JP2011086568A - 冷陰極管点灯装置 - Google Patents

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智宏 杉村
Sadao Morimoto
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Abstract

【課題】安定した点灯状態を保持する冷陰極管点灯装置を提供する。
【解決手段】一次巻線13と第1〜第3の二次巻線14〜16とを有するトランスと、一次巻線に接続した駆動回路11と、第1〜第3の二次巻線に接続した第1、第2の冷陰極管17、18と、この第1、第2の冷陰極管に流れる電流を検出する検出部19と、この検出部からの信号を入力することにより駆動回路を制御する制御回路21とを備え、第1〜第3の二次巻線と第1、第2の冷陰極管との接続は、第1の二次巻線の一方の端部14aを接地して他方の端部14bを第1の冷陰極管の一方の端部17aに接続し、第1の冷陰極管の他方の端部17bを第2の二次巻線の一方の端部15aに接続して他方の端部15bを第2の冷陰極管の一方の端部18aに接続し、第2の冷陰極管の他方の端部18bを第3の二次巻線の一方の端部16aに接続して他方の端部16bを検出部19を介して接地した。
【選択図】図1

Description

本発明は各種ディスプレイ等の電子機器に使用される冷陰極管点灯装置に関するものである。
以下、従来の冷陰極管点灯装置について図面を用いて説明する。図5は従来の放電灯点灯装置の接続図であり、冷陰極管点灯装置は電源1から電力の供給を受ける駆動回路2に接続したトランス3の一次巻線4と、このトランス3の二次巻線5に接続したU字形冷陰極管6とを備えており、二次巻線5とU字形冷陰極管6との間にはカレントトランス7を配置し、このカレントトランス7からの信号を制御回路8へ入力し、この制御回路8からの出力信号を駆動回路2へ入力することで、U字形冷陰極管6の輝度調整を行うよう構成するものであった。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献1、2が知られている。
国際公開第2006/085683号 特開2006−134663号公報
しかしながら、従来の冷陰極管点灯装置では図5に示すように、特にU字形冷陰極管6の両端に対して大きな電位差を与える手段としては、これらを二次巻線5の両端にU字形冷陰極管6の両端を接続する接続方法がとられているが、この場合、二次巻線5とU字形冷陰極管6とを含めたランプ点灯回路9は接地を伴わない状態であることから、ランプ点灯回路9に流れる電流を検出してその状態を駆動回路2へフィードバックするための電流検出が不安定になりやすく、結果としてU字形冷陰極管6の点灯状態も不安定となることでU字形冷陰極管6を適用したディスプレイ(図示せず)の輝度ムラが発生する可能性があるという課題があった。
また同時に、ランプ点灯回路9は絶対値として高電位を有する回路であり、ここに流れる電流を検出して制御回路8へ送るための信号に変換するためのカレントトランス7については高電圧に対処するデバイスであるため、高耐圧や絶縁性をはじめとする信頼性の高い特性を有することが必要となる。そのうえ、このカレントトランス7を実装するための配線パターン(図示せず)についても適切な距離等を得るための実装スペースが必要となることから、ランプ点灯回路9の設計を行ううえで特性面に関する制約や実装面に関する制約が多く存在するという課題があった。
そこで本発明は、安定した点灯状態を保持する冷陰極管点灯装置を提供するものである。
そして、この目的を達成するために、
一次巻線と第1、第2、第3の二次巻線とを有するトランスと、
前記一次巻線に接続した駆動回路と、
前記第1、第2、第3の二次巻線に接続した第1、第2の冷陰極管と、
この第1、第2の冷陰極管に流れる電流を検出する検出部と、
この検出部からの信号を入力することにより前記駆動回路を制御する制御回路部とを備え、
前記第1、第2、第3の二次巻線と前記第1、第2の冷陰極管と前記検出部との接続は、
前記第1の二次巻線の一方の端部を接地して他方の端部を前記第1の冷陰極管の一方の端部に接続し、
前記第1の冷陰極管の他方の端部を前記第2の二次巻線の一方の端部に接続して他方の端部を前記第2の冷陰極管の一方の端部に接続し、
前記第2の冷陰極管の他方の端部を前記第3の二次巻線の一方の端部に接続して他方の端部を前記検出部を介して接地したことを特徴としたものである。
本発明によれば、複数の冷陰極管に逆位相の電位を印加して、これらに流れる電流の検出を二次巻線、接地間において行うことで、安定した電流検出を行い、冷陰極管の輝度ムラの抑制を可能とするものである。
本発明の実施の形態1における冷陰極管点灯装置の接続図 本発明の実施の形態1におけるトランスの上面図 本発明の実施の形態2におけるトランスの上面図 本発明の実施の形態2における冷陰極管点灯装置の接続図 従来の冷陰極管点灯装置の接続図
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における冷陰極管点灯装置の接続図であり、冷陰極管点灯装置は電源10から電力の供給を受ける駆動回路11に接続したトランス12に設けた一次巻線13と、このトランス12に設けた第1の二次巻線14と第2の二次巻線15と第3の二次巻線16とに接続した第1の冷陰極管17と第2の冷陰極管18とを備えている。ここで第1の二次巻線14の一方の端部14aは接地し、他方の端部14bは第1の冷陰極管17の一方の端部17aに接続している。また第1の冷陰極管17の他方の端部17bは第2の二次巻線15の一方の端部15aに接続し、他方の端部15bは第2の冷陰極管18の一方の端部18aに接続している。さらに、第2の冷陰極管18の他方の端部18bは第3の二次巻線16の一方の端部16aに接続し、他方の端部16bは検出部19を介して接地している。
ここで、検出部19から発信する検出信号20は制御回路21へ入力し、検出信号20に応じて制御回路21が発信する制御信号22を駆動回路11へ入力することにより、一次巻線13を通じて第1の二次巻線14と第2の二次巻線15と第3の二次巻線16とに生じる電圧を調整し、第1、第2の冷陰極管17、18の輝度調整を行うようフィードバックの機能を構成している。
この構成によれば、第1、第2の冷陰極管17、18には逆位相の電位を印加して大きな電位差を存在させたうえで、そこに流れる電流の検出を第3の二次巻線16と接地部23との間で行うことで、安定した電流検出が可能となり、これを利用した調整によって冷陰極管の輝度ムラや輝度変化の抑制を可能とするものである。
ここで第1、第2の冷陰極管17、18の点灯状態においては例えば、第1の二次巻線14の一方の端部14aは接地していることから電位は0となり、これに対して他方の端部14bの電位は(+)Vとなる。また、第2の二次巻線15の一方の端部15aの電位は(−)Vとなり、他方の端部15bの電位は(+)Vとなる。第3の二次巻線16については、第1の二次巻線14の場合とほぼ対称な状態の、一方の端部16aの電位は(+)Vとなり、他方の端部16bの電位は(+)Vや(−)Vに比較して非常に0に近い低電位の状態となる。よって、第1の冷陰極管17の一方の端部17aには(+)V電位が、他方の端部17bには(−)V電位が加わり、同様に第2の冷陰極管18の一方の端部18aには(+)V電位が、他方の端部18bには(−)V電位が加わることとなる。これにより第1、第2の冷陰極管17、18の両端には逆位相の電位が存在するため、第1、第2の冷陰極管17、18がU字形放電管のように、大きな放電電圧を必要とする冷陰極管であっても、十分な放電電圧を得ることができる。
これと同時に、第2の二次巻線15は何れの端部15a、15bも接地されずにフローティング状態となっている。そして上記のように、両側の端部15a、15bはそれぞれ異なる冷陰極管に接続した状態となっており、例えば、第1の冷陰極管17に何らかの要因で電流が大きくなった場合、同時に第2の二次巻線15の一方の端部15aの電位が上昇することとなるが、端部15a、15bは接地されずにフローティング状態となっているため、第2の二次巻線15は磁気エネルギーや電気エネルギーを平準化させるように反応することとなる。つまり第2の二次巻線15においては端部15a、15bとが極性反転した同電位となり、第2の二次巻線15は第2の二次巻線15の一方の端部15aに接続した第1の冷陰極管17と、第2の二次巻線15の他方の端部15bに接続した第2の冷陰極管18とに流れる電流についても平準化させるバランサーとしての機能を有することとなる。従って、二次巻線と冷陰極管との上記の形態の接続により十分な放電電圧を得るとともに、複数の冷陰極管をそれぞれ直列に接続し、点灯および検出に同一の電流を適用していることによって的確な電流検出ができ、第1、第2の冷陰極管17、18の輝度ムラの発生を抑制することも可能である。
ここで説明した実施の形態においては、第1、第2の冷陰極管17、18をU字形冷陰極管としているが、一般的にU字形冷陰極管は、高電位と零電位間とで点灯するI字形冷陰極管2本を直列接続している状態と同等であることから、I字形冷陰極管を適用した場合に適用すると3組の二次巻線により4本の冷陰極管を点灯させることができるものである。従って、二次巻線の数量を抑えたうえで、多本数の冷陰極管を安定して点灯させることを可能とするものでもある。
ここで、第3の二次巻線16の他方の端部16bの電位が低電位であるのは検出部19を介して接地23に接続しているためであり、その電位は検出部19や制御回路21が正常に動作する電位であれば十分なものである。すなわち接地された近傍の検出部19で信号検出を行うことで、非常に正確に第1、第2の冷陰極管17、18に流れる電流値の直接の検出が可能であることから、その電流変化等を正確に制御回路21を通じて駆動回路11に帰還させることとなる。これにより、第1、第2の冷陰極管17、18に流れる電流が変動することで輝度に変動が生じた場合は、直ちに駆動回路11により、第1、第2、第3の二次巻線14、15、16に対して的確な電圧の調整を行い、第1、第2の冷陰極管17、18の輝度調整を行うこととなる。そして、当然ながら検出部19は低電位部における動作であることから、耐圧や絶縁性に関して問題となることもなく、耐圧や絶縁性によって設計や実装の自由度を制限されるものではない。
さらに、上述のように第1、第2の冷陰極管17、18は直列の接続となっていることから、仮に何れかの冷陰極管に異常が生じた際においても、検出部19もまた第1、第2の冷陰極管17、18に直列に接続していることで、その異常に対する判定が容易に可能となり、個々の冷陰極管それぞれに対しての異常の有無を検知させる機能を加える必要はない。
また、上記のように第1、第2、第3の二次巻線14、15、16に(+)V電位および(−)V電位を正確に発生させるためには、接地した端部を有する第1、第3の二次巻線14、16の巻数をNとした場合、第2の二次巻線15の巻数はその2倍の2Nとすることが望ましい。そして、第1、第2の冷陰極管17、18のそれぞれの一方の端部17a、18aに(+)V電位、それぞれの他方の端部17b、18bに(−)V電位を印加するために、第1、第2、第3の二次巻線14、15、16におけるそれぞれの一方の端部14a、15a、16aは同極性の巻線仕様としたうえで接続する。ここで説明した電位における(+)Vおよび(−)Vについては、そのまま(+)と(−)の符号を反転させても機能は同様である。
次に、図2は上記の接続を適用するためのトランス12の上面図である。トランス12は第1の磁脚24と第2の磁脚25を有する磁心26と、第1の磁脚24に巻回した一次巻線13と、第2の磁脚に巻回した、第1の二次巻線14、第2の二次巻線15、第3の二次巻線16とによって構成されている。ここで第2の二次巻線15は、第1の二次巻線14と第3の二次巻線16とに挟まれた位置関係となるよう配置している。これにより、一次巻線13で発生した磁束は基本的に第1の二次巻線14、第2の二次巻線15、第3の二次巻線16に対して同等に鎖交することとなる。よって、先述した二次巻線それぞれの端部に生じる電位(+)Vおよび(−)Vの値は一致させやすくなることから、図1に示す第1、第2の冷陰極管17、18の輝度も一致させやすくすることができる。また、この位置関係の配置とすることにより、第2の二次巻線15が第1の二次巻線14や第3の二次巻線16から受ける磁気的影響についても均等に近づけることができ、第2の二次巻線15のバランサーとしてより的確に機能させることができる。当然ながら、第2の二次巻線15は、第1の二次巻線14と第3の二次巻線16とに挟まれた位置関係との配置については、第2の二次巻線15と第1の二次巻線14との隣接する距離と、第2の二次巻線15と第3の二次巻線16との隣接する距離とを一致させるのが望ましい。
ここでは、第2の磁脚25へ第1、第2、第3の二次巻線14、15、16を集中して配置しているが、第1の二次巻線14、第3の二次巻線16をそれぞれ第1の磁脚24と第2の磁脚25とを連結する連結脚26a、26bに配置しても構わない。これにより、一次巻線13で発生した磁束が同等に第1、第2、第3の二次巻線14、15、16に鎖交することで、それぞれに発生する電位の関係を維持したうえで第1、第2、第3の二次巻線14、15、16を磁心26の角を隔てて配置することから、結合状態の調整を容易にすることも可能となる。
(実施の形態2)
以上においては、図1に示すように2つのU字形放電管である第1、第2の冷陰極管17、18を第1、第2、第3の二次巻線14、15、16に接続し、これらに対して一次巻線13から磁気回路を通じて電力を供給する形態としている。これに加えて、実施の形態2においては、図3のトランスの上面図に示すようにトランス12は磁心26を日の字形形状として3本目の磁脚27を磁脚25の反対側に設け、そこに第4、第5、第6の二次巻線28、29、30を配置し、これらに対して2つのU字形放電管である第3、第4の冷陰極管31、32を接続している。
このとき、実施の形態2では実施の形態1に示す場合と同様に、図3においても第3の二次巻線16は検出部19を介して接地している。一方、第4、第5の二次巻線28、29は共に検出機能を有する素子等には接続せずに、直接に接地している。これにより、第1、第2の冷陰極管17、18に流れる電流を検出部19において安定な検出をして輝度ムラを抑制できると同時に、第4、第5、第6の二次巻線28、29、30およびこれらに接続した第3、第4の冷陰極管31、32に流れる電流の状態も間接的に安定化させることとなる。
このような形態とすることによって、第1、第2の冷陰極管17、18と第3、第4の冷陰極管31、32とを点灯させる際、点灯のための電力は一次巻線13による電力を共用するため、第1、第2の冷陰極管17、18側と第3、第4の冷陰極管31、32側とでインピーダンス等の小さな不平衡が生じた場合もトランス12において適宜に電力の最適な分配が行われるため、冷陰極管どうしでの大幅な輝度ムラは抑制することができる。これに加えて、第1、第2の冷陰極管17、18に流れる電流を検出部19により検出し、一次巻線13へフィードバックさせ、第1、第2の冷陰極管17、18および第1、第2、第3の二次巻線14、15、16の安定を保った状態としていることから、トータルとして第1、第2、第3、第4の冷陰極管17、18、31、32における大幅な輝度ムラもまた抑制することができるものである。またこれは、検出部19を第1、第2の冷陰極管17、18側か、或いは第3、第4の冷陰極管31、32側のいずれか一方側に設けることで対応できるものでもある。
これは、磁心26において、磁脚24に対して磁脚25と磁脚27とが同じ磁気特性となるように、例えば磁心26を概ね左右対称の形状とし、かつ、第1、第2、第3の二次巻線14、15、16と第4、第5、第6の二次巻線28、29、30とをほぼ同一の特性を持たせること、さらに第1、第2の冷陰極管17、18と第3、第4の冷陰極管31、32とをほぼ同一の特性を持ったものとすることで、最も良好な状態として各冷陰極管に流れる電流の安定化を行うことができるものである。
この接続の形態により、1つのトランスにおいて6個の二次巻線を設けることで4本のU字形冷陰極管あるいは8本のI字形冷陰極管を点灯させることができ、少ない二次巻線により多くの冷陰極管を点灯させることができる。
ここでは、第1、第2の冷陰極管17、18における電流の経路と第3、第4の冷陰極管31、32における電流経路とを異なる路線としたものについて説明したが、第4の二次巻線28と第1の二次巻線14とを図4の冷陰極管点灯装置の接続図に示すように第5の冷陰極管33を介して接続し、6個の二次巻線に5本のU字形冷陰極管を接続しても構わない。これは第1の実施形態における図1に示した第1の接続図に関して、二次巻線および冷陰極管の数量について拡張したものとなる。
これからも明らかなように、点灯を可能とする巻線の数量当たりの最多の冷陰極管の数量は二次巻線の数量をnとすると、(n−1)本のU字形冷陰極管となり、I字形冷陰極管であれば2*(n−1)本ということとなる。
当然ながら、図4に示すように、これらの接続の始点側に位置する第6の二次巻線30および終点側に位置する第3の巻線16は、接地されているかもしくは検出部19を介して接地した接続となっており、検出部19によって検出する電流は第1、第2、第3、第4、第5の冷陰極管17、18、31、32、33を直列に接続したうえで、これらを流れる管電流そのものであるため的確な電流検出が可能であり、且つこの検出が低電位で接地部23の近傍で行われることから安定した電流検出が可能なものでもある。二次巻線の接続としては順に、第6の二次巻線30の一方の端部30aは接地し、他方の端部30bは第4の冷陰極管32の一方の端部32aに接続している。また第4の冷陰極管32の他方の端部32bは第5の二次巻線29の一方の端部29aに接続し、他方の端部29bは第3の冷陰極管31の一方の端部31aに接続している。同様に、第3の冷陰極管31の他方の端部31bは第4の二次巻線28の一方の端部28aに接続し、他方の端部28bは第5の冷陰極管33の一方の端部33aに接続している。同様に、第5の冷陰極管33の他方の端部33bは第1の二次巻線14の一方の端部14aに接続し、他方の端部14bは第1の冷陰極管17の一方の端部17aに接続している。同様に、第1の冷陰極管17の他方の端部17bは第2の二次巻線15の一方の端部15aに接続し、他方の端部15bは第2の冷陰極管18の一方の端部18aに接続している。さらに、第2の冷陰極管18の他方の端部18bは第3の二次巻線16の一方の端部16aに接続し、他方の端部16bは検出部19を介して接地している。つまり、複数の冷陰極管に流れる電流は、その本数に依存せずに一路線のみとしているものである。
ここでも、第1、第2、第3、第4、第5、第6の二次巻線14、15、16、28、29、30に(+)V電位および(−)V電位を正確に発生させるためには、接地した端部を有する第6、第3の二次巻線30、16の巻数をNとした場合、第1、第2、第4、第5の二次巻線14、15、28、29の巻数はその2倍の2Nとすることが望ましい。そして、第1、第2、第3、第4、第5の冷陰極管17、18、31、32、33のそれぞれの一方の端部17a、18a、31a、32a、33aに(+)V電位、それぞれの他方の端部17b、18b、31b、32b、33bに(−)V電位を印加するために、第1、第2、第3、第4、第5、第6の二次巻線14、15、16、28、29、30におけるそれぞれの一方の端部14a、15a、16a、28a、29a、30aは同極性の巻線仕様としたうえで接続している。これにより、接地せずに各冷陰極管の間に位置する二次巻線については何れも電位のバランスを採るためのインダクタとして機能することとなる。ここで説明した電位における(+)Vおよび(−)Vについては、そのまま(+)と(−)の符号を反転させても機能は同様である。
本発明の冷陰極管点灯装置は、安定した電流検出により冷陰極管の輝度ムラの抑制を可能とする効果を有し、各種電子機器において有用である。
10 電源
11 駆動回路
12 トランス
13 一次巻線
14 第1の二次巻線
14a 第1の二次巻線の一方の端部
14b 第1の二次巻線の他方の端部
15 第2の二次巻線
15a 第2の二次巻線の一方の端部
15b 第2の二次巻線の他方の端部
16 第3の二次巻線
16a 第3の二次巻線の一方の端部
16b 第3の二次巻線の他方の端部
17 第1の冷陰極管
17a 第1の冷陰極管の一方の端部
17b 第1の冷陰極管の他方の端部
18 第2の冷陰極管
18a 第2の冷陰極管の一方の端部
18b 第2の冷陰極管の他方の端部
19 検出部
20 検出信号
21 制御回路
22 制御信号
23 接地部

Claims (5)

  1. 一次巻線と第1、第2、第3の二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線に接続した駆動回路と、
    前記第1、第2、第3の二次巻線に接続した第1、第2の冷陰極管と、
    この第1、第2の冷陰極管に流れる電流を検出する検出部と、
    この検出部からの信号を入力することにより前記駆動回路を制御する制御回路部とを備え、
    前記第1、第2、第3の二次巻線と前記第1、第2の冷陰極管と前記検出部との接続は、
    前記第1の二次巻線の一方の端部を接地して他方の端部を前記第1の冷陰極管の一方の端部に接続し、
    前記第1の冷陰極管の他方の端部を前記第2の二次巻線の一方の端部に接続して他方の端部を前記第2の冷陰極管の一方の端部に接続し、
    前記第2の冷陰極管の他方の端部を前記第3の二次巻線の一方の端部に接続して他方の端部を前記検出部を介して接地した冷陰極管点灯装置。
  2. 第1、第2、第3の二次巻線におけるそれぞれの一方の端部は同極性とした請求項1に記載の冷陰極管点灯装置。
  3. トランスは、
    複数の磁脚からなる磁心と、
    この磁心に巻回した一次巻線と第1、第2、第3の二次巻線とを有し、
    前記第1、第2、第3の二次巻線は同一の磁脚に巻回し、
    前記第2の二次巻線は前記第1の二次巻線と前記第3の二次巻線との間に配置した請求項1に記載の冷陰極管点灯装置。
  4. 中磁脚とその両側に設けた第1の磁脚と第2の磁脚とこれらの両端部を連結する連結部とからなる磁心と、
    前記中磁脚に巻回した一次巻線と、
    前記第1の磁脚に巻回した第1、第2、第3の二次巻線と、
    前記第2の磁脚に巻回した第4、第5、第6の二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線に接続した駆動回路と、
    前記第1、第2、第3の二次巻線に接続した第1、第2の冷陰極管と、
    前記第4、第5、第6の二次巻線に接続した第3、第4の冷陰極管と、
    前記第1、第2の冷陰極管に流れる電流を検出する検出部と、
    この検出部からの信号を入力することにより前記駆動回路を制御する制御回路部とを備え、
    前記第1、第2、第3の二次巻線と前記第1、第2の冷陰極管と前記検出部との接続は、
    前記第1の二次巻線の一方の端部を接地して他方の端部を前記第1の冷陰極管の一方の端部に接続し、
    前記第1の冷陰極管の他方の端部を前記第2の二次巻線の一方の端部に接続して他方の端部を前記第2の冷陰極管の一方の端部に接続し、
    前記第2の冷陰極管の他方の端部を前記第3の二次巻線の一方の端部に接続して他方の端部を前記検出部を介して接地し、
    前記第4、第5、第6の二次巻線と前記第3、第4の冷陰極管との接続は、
    前記第4の二次巻線の一方の端部を接地して他方の端部を前記第3の冷陰極管の一方の端部に接続し、
    前記第3の冷陰極管の他方の端部を前記第5の二次巻線の一方の端部に接続して他方の端部を前記第4の冷陰極管の一方の端部に接続し、
    前記第4の冷陰極管の他方の端部を前記第6の二次巻線の一方の端部に接続して他方の端部を接地した冷陰極管点灯装置。
  5. 一次巻線と、3以上である複数のN個の二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線に接続した駆動回路と、
    前記第1から第Nの二次巻線に接続した第1から第N−1の冷陰極管と、
    この第1から第N−1の冷陰極管に流れる電流を検出する検出部と、
    この検出部からの信号を入力することにより前記駆動回路を制御する制御回路部とを備え、
    前記第1から第Nの二次巻線と前記第1から第N−1の冷陰極管と前記検出部との接続は、
    始点側に一方の端部を接地した前記第1の二次巻線と、終点側に一方の端部を前記検出部を介して接地した第Nの二次巻線とを配置したうえで、
    前記第1の二次巻線の他方の端部と前記第Nの二次巻線の他方の端部との間には前記冷陰極管と前記二次巻線とを交互に直列接続で配置した冷陰極管点灯装置。
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