JP2009224062A - 放電管点灯装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】放電管の両端に逆位相の電圧を出力でき、簡単な構成で且つ安価な放電管点灯装置。
【解決手段】1枚の基板に搭載され、直流を交流に変換し放電管3の両端に逆位相の電圧を出力して放電管を点灯させる放電管点灯装置であって、一次巻線Pと二次巻線Sとを有するトランスTa,Tbと共振リアクトルL1,L2と共振コンデンサC9a,C4a,C9b,C4bとを有しその出力に放電管が接続され放電管の両端に逆位相の電圧を出力する2つの共振回路15,16を有し、2つの共振回路の共振特性が一致するように、共振回路から放電管までの高圧出力配線の長さの差に基づく浮遊容量Cs1,Cs2の値に応じて2つの共振回路の共振リアクトルの値に差を持たせる。
【選択図】図2

Description

本発明は、放電管の点灯、特に冷陰極管(CCFL)を用いた液晶表示機器等に使用される放電管点灯装置に関する。
ストレート型の放電管の両端に、逆位相の電圧を印加して放電管を点灯させる放電管点灯装置としては、特許文献1に記載されたものが知られている。この放電管点灯装置は、マスタ点灯装置から出力される電圧とスレーブ点灯装置から出力される電圧とを逆位相で、ストレート型の放電管の両端に印加することで、放電管を点灯させる。
図5は従来のこの種の放電管点灯装置の構成図である。図6は図5に示す放電管点灯装置の回路図である。
図5において、パネル裏面1の中央部には、電源部11aが設けられ、この電源部11aの左側にはインバータからなるマスタ点灯装置12aが配置され、電源部11aの右側にはインバータからなるスレーブ点灯装置12bが配置されている。電源部11aは、電源電圧Vccをマスタ点灯装置12aとスレーブ点灯装置12bに供給している。
マスタ点灯装置12aは、コントローラICからなる制御回路13a(13a−1,13a−2)、ブリッジ構成のスイッチ素子としての4つのMOS FETからなるSW MOS群14a、トランスTaを有する共振回路15を有し、共振回路15からの交流電圧を高圧出力配線22aを介して放電管3の一端に電圧を印加する。
スレーブ点灯装置12bは、マスタ点灯装置12aの制御回路13a−1からの信号により動作する制御回路13b、ブリッジ構成のスイッチング素子としての4つのMOSFETからなるSW MOS群14b、トランスTbを有する共振回路16を有し、共振回路16からの交流電圧を高圧出力配線22bを介して放電管3の他端に電圧を印加する。
SW MOS群14a,14bは、ブリッジ構成のスイッチング素子としての4つのMOSFETからなり、P型FETQp1とN型FETQn1との直列回路とP型FETQp2とN型FETQn2との直列回路とからなる。
制御回路13a−1は、トランスTaの二次巻線Sの電圧をダイオードで整流した電圧及びトランスTbの二次巻線Sの電圧をダイオードで整流した電圧と基準電圧とを比較し、誤差電圧を求め、この誤差電圧と三角波信号とを比較し、誤差電圧に応じたパルス幅を有するパルス信号を生成して制御回路13a−2に出力するとともに、端子17a,17b及び信号線18を介して制御回路13bに出力する。
制御回路13a−2,13bは、制御回路13a−1からのパルス信号に基づき第1乃至第4ドライブ信号を生成し、第1乃至第4ドライブ信号をP型FETQp1,N型FETQn1,P型FETQp2,N型FETQn2に印加し、P型FETQp1とN型FETQn2が同時にオンする期間と、P型FETQp2とN型FETQn1が同時にオンする期間とを交互に形成して、トランスTa,Tbの一次巻線Pに交流電圧を生成する。
トランスTbは、トランスTaの極性に対して逆極性となっているため、マスタ点灯装置12aから出力される電圧とスレーブ点灯装置12bから出力される電圧とを逆位相で、放電管3の両端に印加でき、放電管を点灯させることができる。
特開2006−221985号公報
しかしながら、特許文献1に記載された放電管点灯装置では、第1の基板に実装されたマスタ点灯装置12aと第2の基板に実装されたスレーブ点灯装置12bとが放電管3の両端近傍に配置されている。即ち、2つの点灯装置が2つの基板から構成されるため、放電管点灯装置が高価になってしまう。
本発明は、放電管の両端に逆位相の電圧を出力でき、簡単な構成で且つ安価な放電管点灯装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、1枚の基板に搭載され、直流を交流に変換し放電管の両端に逆位相の電圧を出力して放電管を点灯させる放電管点灯装置であって、一次巻線と二次巻線とを有するトランスと共振リアクトルと共振コンデンサとを有しその出力に前記放電管が接続され前記放電管の両端に逆位相の電圧を出力する2つの共振回路を有し、前記2つの共振回路の共振特性が一致するように、前記共振回路から前記放電管までの高圧出力配線の長さの差に基づく浮遊容量の値に応じて、前記2つの共振回路の前記共振リアクトルの値に差を持たせることを特徴とする。
請求項2の発明は、1枚の基板に搭載され、直流を交流に変換し放電管の両端に逆位相の電圧を出力して放電管を点灯させる放電管点灯装置であって、一次巻線と二次巻線とを有するトランスと共振リアクトルと共振コンデンサとを有しその出力に前記放電管が接続され前記放電管の両端に逆位相の電圧を出力する2つの共振回路を有し、前記2つの共振回路の共振特性が一致するように、前記共振回路から前記放電管までの高圧出力配線の長さの差に基づく浮遊容量の値に応じて、前記2つの共振回路の前記共振コンデンサの値に差を持たせることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2記載の放電管点灯装置において、前記共振コンデンサは、前記基板の表側の導体パターンと前記基板の裏側の導体パターンとで形成されるコンデンサを含むことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3記載の放電管点灯装置において、前記高圧出力配線は、前記コンデンサを含むフレキシブル基板からなることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の放電管点灯装置において、前記共振回路の共振特性は、前記共振リアクトルと前記共振コンデンサと前記浮遊容量とにより決定される共振周波数であることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の放電管点灯装置において、前記共振リアクトルは、前記トランスの一次巻線及び二次巻線間のリーケージインダクタンスからなることを特徴とする。
本発明によれば、放電管点灯装置を1枚の基板に搭載し、2つの共振回路の共振特性が一致するように、共振回路から放電管までの高圧出力配線の長さの差に基づく浮遊容量の値に応じて、2つの共振回路の共振リアクトル又は共振コンデンサの値に差を持たせたので、放電管の両端に逆位相の電圧を出力でき、簡単な構成で且つ安価な放電管点灯装置を提供できる。
以下、本発明の放電管点灯装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の放電管点灯装置は、パネル裏面の左右いずれかの一方に(放電管の一端に)配置された1枚の基板に搭載することで、放電管の両端に逆位相の電圧を出力でき、簡単な構成で且つ安価にすることを特徴とする。
図1は本発明の実施例1の放電管点灯装置の構成図である。図2は本発明の施例1の放電管点灯装置の回路図である。
図1において、パネル裏面1の中央部には、電源部11が設けられ、この電源部11の左側にはインバータからなる放電管点灯装置を実装した1枚の基板12が配置されている。電源部11は、電源電圧Vccを基板12上の放電管点灯装置に供給している。
放電管点灯装置は、コントローラICからなる制御回路13(13−1,13−2)、SW MOS群14、トランスTaを有する共振回路15、トランスTbを有する共振回路16を有し、共振回路15からの交流電圧を高圧出力配線21aを介して放電管3の一端に電圧を印加し、共振回路16からの交流電圧を高圧出力配線21bを介して放電管3の他端に電圧を印加する。放電管3は、CCFLからなる。
SW MOS群14は、ブリッジ構成のスイッチング素子としての4つのMOSFETからなる。電源電圧Vccとグランドとの間には、ハイサイドのP型FETQp1とローサイドのN型FETQn1との直列回路が接続されている。電源電圧Vccとグランドとの間には、ハイサイドのP型FETQp2とローサイドのN型FETQn1との直列回路が接続されている。
P型FETQp1とN型FETQn1との接続点とP型FETQp2とN型FETQn2との接続点との間には、コンデンサC3aとトランスTaの一次巻線Pとの直列回路が接続されている。コンデンサC3aとトランスTaの一次巻線Pとの直列回路には、コンデンサC3bとトランスTbの一次巻線Pとの直列回路が並列に接続されている。トランスTaの一次巻線Pの巻き始めにコンデンサC3aが接続され、トランスTbの一次巻線Pの巻き終わりにコンデンサC3bが接続されている。
P型FETQp1,Qp2のソースに電源電圧Vccが供給され、P型FETQp1のゲートは制御回路部13−2のHDRV1端子に接続され、P型FETQp2のゲートは制御回路部13−2のHDRV2端子に接続されている。N型FETQn1のゲートは制御回路部13−2のLDRV1端子に接続され、N型FETQn2のゲートは制御回路部13−2のLDRV2端子に接続されている。
トランスTaの二次巻線Sの一端は高圧出力配線21aを介して放電管3の一方の電極に接続されている。なお、共振リアクトルL1はトランスTaのリーケージインダクタンス成分を示している。トランスTaの二次巻線Sの他端はダイオードD1aのカソード及びダイオードD2aのアノードに接続される。ダイオードD1a,D2a及び抵抗R3aは、管電流検出回路を構成し、二次巻線Sに流れる電流を検出し、検出された電流に比例した電圧を制御回路13−2の端子FBに出力する。
放電管3の一端とグランドとの間にはコンデンサC9aとコンデンサC4aの直列回路が接続され、コンデンサC9aとコンデンサC4aとの接続点にはダイオードD6aのカソード及びダイオードD7aのアノードに接続される。ダイオードD6a,D7a及び抵抗R10,コンデンサC10は、整流平滑回路を構成し、出力電圧に比例した電圧を検出し、検出された電圧を制御回路部13−2の端子OVPに出力する。コンデンサC9aとコンデンサC4aとは、共振コンデンサを構成する。
また、トランスTbの二次巻線Sの一端は高圧出力配線21bを介して放電管3の他方の電極に接続されている。なお、共振リアクトルL2はトランスTbのリーケージインダクタンス成分を示している。トランスTbの二次巻線Sの他端はダイオードD1bのカソード及びダイオードD2bのアノードに接続される。ダイオードD1b,D2b及び抵抗R3bは、管電流検出回路を構成し、二次巻線Sに流れる電流を検出し、検出された電流に比例した電圧を制御回路部13−1の端子FBに出力する。前記ダイオードD1a,D2a及び抵抗R3aによる管電流検出回路出力と接続する。
放電管3の一端とグランドとの間にはコンデンサC9bとコンデンサC4bの直列回路が接続され、コンデンサC9bとコンデンサC4bとの接続点にはダイオードD6bのカソード及びダイオードD7bのアノードに接続される。ダイオードD6b,D7b及び抵抗R10,コンデンサC10は、整流平滑回路を構成し、出力電圧に比例した電圧を検出し、検出された電圧を制御回路部13−1の端子OVPに出力する。前記ダイオードD6a,D7aによる整流平滑回路の出力と接続し、出力は合成される。コンデンサC9bとコンデンサC4bとは、共振コンデンサを構成する。
制御回路13−1は、トランスTaの二次巻線Sの電圧をダイオードで整流した電圧及びトランスTbの二次巻線Sの電圧をダイオードで整流した電圧と基準電圧とを比較し、誤差電圧を求め、この誤差電圧と三角波信号とを比較し、誤差電圧に応じたパルス幅を有するパルス信号を生成して制御回路13−2に出力する。
制御回路13−2は、制御回路13−1からのパルス信号に基づき第1乃至第4ドライブ信号を生成し、第1乃至第4ドライブ信号をP型FETQp1,N型FETQn1,P型FETQp2,N型FETQn2に印加し、P型FETQp1とN型FETQn2が同時にオンする期間と、P型FETQp2とN型FETQn1が同時にオンする期間とを交互に形成して、トランスTa,Tbの一次巻線Pに交流電圧を生成する。
P型FETQp1のソースとN型FETQn1のドレインとの接続点にコンデンサC3aを介してトランスTaの一次巻線Pの巻き始めが接続され、また、前記接続点にはコンデンサC3bを介してトランスTbの一次巻線Pの巻き終わりが接続されているため、トランスTaとトランスTbとは互いに逆位相の電圧が発生する。このため、共振回路15から出力される電圧と共振回路16から出力される電圧とを逆位相で、放電管3の両端に印加でき、放電管を点灯させることができる。
実施例1では、放電管3の両端に逆位相の電圧を出力するための2つの共振回路15,16の共振特性が一致するように、共振回路15から放電管3の一端までの高圧出力配線21aの長さと共振回路16から放電管3の他端までの高圧出力配線21bの長さとの差に基づく浮遊容量Cs1,Cs2の値に応じて、2つの共振回路15,16の共振リアクトルL1,L2の値に差を持たせることを特徴とする。
ここで、浮遊容量Cs1は、高圧出力配線21aとグランドとの間の容量である。浮遊容量Cs2は、高圧出力配線21bとグランドとの間の容量である。
共振回路の共振特性とは、例えば共振リアクトルL1と共振コンデンサC9a,C4aと浮遊容量Cs1とにより決定される共振周波数f1、共振リアクトルL2と共振コンデンサC9b,C4bと浮遊容量Cs2とにより決定される共振周波数f2である。
具体的には、共振回路15の共振周波数f1は、(1)式で表される。
f1=1/{2π√(L1×(Ca+Cs1)} ‥(1)
共振回路16の共振周波数f2は、(2)式で表される。
f2=1/{2π√(L2×(Cb+Cs2)} ‥(2)
ここで、Ca=(C4a×C9a)/(C4a+C9a)である。Cb=(C4b×C9b)/(C4b+C9b)である。
共振周波数f1と共振周波数f2とを同じ値とするとともに、共振コンデンサCaと共振コンデンサCbとを同じ値とした場合には、共振リアクトルL2の値は、(3)式で表される値に設定すれば良い。
L2=L1×(Ca+Cs1)/(Ca+Cs2) ‥(3)
高圧出力配線21bが長い場合には浮遊容量Cs2は大きく、高圧出力配線21bが短い場合には浮遊容量Cs2は小さい。このため、共振回路15の共振リアクトルL1の値と共振回路16の共振リアクトルL2の値とに差を持たせるには、長い方の高圧出力配線21bの共振リアクトルL2を小さく、短い方の高圧出力配線21aの共振リアクトルL1を大きくすれば良い。
また、上述した共振リアクトルL1,L2の値に差を持たせる方法に代えて、放電管3の両端に逆位相の電圧を出力するための2つの共振回路15,16の共振特性が一致するように、共振回路15から放電管3の一端までの高圧出力配線21aの長さと共振回路16から放電管3の他端までの高圧出力配線21bの長さとの差に基づく浮遊容量Cs1,Cs2の値に応じて、2つの共振回路15,16の共振コンデンサCa,Cbの値に差を持たせても良い。
この場合、共振周波数f1と共振周波数f2とを同じ値とするとともに、共振リアクトルL1と共振リアクトルL2とを同じ値とした場合には、共振コンデンサCbの値は、(4)式で表される値に設定すれば良い。
Cb=Ca+(Cs1−Cs2) ‥(4)
高圧出力配線21bが長い場合には浮遊容量Cs2は大きく、高圧出力配線21bが短い場合には浮遊容量Cs2は小さい。このため、共振回路15の共振コンデンサCaの値と共振回路16の共振コンデンサCbの値とに差を持たせるには、共振コンデンサCbを小さく、共振コンデンサCaを大きくすれば良い。
このように実施例1の放電管店頭装置によれば、放電管点灯装置を1枚の基板12に搭載し、2つの共振回路15,16の共振特性が一致するように、共振回路15,16から放電管3までの高圧出力配線21a,21bの長さの差に基づく浮遊容量Cs1,Cs2の値に応じて、2つの共振回路15,16の共振リアクトルL1,L2又は共振コンデンサCa,Cbの値に差を持たせたので、放電管3の両端に逆位相の電圧を正確に出力でき、簡単な構成で且つ安価な放電管点灯装置を提供できる。
図3は本発明の実施例2の放電管点灯装置の共振回路から放電管までの高圧出力配線用基板の例1を示す図である。
高圧出力配線21a,21bは、図3(a)に示すように、折り曲げ自在なフレキシブルプリント基板21からなる。このフレキシブルプリント基板21は、図3(b)の断面図(図3(a)の点線部分の断面図)に示すように、ベース(基板)32と、ベース32の表側の導体パターン33aと、ベース32の裏側の導体パターン33bと、導体パターン33a,33bを覆うカバー31a,31bとからなる。
ベース32の表側の導体パターン33aとベース32の裏側の導体パターン33bとで、コンデンサCcが形成されている。このコンデンサCcを、実施例1の共振コンデンサCa,Cbとして用いることもできる。
図4は本発明の実施例2の放電管点灯装置の共振回路から放電管までの高圧出力配線用基板の例2を示す図である。
図4に示す例2では、図4(a)に示すように、トランスTaとトランスTbとを実装する基板42には、各トランスTa,Tb毎に、表側に略正方形の導体パターン43aが設けられ、裏側に略正方形の導体パターン43bが設けられている。図示していないが、トランスTa,Tbの出力線は、一方の導体パターン(例えば導体パターン43a)に接続されている。
基板42の表側の導体パターン43aと基板42の裏側の導体パターン43bとで、コンデンサが形成されている。このコンデンサを、実施例1の共振コンデンサCa,Cbとして用いることもできる。
なお、本発明は、実施例1及び実施例2の放電管点灯装置に限定されるものではない。実施例1及び実施例2では、放電管3としてCCFLを例示したが、放電管は、CCFLに限定されることなく、並列接続されたEEFL(External Electrode Fluorescent Lamp、外部電極蛍光ランプ)であっても良い。
また、本発明は、図示はしないが、CCFLの両端に直列にコンデンサを接続した等価EEFL等を用いても良い。さらに、負荷が正インピーダンス特性を示す放電管である場合には、これら複数の放電管を並列に接続したものを、まとめて1つの放電管と見なしても良い。
本発明の実施例1の放電管点灯装置の構成図である。 本発明の実施例1の放電管点灯装置の回路図である。 本発明の実施例2の放電管点灯装置の共振回路から放電管までの高圧出力配線用基板の例1を示す図である。 本発明の実施例2の放電管点灯装置の共振回路から放電管までの高圧出力配線用基板の例2を示す図である。 従来のこの種の放電管点灯装置の構成図である。 図5に示す従来の放電管点灯装置の回路図である。
符号の説明
1 パネル裏面
3 放電管
11,11a 電源部
12,42 基板
12a マスタ点灯装置
12b スレーブ点灯装置
13−1,13−2,13a−1,13a−2,13b−1 制御回路
14,14a,14b SW MOS群
15,16 共振回路
18 検出信号線
21 フレキシブルプリント基板
21a,21b,22a,22b 高圧出力配線
31a,31b
Ta,Tb トランス
Qp1,Qp2 P型FET
Qn1,Qn2 N型FET

Claims (6)

  1. 1枚の基板に搭載され、直流を交流に変換し放電管の両端に逆位相の電圧を出力して放電管を点灯させる放電管点灯装置であって、
    一次巻線と二次巻線とを有するトランスと共振リアクトルと共振コンデンサとを有しその出力に前記放電管が接続され前記放電管の両端に逆位相の電圧を出力する2つの共振回路を有し、
    前記2つの共振回路の共振特性が一致するように、前記共振回路から前記放電管までの高圧出力配線の長さの差に基づく浮遊容量の値に応じて、前記2つの共振回路の前記共振リアクトルの値に差を持たせることを特徴とする放電管点灯装置。
  2. 1枚の基板に搭載され、直流を交流に変換し放電管の両端に逆位相の電圧を出力して放電管を点灯させる放電管点灯装置であって、
    一次巻線と二次巻線とを有するトランスと共振リアクトルと共振コンデンサとを有しその出力に前記放電管が接続され前記放電管の両端に逆位相の電圧を出力する2つの共振回路を有し、
    前記2つの共振回路の共振特性が一致するように、前記共振回路から前記放電管までの高圧出力配線の長さの差に基づく浮遊容量の値に応じて、前記2つの共振回路の前記共振コンデンサの値に差を持たせることを特徴とする放電管点灯装置。
  3. 前記共振コンデンサは、前記基板の表側の導体パターンと前記基板の裏側の導体パターンとで形成されるコンデンサを含むことを特徴とする請求項2記載の放電管点灯装置。
  4. 前記高圧出力配線は、前記コンデンサを含むフレキシブル基板からなることを特徴とする請求項3記載の放電管点灯装置。
  5. 前記共振回路の共振特性は、前記共振リアクトルと前記共振コンデンサと前記浮遊容量とにより決定される共振周波数であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の放電管点灯装置。
  6. 前記共振リアクトルは、前記トランスの一次巻線及び二次巻線間のリーケージインダクタンスからなることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の放電管点灯装置。
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