯回路を保護する。トランスの二次側のＧＮＤ側に放電検出用パターンを設けた構成としているため、独立した放電検出用パターンを設ける必要がなく、放電灯点灯回路を簡素化できる。さらに、放電検出用パターンを直線状ではなく、ジグザグに形成することによってパターンのインダクタンスを任意に得られ、より効率よく放電を検出できる。

さらに電源装置の保護回路や、検出装置に関する先行文献として下記文献がある。特許文献２（特開２０００−８３３１９号公報）には、温度センサから構成された加熱防止用保護手段を備えた電源装置が開示されている。特許文献３（特開２００１−１４０９３号公報）には、電気的接続を平面配線及び接続器を利用した接触検出装置が開示されている。特許文献４（特開２００１−２８６１６１号公報）には、圧電トランスの出力を監視する電源装置が開示されている。

特許文献５（特開２００２−２２７７７号公報）には、電流及び電圧が光に作用する性質を利用して配電線または送電線などの送配電線の電気量を測定する光方式センサ装置が開示されている。送配電線のそれぞれに光センサヘッドを取り付け、送配電線の電圧又は電流変化を読み取り、電気信号として送信している。

特許文献６（特開２００３−２８８２３号公報）には、印加電圧に応じ特定のガスに対し高い感度を示すセンサ１、２に、高電圧及び低電圧を交互に印加する信号処理装置が開示されている。特許文献７（特開２００６−１０５９５５号公報）には、電源ケーブルの外側にセンサ対を近接配置し、両電極間の電圧により通電の有無を検出する通電検知装置が開示されている。特許文献８（特開平９−２６４７９２号公報）には、基板の表面及び裏面を検出することで、表面側と裏面側の温度差を補正する非接触温度センサが開示されている。

特開２００５−１８３０９９号公報 特開２０００−８３３１９号公報 特開２００１−１４０９３号公報 特開２００１−２８６１６１号公報 特開２００２−２２７７７号公報 特開２００３−２８８２３号公報 特開２００６−１０５９５５号公報 特開平９−２６４７９２号公報

液晶表示装置はバックライトを点灯させるために、高圧トランスを含むＤＣ／ＡＣインバータ回路を搭載したＩＮＶ基板を備えている。このＩＮＶ基板においては、高圧トランスの二次側端子と配線間の接続不良、配線の断線、ランプとの接続不良が発生する場合がある。その不良箇所の間隔が狭い場合には、不良箇所でコロナ放電やアーク放電が発生し、ＩＮＶ基板や液晶表示装置を損傷させてしまうという問題がある。そのためＩＮＶ基板には保護回路が設けられている。

しかし、例えば特許文献１（特開２００５−１８３０９９号公報）に記載された保護回路は不十分であり、下記の問題点がある。特許文献１では、コロナ放電あるいはアーク放電を検知するために、放電検出用パターンとランプ電流制御用パターンとを近接並行して設けた構成となっている。放電検出用パターンはトランス２次側出力に配置し、ランプ電流制御用パターンは放電灯の出力の放電検出用パターンと近接並行に設けている。

第１の欠点として、放電検出用パターンとランプ電流制御用パターンにてトランスの２次側配線中でのコロナ放電あるいはアーク放電を検出することはできる。しかし、ランプの低圧側でのコロナ放電あるいはアーク放電に関しては、検知するための開示がされていず、ランプの低圧側は検知できない。またそのパターンの詳細、例えばトランスやランプ接続点に対するパターン配置位置やその大きさなどについて具体的な開示がされていない。そのため、各々のパターンがコロナ放電あるいはアーク放電が発生した箇所から、離れた位置に設けた場合には、放電の異常電圧が通常電圧と同等電圧程度まで減衰し、検出することができなくなってしまう。

そのために第２の欠点として、プリント基板に放電検出用パターンとランプ電流制御用パターンを配置位置に制約が発生する必要が生じる。例えば、プリント基板上に実装している部品の配置によっては、互いのパターンを近接並行に設けられない場合がある。逆に、互いのパターンを近接並行に設けようとすると、実装する部品を考慮した場合にプリント基板のサイズはある一定サイズの大きさを必要とし、プリント基板サイズを小さくすることが困難となる。言い換えればプリント基板の小型化には不利な方式であるといえる。

第３の欠点として、異常電圧が放電検出パターンに回り込んで破損し、異常電圧を検出できなくなることである。放電検出用パターンをトランス２次側出力に電気的に直接接続しているため、コロナ放電あるいはアーク放電が発生した際に、異常電圧が放電検出パターンに回り込む。そのため放電検出パターンが破損し、異常電圧を検出できなくなる。同様にランプ電流制御用パターンも放電灯の出力に電気的に接続しているため、コロナ放電あるいはアーク放電が発生した際に、異常電圧が放電検出パターンに回り込む。そのためパターンが破損し、異常電圧を検出できなくなる。

このように先行文献に示された保護回路では異常放電による異常電圧の検出としては不十分であり、さらに効果的な保護回路が期待されている。本発明の目的は、上記した課題に鑑み、特に異常放電による電圧異常を検出可能な、電圧異常検出回路を備えたＤＣ／ＡＣインバータ基板を提供することにある。

本発明のＤＣ／ＡＣインバータ基板は電圧異常検出回路を備えている。本発明の第１の電圧異常検出回路は、トランスと、ランプに接続するための接続点と、前記トランスの２次側に電気的に接続せずに配置した高圧側検出センサと、前記高圧側検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する高圧用電圧異常検出回路と、前記高圧用電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力とし、トランス出力を停止する制御回路とで構成されたことを特徴とする。

本発明の第２の電圧異常検出回路は、トランスと、ランプに接続するための接続点と、前記接続点に電気的に接続せずに配置した低圧側検出センサと、前記低圧側検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する低圧用電圧異常検出回路と、前記低圧用電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力とし、トランス出力を停止する制御回路とで構成されたことを特徴とする。

本発明の第３の電圧異常検出回路は、トランスと、ランプに接続するための接続点と、前記トランスの２次側に電気的に接続せずに配置した高圧側検出センサと、前記高圧側検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する高圧用電圧異常検出回路と、前記接続点に電気的に接続せずに配置した低圧側検出センサと、前記低圧側検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する低圧用電圧異常検出回路と、前記高圧用電圧異常検出回路からの異常検出信号及び前記高圧用電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力し、この２つの異常検出信号のいずれかによりトランス出力を停止する制御回路とで構成されたことを特徴とする。

本発明の第４の電圧異常検出回路は、トランスと、ランプに接続するための接続点と、前記トランスの２次側と前記接続点の間に配置した高圧低圧兼用検出センサと、前記高圧低圧兼用検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する高圧低圧兼用電圧異常検出回路と、前記高圧低圧兼用電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力とし、トランス出力を停止する制御回路とで構成されたことを特徴とする。

本発明の光源ユニットは、上記した電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板で、前記接続点にランプが接続されることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルを駆動する電気回路と、上記した光源ユニットとを備えたことを特徴とする。

本発明のＤＣ／ＡＣインバータ基板は電圧異常検出回路を備えている。その電圧異常検出回路の高圧側検出センサ、低圧側検出センサ、高圧低圧兼用検出センサのいずれもトランスの２次側または接続点とは電気的に接続せずに配置する。これらの検出センサは、電気的に接続していないため異常放電発生時に過電圧が検出センサ回路に印加されない。そのため破損しないという効果が得られる。

本発明の構成によれば、安定的に異常放電発生時の異常電圧を検出できる電圧異常検出回路を備えたＤＣ／ＡＣインバータ基板が得られる。

本発明のＤＣ／ＡＣインバータ基板の最良の実施形態例について、以下図面を参照して詳細に説明する。

本発明の第１の実施例について、図１〜３、表１〜４を参照して説明する。図１には液晶表示装置バックライトのランプ点灯を制御する電圧異常検出回路図を示す。図２にはＤＣ／ＡＣインバータ基板の外観図を示す。図３には高圧側及び低圧側検出センサの配置位置を示す外観図を示す。表１〜４には、電圧異常検出回路の測定結果をそれぞれ示す。

図１に示す本発明の電圧異常検出回路は、ＤＣからＡＣへ出力変換するトランス１と、液晶用バックライトのランプ８に電圧を供給する高圧側とランプリターン電流が流れる低圧側との２接点を有する接続点２と、トランス１の２次（出力）近傍に設けた導電体の高圧側検出センサ３と、接続点２のランプリターン電流側近傍に設けた導電体の低圧側検出センサ４と、高圧側検出センサ３の出力に接続した高圧用電圧異常検出回路５と、低圧側検出センサ４の出力に接続した低圧用電圧異常検出回路６と、高圧用及び低圧用電圧異常検出回路の２つの出力と接続点２からのランプリターン電流とを入力とする制御回路７にて構成される。接続点２の２つの端子のうちトランス１の２次側からの電圧をランプ８に供給する端子側を高圧側、ランプ８からのランプリターン電流が流れる側を低圧側と呼ぶ。

トランス１の出力の一方の端子は、接続点２の高圧側に、もう一方の端子は接地電圧に接続する。接続点２の一方（高圧側）は、トランス１からの出力に接続され、ランプ８に電圧を供給する。接続点２のもう一方（低圧側）は、ランプ８のリターン側に接続され、さらに制御回路７に接続する。高圧側検出センサ３はトランスの２次（出力）近傍に設けられ、そのセンス電圧を高圧用電圧異常検出回路５に出力する。低圧側検出センサ４は接続点２のランプリターン電流側近傍に設けられ、そのセンス電圧を低圧用電圧異常検出回路６に出力する。制御回路７は高圧用及び低圧用電圧異常検出回路からの２つの出力と接続点２からのランプリターン電流とを入力される。

図２に示すＩＮＶ基板は、トランス１と、接続点２と、高圧側検出センサ３と低圧側検出センサ４と、高圧用電圧異常検出回路５と、低圧用電圧異常検出回路６と、制御回路７とが搭載される。ここでは４組が搭載された例を示しているが、これの組数は必要に応じて増減できる。また図においては高圧用電圧異常検出回路５、低圧用電圧異常検出回路６、制御回路７は省略し、図示していない。ランプ８は、接続点２の２つの端子（高圧側、低圧側）に接続され、トランス１からの高電圧が供給されることで点灯する。

高圧用及び低圧用異常電圧検出回路は、特に限定されないが同一の回路で構成することができる。例えば、それぞれの検出センサからのセンス電圧を、抵抗とダイオードのアノードとに入力する。抵抗の他端子は接地電圧に接続されている。そのセンス電圧は、ダイオードのカソードを経由して、ＨＰＦ（High Pass Filter）に入力される。ＨＰＦの出力と、閾値電圧Ｒｅｆ１とをコンパレータ（比較器）で比較判定し、その比較判定結果を異常検出信号としてフリップフロップに出力する。高圧用及び低圧用異常電圧検出回路で、異常電圧を検知した場合には、それぞれのフリップフロップを経由した異常検出信号により、制御回路７はトランス１の出力を停止させる。

通常動作時には、検出センサからのコンパレータへの入力電圧は４Ｖ程度である。しかしながら、トランス１、ランプ８、ランプケーブル等からのアーク放電もしくはコロナ放電等の異常放電が発生した際には、コンパレータの入力電圧が５〜８Ｖまで上昇する。例えば異常放電の場合には、コンパレータに入力される電圧は、高圧側では６Ｖ、低圧側では５Ｖとなる。この時にコンパレータの基準値（閾値電圧）を４Ｖ以上、例えば４．５Ｖに設定する。異常放電による高電圧が発生した場合には、コンパレータが異常と判断して異常検出信号を制御回路７に出力し、ＩＮＶ基板のトランス出力を停止する。

なお、異常電圧の判断を正確に行うためには閾値電圧Ｒｅｆ１は、通常時の電圧よりもある程度大きくしておけばよく、その電圧値は特に限定されるものではない。本実施例においては、通常時の電圧ばらつきが＋０．２〜０．３Ｖ程度であったため、閾値電圧は通常時の電圧(４Ｖ)に０．５Ｖ加算した値とした。その結果、誤判定の不具合なく、異常を検出することができた。このように、トランス１の２次側近傍に設けた高圧側検出センサ３と、接続点２近傍に設けた低圧側検出センサ４とで電圧を検出する。それぞれの検出センサからのセンス電圧を、高圧用電圧異常検出回路５および低圧用電圧異常検出回路６とで、比較判定する。

例えば、接続点２の接続不良時(半接触状態含む)、ランプ８側でのケーブル断線・ケーブル接触不良で、アーク放電あるいはコロナ放電等の電圧異常が発生する。この場合には、通常より大きな電圧（５〜８Ｖ）が生じ、高圧側及び低圧側検出センサで検知され、高圧用及び低圧用電圧異常検出回路で、異常電圧として判定する。高圧用及び低圧用電圧異常検出回路では通常の電圧（４Ｖ）程度以上の任意の電圧を上方閾値電圧（４．５Ｖ）として設定する。コンパレータは、電圧異常によって大きな電圧が発生した場合は、異常と判断して制御回路７に入力し、ＩＮＶ基板の出力を停止する。

次に高圧側及び低圧側検出センサの配置位置や大きさについて、測定結果に基づいて説明する。これらの検出センサは、導電体により形成する。この検出センサの材質は特に限定されないが、銅またはその合金などの導電体とすることができる。特に、ＩＮＶ基板の配線パターンを形成する導電材料と同じにすることにより、パターン配線費用、形成プロセスの省略化が実現でき、かつ有効な検出感度を得ることが出来る。

図３に、高圧側及び低圧側検出センサの配置位置、大きさを説明するための配置図を示す。高圧側検出センサ３は、トランス１の出力付近に、低圧側検出センサ４は、接続点２付近に配置する。この配置位置はトランス１や接続点２に近接させるほど、両検出センサの検出感度を上げることができる。ここではトランスの幅は２０ｍｍ、接続点の幅５ｍｍ、センサの大きさは幅５ｍｍ、長さ８ｍｍの大きさで、高圧側及び低圧側の接続配線から１ｍｍの間隔（距離）離して配置した。この配置関係において異常放電を発生させ、異常電圧を測定した。表１にトランス１の２次側と高圧側検出センサ３との距離Ｄと、高圧側の異常検出可否及び検出電圧を示す。同様に表２に、接続点２と低圧側検出センサ４との距離Ｄと、低圧側の異常検出可否及び検出電圧を示す。

表１、２に示すように異常放電発生時には、高圧側検出センサもしくは低圧側検出センサで通常電圧よりも高い電圧が検出される。例えば、通常時には、４Ｖ程度の電位が出力されているセンサ出力が、電圧異常時には高圧側または低圧側のセンサ出力が４Ｖ以上の検出電圧を示している。表の異常検出可否欄における○印は安定的に検出可（検出電圧４．５Ｖ以上）、△印はどうにか検出可（検出電圧４〜４．５Ｖ）、Ｘ印は検出不可（検出電圧４Ｖ以下）として判定した。焼損は、センサの位置が近すぎて異常放電が回り込みセンサが焼損したことを示す。

表１の高圧側検出センサにおいては、センサとトランスとの間隔を０．５ｍｍと近接させた場合には、検出する電圧（センス電圧）が大きくなりすぎる。また逆に１６ｍｍと離した場合には、検出電圧が４Ｖとなり、異常判定が困難になる。高圧側検出センサとトランス２次側との最近接距離が１〜１３ｍｍ、より好ましくは１〜1０ｍｍであることが分かる。表２の低圧側検出センサの場合には、センサを０．５ｍｍと接続点に近接させると、検出する電圧が大きくなりすぎる。また逆に１３ｍｍ以上離した場合には、検出電圧が４Ｖとなり異常判定が困難になる。低圧側検出センサと接続点との最近接距離が１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍであることが分かる。

高圧側検出センサとトランス出力とを電気的に接続せずに、高圧側検出センサとトランス出力とを上記の最適距離をもって配置する。そのため、異常放電発生時に過電圧が検出センサ回路にかかることなく、異常電圧が検出可能である。従って高圧側検出センサは、破損することがない。また低圧側検出センサと接続点出力とを電気的に直接接続せずに、低圧側検出センサを接続点出力とを上記の最適距離をもって配置する。そのため、異常放電発生時に過電圧が検出センサ回路にかかることなく、異常電圧が検出可能である。従って低圧側検出センサは、破損することがない。本発明においては、導電体配線により直接に接続することを電気的に接続すると表す。上記したように、例えば高圧側検出センサとトランス出力とを距離をもって配置する場合には、高圧側検出センサとトランス出力とを電気的に接続しないと表記する。

さらにセンサの検出感度を上げるためにはそれぞれの検出センサのサイズを、測定した。高圧側検出センサ３の幅（Ｗ）と、高圧側の異常検出結果及び検出電圧を表３に示す。同様に低圧側検出センサ４の幅（Ｗ）と、低圧側の異常検出可否及び検出電圧を表４に示す。このときトランス又は接続点との距離は４ｍｍとし、その他特記しない寸法は表１、２と同じである。

表３に示す高圧側検出センサの場合には、センサの幅が１ｍｍの場合には検出電圧４Ｖであり、異常検出ができない。しかしセンサの幅を３ｍｍ以上の大きさとすることで検出可能となる。センサの幅が５ｍｍ以上の場合の異常電圧は一定値を示している。従って高圧側検出センサの幅は、３ｍｍ以上が好ましい。

表４に示す低圧側検出センサの場合には、センサの幅が１ｍｍの場合には検出電圧４Ｖであり、異常検出ができない。センサの幅が３ｍｍの場合にも検出電圧４.２Ｖであり、どうにか検出可能であるが安定的な異常検出ではない。センサの幅を５ｍｍ以上の大きさとすることで安定して検出可能となる。センサの幅が８ｍｍ以上の場合の異常電圧は一定値を示している。従って低圧側検出センサの幅は、５ｍｍ以上が好ましい。

センサの幅は１０ｍｍまでの測定であるが、高圧側検出センサの幅は近接させるトランスの幅、低圧側検出センサの幅は接点の幅と同等程度以上とすることが、さらに好ましいと考えられる。このとき高圧側及び低圧側検出センサの幅の上限は特に限定されない。しかし、大きくすれば基板のサイズが大きくなることから、基板サイズを大きく影響しない程度が好ましい。例えば高圧側及び低圧側検出センサの幅の上限は５０ｍｍ以下、あるいはトランスの幅の３倍以下程度が好ましい。このようにセンサの大きさは小さく、その配置位置の許容範囲が大きいことから、ＩＮＶ基板への部品搭載への影響は少ない。そのためセンサは、ＩＮＶ基板サイズに影響を及ぼすことなく、配置可能である。さらに後述するようにセンサをＩＮＶ基板の裏面に配置する場合には、センサ配置の自由度はますます大きくなる。

ＩＮＶ基板とランプとの接続方法は、従来からの半田等による電気的接続方法を用いることができる。またランプと接続する接続点をコネクタで構成することもできる。近年のランプとランプを駆動させるＩＮＶ基板の構成は、ランプ交換性や作業性を考慮してコネクタが用いられつつある。コネクタを用いた場合、振動その他のことを原因としてコネクタが半分抜けかかったような電気的半接触状態（接続が不十分な状態）が出現し、放電が発生する。この放電による異常電圧に対し、適用できる。

さらに、実施例の高圧側検出センサと、低圧側検出センサの少なくともひとつはトランス及び接続点が搭載された基板面（表面）の反対面（裏面）に設けることができる。検出センサを裏面に設けることで、表面側の回路配置に影響されずに自由な位置に検出センサを設置できる利点がある。通常、ＩＮＶ基板の裏面には回路は配置されない。ゆえに、検出センサを裏面に設置すれば配線とのショートなどを考慮することなくある程度の自由度を持った配置を実現できる。また、電圧異常検出感度を向上させるには、高圧用電圧異常検出回路、低圧用電圧異常検出回路を、ＩＮＶ基板を挟んで、その反対面にトランス及び接続点を位置させることで実現できる。このとき検出センサの一部は、ＩＮＶ基板を挟んでトランスまたは接続点とオーバラップさせる。

また実施例においては、高圧側検出センサと高圧用電圧異常検出回路、低圧側検出センサと低圧用電圧異常検出回路の両方を設けている。しかし、片方の高圧側検出センサと高圧用電圧異常検出回路のみ、あるいは低圧側検出センサと低圧用電圧異常検出回路のみとすることもできる。しかし、高圧側及び低圧側の両方に設けることがより好ましい。

本実施例のＩＮＶ基板は、基板の異常接続によるコロナ放電あるいはアーク放電時の電圧異常を、高圧側と低圧側を共に感度良く電圧監視する検出機構を備えている。検出機構は、検出部（センサ）と演算回路部からなる。検出部は高圧側検出センサ、低圧側検出センサであり、演算回路部は高圧用電圧異常検出回路、低圧用電圧異常検出回路である。特に検出部（センサ）の配置位置を、トランス出力あるいはランプ接続点とは電気的に接続せずにそれぞれの近傍に配置する。それぞれを近傍に配置することにより、過電圧による破損がなく、電圧異常等を感度良く検出することができる。さらに、演算回路部は入力されたセンス電圧と閾値電圧とを比較し、異常検出信号を出力し、トランスの出力を停止させることでＩＮＶ基板の破損を防止できる。本実施例によれば異常放電を感度良く検出できるＤＣ／ＡＣインバータ基板が得られる。

本発明の第２実施例について、図４を参照して説明する。図４には、第２実施例の液晶表示装置バックライトのランプ点灯を制御する電圧異常検出回路図を示す。実施例１の電圧異常検出回路は放電の異常高電圧を検出する実施例であるが、本実施例２はさらに電流低下異常を検出するための電流低下用電圧異常検出回路を付加した実施例である。また実施例１と同じ回路部品は同一符号とし、その説明を省略する。

図４に示す第２の電圧異常検出回路は、実施例１の回路にさらに接続点２のランプリターン電流側（低圧側）と制御回路７との間に、電流低下用電圧異常検出回路を設けている。電流低下用電圧異常検出回路は電流電圧変換回路９と電流検出回路１０から構成する。電流電圧変換回路９は、ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１から構成する。接続点２の低圧側に、抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ１のアノードとを接続する。抵抗Ｒ１の他端は接地電圧に接続する。ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２およびダイオードＤ２のカソードに接続する。コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２の他端はそれぞれ接地電圧に接続する。ダイオードＤ２のアノードは電流検出回路１０のコンパレータ入力に接続する。電流電圧変換回路９は、ランプ８のランプリターン電流を電圧に変換し、電流検出回路１０に出力する。

電流検出回路１０は、電流電圧変換回路９からの出力と、閾値電圧Ｒｅｆ２とを比較判定する。電流電圧変換回路９からの出力が閾値電圧Ｒｅｆ２よりも小さい場合に異常検出信号を制御回路７に出力する。制御回路７は、電流電検出回路１０からの異常検出信号によりＩＮＶ基板のトランス出力を停止する。例えば、ランプの劣化やランプ故障の場合には、ランプの出力電流が少なくなる。ランプリターン電流が小さくなる電流低下異常を、電流電圧変換回路９と、電流検出回路１０により検出し、異常検出信号を出力する。制御回路７は、入力された異常検出信号により、ＩＮＶ基板のトランス出力を停止する。

本実施例においては、高圧側検出センサ３と高圧用電圧異常検出回路５及び低圧側検出センサ４と低圧用電圧異常検出回路６により異常放電発生時の過電圧を検出する。さらに電流電圧変換回路９と電流検出回路１０から構成された電流低下用電圧異常検出回路を設けることで、ランプ電流が小さい場合の電流低下異常を検出することができる。このように異常放電及び電流低下異常を検出できる電圧異常検出回路を備えたＤＣ／ＡＣインバータ基板が得られる。

本発明の実施例３として、図５、６、及び表５、６を参照して説明する。本実施例は、実施例１、２の高圧用電圧異常検出回路及び低圧用電圧異常検出回路を共用とし、１つの高圧低圧兼用電圧異常検出回路とした実施例である。さらに高圧側検出センサ及び低圧側検出センサを共用とし、１つの高圧低圧兼用検出センサすることもできる。図５に高圧低圧兼用電圧異常検出回路図を示す。図６には、高圧低圧兼用検出センサの配置位置を示す外観図を示す。表５、６には、電圧異常検出回路の測定結果をそれぞれ示す。また実施例１、２と同じ回路部品は同一符号とし、その説明を省略する。

図５に示す電圧異常検出回路は、実施例１及び２の高圧用電圧異常検出回路５及び低圧用電圧異常検出回路６を１つの高圧低圧兼用電圧異常検出回路２１として構成する。電圧異常検出回路が１つであり、高圧側検出センサ３及び低圧側検出センサ４からの出力は、ともに高圧低圧兼用電圧異常検出回路２１に共通に入力される。

高圧低圧兼用異常電圧検出回路２１は、高圧側検出センサ３及び低圧側検出センサ４からのセンス電圧を、ダイオードのアノードと抵抗とに入力する。抵抗の他端は接地電圧に接続される。そのセンス電圧を、ダイオードのカソードを経由してＨＰＦに入力する。そのＨＰＦの出力と、閾値電圧Ｒｅｆ１とをコンパレータ（比較器）で比較判定し、その比較判定結果をフリップフロップに出力する。高圧低圧兼用異常電圧検出回路２１で、異常電圧を検知した場合には、フリップフロップからの信号により、制御回路７はトランス１の出力を停止する。高圧低圧兼用異常電圧検出回路２１の構成は、入力するセンス電圧が異なるだけで、高圧用異常電圧検出回路５及び低圧用異常電圧検出回路６と同じである。

通常動作時には、コンパレータの入力電圧は４Ｖ程度である。しかしながら、トランス１、ランプ８、ランプケーブル等からのアーク放電もしくはコロナ放電のような異常放電が発生した際には、コンパレータの入力電圧が５〜８Ｖまで上昇する。例えばコンパレータの入力電圧は、５Ｖとなる。この時にコンパレータの基準値（閾値電圧）を４Ｖ以上、例えば４．５Ｖに設定しておけば、コンパレータが異常と判断して制御回路７に出力する。制御回路７は、コンパレータからの異常検出信号により、ＩＮＶ基板のトランス出力を停止することができる。

さらに高圧側及び低圧側検出センサの２つを共用とし、１つの高圧低圧兼用検出センサ２２とすることができる。図６に高圧低圧兼用検出センサ２２の配置位置を示す外観図を示す。高圧低圧兼用検出センサ２２は、トランス１からの出力配線（高圧側）と、ランプからのランプリターン電流配線（低圧側）の近傍に配置する。図６においては、高圧側と低圧側の配線上をオーバラップした検出センサを設けている。しかし、これらは特に限定されるものではなく、ＩＮＶ基板の表面に回路素子を搭載し、反対の裏面側に検出センサを設けることができる。

図６の高圧低圧兼用検出センサ２２の配置位置と、そのときの検出可否と検出電圧の測定結果を表５，６に示す。トランス１の幅２０ｍｍ、接続点２の幅は５ｍｍである。表５には、高圧低圧兼用検出センサ２２の大きさとして、幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍとしたときのトランス１との距離（Ａ）、接続点２との距離（Ｂ）における検出可否と、検出電圧の測定結果を示す。また表６には、高圧低圧兼用検出センサ２２とトランス１との距離（Ａ）、接続点２との距離（Ｂ）は等しく４ｍｍ、高圧低圧兼用検出センサ２２の長さ１０ｍｍである。高圧低圧兼用検出センサ２２の幅（Ｗ）と検出可否と、検出電圧の測定結果を示す。

表５の測定結果によれば、高圧低圧兼用検出センサとトランス２次側との距離（Ａ）は１〜１３ｍｍが好ましく、さらに１〜１０ｍｍがより好ましい。また高圧低圧兼用検出センサと接続点との最近接距離（Ｂ）は１〜１０ｍｍ好ましく、さらに１〜７ｍｍがより好ましい。さらに表６の測定結果によれば、高圧低圧兼用検出センサの幅は３ｍｍ以上の幅が好ましく、さらに高圧低圧兼用検出センサの幅が５ｍｍ以上の幅がより好ましい。またその上限は特に限定されない。しかし、大きくすれば基板のサイズが大きくなることから、基板サイズを大きくしない程度が好ましい。例えば高圧側及び低圧側検出センサの幅の上限は５０ｍｍ以下、あるいはトランスの幅の３倍以下程度が好ましい。

本実施例においては、電圧異常検出回路の高圧用及び低圧用電圧異常検出回路を共用とし、１つの高圧低圧兼用電圧異常検出回路とする。さらに高圧側及び低圧側検出センサを共用し、１つの高圧低圧兼用検出センサとする。このようにひとつの検出回路、センサで共用とし、回路を削減することが可能となる。検出回路を共用化することで、配線の断線、回路の故障等の危険性を回避し、省スペース化によるＩＮＶ基板の小型化、更には製造上の歩留りなどの面で優位である。異常放電及びランプ電流が小さい異常を検出でき、小型化、ローコストのＤＣ／ＡＣインバータ基板が得られる。

本発明は、液晶用バックライトのランプ点灯を制御するためのＤＣ／ＡＣインバータ基板に関し、特に電圧異常を検出可能な、電圧異常検出回路を備えたＤＣ／ＡＣインバータ基板を提供するものである。本発明の電圧異常検出機構は、基板接続点の半接触状態時に発生するコロナ放電あるいはアーク放電等の高電圧異常を感度良く電圧監視できる。

電圧異常の検出は、検出部（センサ）と電圧異常検出回路により検出する。特に検出部（センサ）の配置位置を、トランスの２次側またはランプ接続点に電気的に接続せずにそれぞれの近傍に配置することにより、電圧異常等を感度良く検出することができる。さらに、電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力された制御回路によりトランスの出力を停止させることでＩＮＶ基板の破損を防止することもできる。また、本発明のＤＣ／ＡＣインバータ基板では、高圧側検出センサと低圧側検出センサとを接続すれば、高圧側及び低圧側の電圧異常検出回路を共用できるためインバータ基板を小型化することもできる。

さらに本発明のＤＣ／ＡＣインバータ基板は基板接続点の出力に電流電圧変換回路と検出回路を備えることで、ランプからの出力電流が少ない電流低下異常を検出することができる。接続点から出力された電流値を電流電圧変換回路にて電圧値に変換し、変換された電圧値を検出回路のコンパレータ（比較器）で演算することで、電流低下異常についても感度良く検出することができる。異常放電及びランプ電流が小さい異常を検出でき、小型化、ローコストのＤＣ／ＡＣインバータ基板が得られる。

本発明によれば、電圧異常を検出可能な、電圧異常検出回路を備えたＤＣ／ＡＣインバータ基板が得られる。また上述した電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板の接続点にランプが接続されることで光源ユニットが得られる。さらにこの光源ユニットと、液晶パネルと、液晶パネルを駆動する電気回路とで構成することで液晶表示装置が得られる。

以上実施例について詳述したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができ、これらの変更例も本願に含まれることはいうまでもない。

本発明における第１実施例の電圧異常検出回路図である。 本発明におけるＤＣ／ＡＣインバータ基板の外観図である。 高圧側及び低圧側検出センサの配置位置を示す外観図である。 本発明における第２実施例の電圧異常検出回路図である。 本発明における第３実施例の電圧異常検出回路図である。 高圧低圧兼用検出センサの配置位置を示す外観図を示す。 ＤＣ／ＡＣインバータ基板の外観図である。 特許文献１における放電灯点灯回路図である。

符号の説明

１ トランス
２ 接続点
３ 高圧側検出センサ
４ 低圧側検出センサ
５ 高圧用電圧異常検出回路
６ 低圧用電圧異常検出回路データ回路
７ 制御回路
８ ランプ
９ 電流電圧変換回路
１０ 電流検出回路
１１ 入力コネクタ
１２ 出力コネクタ
１３ トランス
１４ 過電流ヒューズ
１５ 温度ヒューズ
１６ 管電流検出回路
２１ 高圧低圧兼用電圧異常検出回路
２２ 高圧低圧兼用検出センサ
５１ 放電灯点灯回路
５２ 入力電圧ライン
５３ 制御回路
５４ トランス駆動回路
５５ トランス
５６ 放電灯
５７ 電流電圧変換回路
５８ ランプ電流制御用パターン
５９ 過電流検出ダイオード
６０ 放電検出ダイオード
６１ 放電検出用パターン
６２ 放電検出ダイオード
６３ 積分回路
６４ 積分抵抗
６５ 積分コンデンサ

Claims (29)

1. トランスと、ランプに接続するための接続点と、前記トランスの２次側に電気的に接続せずに配置した高圧側検出センサと、前記高圧側検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する高圧用電圧異常検出回路と、前記高圧用電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力とし、トランス出力を停止する制御回路とから構成された電圧異常検出回路を設けたことを特徴とする電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
2. 前記高圧側検出センサが、前記トランスの２次側と電気的に接続されずに、そのトランス近傍に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
3. トランスと、ランプに接続するための接続点と、前記接続点に電気的に接続せずに配置した低圧側検出センサと、前記低圧側検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する低圧用電圧異常検出回路と、前記低圧用電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力とし、トランス出力を停止する制御回路とから構成された電圧異常検出回路を設けたことを特徴とする電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
4. 前記低圧側検出センサが、前記接続点と電気的に接続せず前記接続点のうちランプリターン電流側の接続点近傍に配置したことを特徴とする請求項３に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
5. トランスと、ランプに接続するための接続点と、前記トランスの２次側に電気的に接続せずに配置した高圧側検出センサと、前記高圧側検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する高圧用電圧異常検出回路と、前記接続点に電気的に接続せずに配置した低圧側検出センサと、前記低圧側検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する低圧用電圧異常検出回路と、前記高圧用電圧異常検出回路からの異常検出信号及び前記高圧用電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力し、この２つの異常検出信号のいずれかによりトランス出力を停止する制御回路とから構成された電圧異常検出回路を設けたことを特徴とする電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
6. 前記高圧側検出センサの配置位置が前記低圧側検出センサの配置位置と比較してトランス近傍に配置され、前記低圧側検出センサの配置位置が前記高圧側検出センサの配置位置と比較して接続点近傍に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
7. 前記高圧側検出センサと前記低圧側検出センサとを電気的に接続し、前記高圧用電圧異常検出回路と前記低圧用電圧異常検出回路とを共用とし、１つの高圧低圧兼用電圧異常検出回路としたことを特徴とする請求項５または６に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
8. 前記高圧側検出センサと前記トランスの２次側との最近接距離が１〜１３ｍｍ、より好ましくは１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１、２、５〜７のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
9. 前記低圧側検出センサと前記接続点との最近接距離が１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍであることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
10. 前記高圧側検出センサと前記トランスの２次側の最近接距離が１〜１３ｍｍ、前記低圧側検出センサと前記接続点の最近接距離が１〜１０ｍｍであり、より好ましくは前記高圧側検出センサと前記トランスの２次側の最近接距離が１〜１０ｍｍ、前記低圧側検出センサと前記接続点の最近接距離が１〜７ｍｍであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
11. 前記高圧側検出センサの幅が３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１、２、５〜８、１０のいずれかにに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
12. 前記高圧側検出センサの幅が前記トランスの幅以上であることを特徴とする請求項１、２、５〜８、１０のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
13. 前記低圧側検出センサの幅が３ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３〜７、９、１０のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
14. 前記低圧側検出センサの幅が前記接続点の幅以上であることを特徴とする請求項３〜７、９、１０に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
15. 前記高圧側検出センサの幅が３ｍｍ以上であり、前記低圧側検出センサの幅が３ｍｍ以上、より好ましくは前記高圧側検出センサの幅が３ｍｍ以上であり、前記低圧側検出センサの幅が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５〜７、１０のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
16. 前記高圧側検出センサの幅がトランスの幅以上であり、前記低圧側検出センサの幅が接続点の幅以上であることを特徴とする請求項５〜７、１０のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
17. 前記高圧側検出センサまたは前記低圧側検出センサのうち少なくともどちらかひとつは、前記トランス及び前記接続点が搭載された基板面の反対面に設けたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
18. 前記基板反対面に設けられた高圧側検出センサおよび低圧側検出センサは、基板を挟んで少なくともその一部が前記トランスまたは前記接続点とオーバラップするように設けたことを特徴とする請求項１７に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
19. トランスと、ランプに接続するための接続点と、前記トランスの２次側と前記接続点の間に配置した高圧低圧兼用検出センサと、前記高圧低圧兼用検出センサからのセンス電圧を入力とし、このセンス電圧が設定値以上の場合には異常検出信号を出力する高圧低圧兼用電圧異常検出回路と、前記高圧低圧兼用電圧異常検出回路からの異常検出信号を入力とし、トランス出力を停止する制御回路とで構成された電圧異常検出回路を設けたことを特徴とする電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
20. 前記高圧低圧兼用検出センサと前記トランスの２次側との最近接距離が１〜１３ｍｍ、前記高圧低圧兼用検出センサと前記接続点との最近接距離が１〜１０ｍｍ、より好ましくは前記高圧低圧兼用検出センサと前記トランスの２次側との最近接距離が１〜１０ｍｍ、前記高圧低圧兼用検出センサと前記接続点との最近接距離が１〜７ｍｍであることを特徴とする請求項１９に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
21. 前記高圧低圧兼用検出センサの幅が３ｍｍ以上、より好ましくは前記高圧低圧兼用検出センサの幅が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１９または２０に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
22. 前記高圧低圧兼用検出センサが、前記トランス及び前記接続点が搭載された基板面の反対面に設けたことを特徴とする請求項１９に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
23. 前記基板反対面に設けられた高圧低圧兼用検出センサは、基板を挟んで少なくともその一部は前記トランスおよび前記接続点とオーバラップするように設けたことを特徴とする請求項２２に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
24. 前記高圧側検出センサ、前記低圧側検出センサあるいは前記高圧低圧兼用検出センサのうち少なくとも何れかを基板内の接続配線と同じ導電材料で形成することを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
25. 前記導電材料が銅またはその合金であることを特徴とする請求項２４に記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
26. 前記接続点のうちのランプリターン電流側の接続点に接続され、抵抗とコンデンサとダイオードから構成された電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路の出力に接続された電流検出回路とをさらに備え、前記電流電圧変換回路の出力が設定値以下の場合には、前記電流検出回路は異常検出信号を前記制御回路出力することを特徴とする請求項1〜２５のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板。
27. 請求項１〜２６のいずれかに記載の電圧異常検出回路を備えたＤＣ/ＡＣインバータ基板において、前記接続点にランプが接続されることを特徴とする光源ユニット。
28. 前記ランプが冷陰極管（ＣＣＦＬ）またはＬＥＤであることを特徴とする請求項２７に記載の光源ユニット。
29. 液晶パネルと、液晶パネルを駆動する電気回路と、請求項２８に記載の光源ユニットとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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