JP3421918B2 - 放電灯点灯回路 - Google Patents

放電灯点灯回路

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陽司 渡辺
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は放電灯を駆動する放
電灯点灯回路に関する。
【0002】
【従来の技術】放電灯のちらつきの低減や発光効率の向
上のために放電灯をインバータにより駆動することが多
用されている。共振型ロイヤーインバータ回路を構成要
素の1つとする放電灯点灯回路には、例えば特開平9−
45489号に開示されるように直流電源、主スイッチ
ングトランジスタ、フライホイルダイオード、制御回
路、ロイヤーインバータ回路よりなるものが存在する。
この回路は、主スイッチングトランジスタが共振型ロイ
ヤーインバータ回路の発振周波数に同期し、かつ入力電
圧に対応するインダクタンスの出力側電圧が基準電圧と
比較制御されるため、コンパクト化し低ノイズ化する。
【0003】又、集魚灯として使用される放電灯の放電
灯インバータ回路に周波数制御回路を設けて、インバー
タの出力周波数を制御するものとしては、例えば特開平
5−54988号公報記載のものが存在する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置の
背面光源として使用するロイヤー回路を有する放電灯点
灯回路装置であると、回路定数により決定される周波数
で発振し、この周波数を容易に連続的に変化させること
はできなかった。
【0005】そこで、本発明は、ロイヤーインバータ回
路のインバータトランスに外部電源若しくは発振回路と
接続された4次巻線を設け、発振周波数を容易に連続的
に変化し得る放電灯点灯回路を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のうち請求項1記載の発明は、直流電源を入力
とし、インバータトランスの中間タップを有する一次巻
線を対となるスイッチングトランジスタのコレクタ間に
並列に接続し、且つコンデンサを並列に接続したLC共
振回路のスイッチングトランジスタをインバータトラン
スの1次巻線の共振周波数で交互に導通させるように、
インバータトランスの3次巻線の両端子を夫々前記スイ
ッチングトランジスタのベースに接続し、放電灯に放電
電力を供給するために放電灯をインバータトランスの2
次巻線と並列になるように接続した放電灯点灯回路にお
いて、前記直流電源とは別に設けた制御用直流電源の直
流電圧の変化により発振周波数を変化させるように前記
インバータトランスに4次巻線を設け、この4次巻線の
両端子は、前記制御用直流電源の一方の端子と接続し、
かつ前記制御用直流電源の他方の端子と接続されている
ことを特徴とする。
【0007】本願発明のうち請求項2記載の発明は、直
流電源を入力とし、インバータトランスの中間タップを
有する一次巻線を対となるスイッチングトランジスタの
コレクタ間に並列に接続し、且つコンデンサを並列に接
続したLC共振回路のスイッチングトランジスタをイン
バータトランスの1次巻線の共振周波数で交互に導通さ
せるように、インバータトランスの3次巻線の両端子を
夫々前記スイッチングトランジスタのベースに接続し、
放電灯に放電電力を供給するために放電灯をインバータ
トランスの2次巻線と並列になるように接続した放電灯
点灯回路において、該放電灯点灯回路の周波数を検出
し、この検出周波数と基準となる信号の位相を比較して
一定の位相差を保持した周波数の信号となるように制御
用直流電圧をフィードバックして前記インバータトラン
スに4次巻線の両端子に供給する発振制御回路が接続さ
れてなることを特徴とする。
【0008】本願発明のうち請求項3記載の発明は、請
求項1記載の放電灯点灯回路の4次巻線の両端子を夫々
コンデンサを介して上記制御用直流電源の一方の端子と
接続し、かつ上記制御用直流電源の他方の端子とはイン
ピーダンス素子を介して接続されていることを特徴とす
る。
【0009】本願発明のうち請求項4記載の発明は、請
求項2記載の放電灯点灯回路の上記4次巻線の両端子が
抵抗を介して上記周波数制御回路の出力端子と接続し、
かつコンデンサを介して接地していることを特徴とす
る。
【0010】本願発明のうち請求項5記載の発明は、請
求項3又は4記載の放電灯点灯回路の4次巻線に接続さ
れているコンデンサが印加する直流電圧で静電容量の変
化するものであることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図を参照にして本発明の実
施例について説明する。
【0012】図1は、本発明の放電灯点灯回路の第1の
実施例を示す。この図において、1は直流電源、2は共
振型ロイヤーインバータの入力電流を定電流化するため
のコイルより成るインダクタ、3はインバータトランス
のインダクタンス成分とLC共振回路を構成するコンデ
ンサである。4、5は共振型ロイヤーインバータ回路を
構成するスイッチングトランジスタ、6は共振型ロイヤ
ーインバータ回路を構成するインバータトランス、7は
放電灯8の放電電流を安定化する電流制限用コンデン
サ、9、10はスイッチングトランジスタ4、5に駆動
電流を供給する抵抗である。
【0013】直流電源1は放電灯8の点灯を維持するの
に充分な電圧を発生する。この直流電源1は、コイルよ
り構成されるインダクタ2を直列に介してインバータト
ランス6の入力側の1次巻線11の中間タップと接続
し、1次巻線11に電流が流れるようにする。夫々のエ
ミッタが接地されている1対のスイッチングトランジス
タ4、5のコレクタ間に中間タップを設けた1次巻線1
1とコンデンサ3を並列に接続している。インバータト
ランス6の出力側の2次巻線12は、1次巻線11より
も多く巻き、電圧が昇圧するようにする。2次巻線12
の一端には電流制限用コンデンサ7を介して、他端は直
接に放電灯8の電極に夫々接続し、放電灯8に放電電流
を供給するようにする。トランスの種類によっては、電
流制限用コンデンサ7は、必ずしも必要ではなく、例え
ばリケージタイプのトランスを使用する場合は2次巻線
12の両端子間に直接に放電灯8を接続する。インバー
タトランス6にはスイッチングトランジスタ4、5のベ
ースに電圧を帰環させるための3次巻線13を設けてい
る。この3次巻線13の一端はスイッチングトランジス
タ4のベース側に接続され、さらに抵抗9を直列に接続
してインダクタ2の出力側に接続され、他端はスイッチ
ングトランジスタ5のベース側に接続され、さらに抵抗
10を直列に接続してインダクタ2の出力側に接続され
ている。
【0014】上記共振型ロイヤーインバータ回路を構成
するインバータトランス6に、さらに4次巻線14を設
け、この4次巻線14の両端の端子には夫々コンデンサ
15、16を直列に介して制御用直流電源の一方の端子
17に接続する。コンデンサ15、16は、図2のグラ
フ図に例示するように印加する直流電圧(V)により静
電容量(C)の変化するものを用いる。4次巻線14の
両端とコンデンサ15、16との間に於いて、制御用直
流電源の他方の端子20をインピーダンス素子18、1
9を介して4次巻線14を跨ぐ位置に接続している。イ
ンピーダンス素子18、19は、抵抗若しくはインダク
タにより構成されている。このように、LCを直列に接
続し、4次巻線とコンデンサ15、16とにより構成さ
れるLC直列共振回路を形成している。
【0015】上記構成のインバータ回路の動作を説明す
る。直流電源1が印加されると、インダクタ2及び抵抗
4、5を通して電流を供給し、スイッチングトランジス
タ4、5のベースに電圧が印加する。これにより、この
スイッチングトランジスタ4、5を駆動し、この時点よ
り共振型ロイヤーインバータを始動する。つまり、抵抗
9、10を通してスイッチングトランジスタ4、5のベ
ースに電圧が印加されると、コレクタ電流が1次巻線1
1を通して流れ始め、1次巻線11のリアクタンスとコ
ンデンサ3とで共振する。インバータトランス6の3次
巻線13の端子間に、1次巻線11の巻数と3次巻線1
3の巻数の巻数比だけ電圧が誘起され、同時に3次巻線
13には1次巻線11の電流の流れる方向と同一方向に
電流が流れる。このようにして、3次巻線に誘起される
電圧をスイッチングトランジスタ4、5のベースに印加
し、スイッチングトランジスタ4、5を1次巻線11の
LC共振周波数で交互に導通させ、増加したコレクタ電
流が1次巻線11を通して流れる。
【0016】2次巻線12の端子間には、1次巻線11
と2次巻線12の巻数比だけ昇圧された高電圧が誘起
し、2次巻線12には1次巻線11の電流の流れる方向
と同一方向に電流が流れる。また、インバータトランス
6の1次巻線11から電流制御用コンデンサ7を介して
放電灯8の両極に電圧が印加され、この電圧が放電灯8
の起動電圧以上になれば、放電灯8は点灯する。放電灯
8が始動すると、放電灯8の両端の電圧とインバータト
ランス6の1次巻線11から発生する電圧と電流制限用
コンデンサ7とによって決定される電流が流れ安定した
放電状態になる。
【0017】また、インバータトランス6の1次巻線1
1に電流が流れ始めると、インバータトランス6の4次
巻線14にも電圧が誘起され、4次巻線14に1次巻線
11の電流の流れる方向と同一方向に電流が流れ始め
る。例えば、スイッチングトランジスタ4のベースに電
圧が印加すると、電流は1次巻線11に右方向に流れ、
同時に4次巻線14にも右方向に電流は流れる。そのた
め、電流は、制御用直流電源の他方の端子20からイン
ピーダンス素子19、4次巻線14、及びコンデンサ1
6を順次通して制御用直流電源の一方の端子17へ流
れ、4次巻線14のリアクタンスとコンデンサ16とで
共振する。1次巻線11による3次巻線の誘起電圧が、
スイッチングトランジスタ5のベースに印加すると、電
流は1次巻線11と同様に4次巻線14にも左方向に流
れる。それゆえ、電流は、制御用直流電源の他方の端子
20からインピーダンス素子18、4次巻線14、及び
コンデンサ15を通して制御用直流電源の一方の端子1
7へ流れ、4次巻線14のリアクタンスとコンデンサ1
5とで共振する。
【0018】LC直列共振回路に制御用直流電源の端子
20、17間に加える直流電圧(V)を変化させると、
コンデンサ15、16の静電容量(C)が例えば図2に
示すように変化し、回路を流れる共振電流の値も変化
し、また共振周波数が変化する。そして、4次巻線14
に発生した電圧により共振型ロイヤーインバータ回路
を、4次巻線14とコンデンサ15、16とより構成さ
れるLC直列共振回路の共振周波数と同期せしめる。イ
ンバータトランス6の1次巻線11から電流制限用コン
デンサ7を介し、制御用直流電源の端子20、17間に
加える直流電圧の変化に伴い変化した共振型ロイヤーイ
ンバータ回路の共振周波数で放電灯8の電極に交互に電
流を供給し、放電灯8は点灯する。
【0019】上記実施例においては、図3に示すように
制御用直流電源の端子20、17間に加える直流電圧を
変化させることにより、共振型ロイヤーインバータ回路
の発振周波数を変化せしめすことができ、例えば放電灯
8を液晶表示装置の背面光源として使用する場合は液晶
表示画面の所謂さざ波現象を容易に無くすることができ
るという効果がある。
【0020】本発明の放電灯点灯回路の第2の実施例に
ついて図4を参照にして説明する。この図において、共
振型ロイヤーインバータ回路は電圧検出回路21及び周
波数制御回路としてPLL回路22を有する。スイッチ
ングトランジスタ4、5、コンデンサ3及び1次巻線1
1より構成される共振回路の電圧を検出するため電圧検
出回路21の入力側を前記共振型ロイヤーインバータ回
路に接続する。インバータトランス6の4次巻線の両端
は抵抗23、24を介してPLL回路22の出力側と接
続されている。コンデンサ15、16は、端子の一方が
4次巻線14の両端の端子に夫々接続され、端子の他方
は接地されている。2次巻線12の両端はコネクタ25
を介して放電灯8の両極に給電可能に接続されている。
【0021】図4に示される放電灯点灯回路の動作を説
明する。前述の図1に示される放電灯点灯回路と同様
に、直流電源1が印加されると、スイッチングトランジ
スタ4、5をLC共振周波数で駆動し、共振型ロイヤー
インバータを連続動作させる。電圧検出回路21に入力
された前記LC共振周波数の入力信号はPLL回路22
にてPLL回路22を構成する電圧制御発振器(VC
O)や位相比較器(PC)等で前記入力信号と電圧制御
発振器(VCO)の出力信号の位相差を比較し、誤差を
検出修正して基準となる信号に周波数を合わせて入力信
号と電圧制御発振器(VCO)の出力信号の位相差を一
定に保持する。この入力信号と電圧制御発振器(VC
O)の出力信号の位相差を一定に保持された周波数を有
する電流を4次巻線14の両端子に供給し、コンデンサ
3、スイッチングトランジスタ4、5、1次巻線11で
構成される共振回路の発振周波数を外部の同期信号と同
期し、若しくは外部信号の整数倍の周波数に同期させる
ことができる。
【0022】
【発明の効果】本発明は、共振型ロイヤーインバータ回
路のインバータトランスに周波数制御用の4次巻線を設
け、この4次巻線の端子にコンデンサを接続して直流電
源の端子の一方に、4次巻線の両端にはインピーダンス
素子を夫々接続して直流電源の端子の他方に接続する構
成であるので、この直流電源の電圧を変化させることに
より共振型ロイヤーインバータ回路の周波数を制御でき
るという効果がある。
【0023】共振型ロイヤーインバータ回路のインバー
タトランスに周波数制御用の4次巻線を設け、共振型ロ
イヤーインバータ回路と4次巻線との間にPLL回路を
設けたので、放電灯点灯回路の周波数を外部の同期信号
と同期、若しくは外部信号の整数倍の周波数に同期させ
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放電灯点灯回路の第1の実施例を示す
回路図である。
【図2】4次巻線の端子に接続するコンデンサに関し、
コンデンサの静電容量と印加する直流電圧との関係を示
すグラフ図である。
【図3】本発明の放電灯点灯回路の第1の実施例におけ
るバイアス電圧と発振周波数の関係を示すグラフ図であ
る。
【図4】本発明の放電灯点灯回路の第2の実施例を示す
回路図である。
【符号の説明】
1 直流電源 3、7、15、16 コンデンサ 4、5 スイッチングトランジスタ 6 インバータトランス 8 放電灯 11 1次巻線 12 2次巻線 13 3次巻線 14 4次巻線 17 制御用直流電源の一方の端子 18、19 インピーダンス素子 20 制御用直流電源の他方の端子 21 電圧検出回路 22 PLL回路 23、24 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−13187(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源を入力とし、インバータトラン
    スの中間タップを有する一次巻線を対となるスイッチン
    グトランジスタのコレクタ間に並列に接続し、且つコン
    デンサを並列に接続したLC共振回路のスイッチングト
    ランジスタをインバータトランスの1次巻線の共振周波
    数で交互に導通させるように、インバータトランスの3
    次巻線の両端子を夫々前記スイッチングトランジスタの
    ベースに接続し、放電灯に放電電力を供給するために放
    電灯をインバータトランスの2次巻線と並列になるよう
    に接続した放電灯点灯回路において、前記直流電源とは
    別に設けた制御用直流電源の直流電圧の変化により発振
    周波数を変化させるように前記インバータトランスに4
    次巻線を設け、この4次巻線の両端子は、前記制御用直
    流電源の一方の端子と接続し、かつ前記制御用直流電源
    の他方の端子と接続されていることを特徴とする放電灯
    点灯回路。
  2. 【請求項2】 直流電源を入力とし、インバータトラン
    スの中間タップを有する一次巻線を対となるスイッチン
    グトランジスタのコレクタ間に並列に接続し、且つコン
    デンサを並列に接続したLC共振回路のスイッチングト
    ランジスタをインバータトランスの1次巻線の共振周波
    数で交互に導通させるように、インバータトランスの3
    次巻線の両端子を夫々前記スイッチングトランジスタの
    ベースに接続し、放電灯に放電電力を供給するために放
    電灯をインバータトランスの2次巻線と並列になるよう
    に接続した放電灯点灯回路において、該放電灯点灯回路
    の周波数を検出し、この検出周波数と基準となる信号の
    位相を比較して一定の位相差を保持した周波数の信号と
    なるように制御用直流電圧をフィードバックして前記イ
    ンバータトランスに4次巻線の両端子に供給する発振制
    御回路が接続されてなることを特徴とする放電灯点灯回
    路。
  3. 【請求項3】上記4次巻線の両端子は、夫々コンデンサ
    を介して上記制御用直流電源の一方の端子と接続し、か
    つ上記制御用直流電源の他方の端子とはインピーダンス
    素子を介して接続されていることを特徴とする請求項1
    記載の放電灯点灯回路。
  4. 【請求項4】 上記4次巻線の両端子は、抵抗を介して
    上記周波数制御回路の出力端子と接続し、かつコンデン
    サを介して接地していることを特徴とする請求項2記載
    の放電灯点灯回路。
  5. 【請求項5】 上記4次巻線に接続されているコンデン
    サが、印加する直流電圧で静電容量の変化するものであ
    ることを特徴とする請求項3又は4記載の放電灯点灯回
    路。
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