JP3513515B2 - 冷陰極管駆動回路 - Google Patents

冷陰極管駆動回路

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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、冷陰極管を発光駆
動するためのランプ電流を可変して例えばその冷陰極管
を液晶バックライト用として用いた場合にそのバックラ
イトの輝度を変化させる冷陰極管駆動回路にかかり、よ
り詳しくは前記ランプ電流の制御範囲つまり調光幅の拡
大要求とかランプ電流を絞って低消費電力化の要求、あ
るいは低温環境における安定した点灯の要求などに好適
な冷陰極管駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3を参照して液晶バックライトなどの
照明装置に使用される従来の冷陰極管駆動回路について
説明する。この駆動回路10は、電池などの入力電圧源
11と、シリーズレギュレータ、ステップダウンチョッ
パ、ステップアップコンバータなどからなり入力電圧源
11を検出信号S1に対応した電力に変換し、この変換
に従う電源電流I1を出力する電力変換部12と、この
電力変換部12からの直流の電源電流I1から交流のラ
ンプ電流I2を生成出力するDCーAC用のインバータ
13と、このインバータ13からのランプ電流I2によ
って発光動作する冷陰極管としての蛍光ランプ14と、
インバータ13から蛍光ランプ14に与えられるランプ
電流I2を検出しその検出に対応して前記検出信号S1
を電力変換部12に出力するランプ電流検出回路15と
を具備している。
【0003】上記構成を有する従来の駆動回路10の動
作を説明する。電力変換部12からインバータ13内に
それの定電流インダクタL1を介して電源電流I1が与
えられると、起動抵抗R1,R2により、互いにプッシ
ュプル接続されたトランジスタQ2,Q3は順方向にバ
イアスされて導通を開始する。この場合、両トランジス
タQ2,Q3の電流増幅率のわずかな差によっていずれ
か一方が他方より深く導通する。例えば、この場合、ト
ランジスタQ2が深く導通したとすると、トランスT1
のベース帰還巻線NBの正帰還作用によってトランジス
タQ3が逆方向にバイアスされて該トランジスタQ2は
完全にオン状態となり、トランスT1の一次側巻線NP
と共振コンデンサC1とで並列共振する。この共振電圧
がベース帰還巻線NBに帰還されトランジスタQ2,Q
3は交互にオンオフを繰り返すことになる。その結果、
一次側巻線NP両端には正弦波の交流電圧が発生する。
この交流電圧はトランスT1の一次側巻線NPと二次側
巻線NSとの変成比によって昇圧され、二次側巻線NS
両端には高い交流電圧が発生するとともに、蛍光ランプ
14にはランプ電流制限用コンデンサCBを介してラン
プ電流I2が流れ込む。これによって、蛍光ランプ14
は発光する。
【0004】このランプ電流I2はランプ電流検出回路
15内のランプ電流検出抵抗RS1で検出されるととも
に、ダイオードD1とコンデンサC2とからなる平滑回
路で平滑化されて直流化される。この直流化による該コ
ンデンサC2両端間の電圧がランプ電流比較回路OP1
の一方の入力端子+に対してランプ電流検出電圧として
与えられる。ランプ電流比較回路OP1はこのランプ電
流検出電圧を他方の入力端子−の基準電圧Vrefと比
較するとともに、その比較に対応した電圧をランプ電流
の誤差分としての検出信号S1として電力変換部12に
出力する。電力変換部12は、この検出信号S1に応答
してインバータ13への電源電流I1を制御する。こう
して蛍光ランプ14は一定のランプ電流I2で発光する
ことになる。このランプ電流I2の増減は基準電圧Vr
efの増減で可変させるか、コンデンサC2に並列の抵
抗R2の抵抗値を可変させることで行われる。
【0005】ここで、蛍光ランプ14の負荷特性につい
て図4を参照して説明する。図4の縦軸はランプ電流I
2であり、横軸はトランスT1の二次側巻線NS両端間
電圧VSであり、CB=大、CB=中、CB=小とある
のはそれぞれランプ電流制限用であるコンデンサCBの
容量であるインピーダンスが大、中、小の場合である。
図4で示すように、蛍光ランプ14は、例えばコンデン
サCBの容量が大の場合では、トランスT1の二次側巻
線NS両端間電圧VSがある領域AーB間に到達するま
では、蛍光ランプ14は放電せず、それのインピーダン
スが無限大にあるが、領域AーB間に到達して放電する
とそのインピーダンスが一挙に低下する結果、コンデン
サCBのインピーダンスで制限されるまではランプ電流
I2が急竣な立ち上がりで流れ、領域AーB間を過ぎる
ところではコンデンサCBのインピーダンスで制限され
た値で増加していくことになる。このように蛍光ランプ
14はランプ電流I2が領域AーB間では急竣に増加す
る典型的な非線形負荷特性を示す。このような負荷特性
はランプ温度が低温の場合では一層顕著になることで知
られている。なお、図4の蛍光ランプ14の負荷特性に
おいて、領域AーB間ではランプ電流I2が小さいがラ
ンプ電流I2が急竣に変化するのでランプ電流I2を絞
って低い発光輝度での調光と低消費電力化などの要求に
都合がよく、またポイントA以下のランプ電流I2がよ
り小さくなる領域では蛍光ランプ14は放電しないから
発光動作せず、またポイントBを越える領域ではランプ
電流I2がより大きくなり蛍光ランプ14をより高い輝
度で発光させられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の駆動回
路10においては、蛍光ランプ14が図4で示すような
負荷特性を有しているために、蛍光ランプ14を上記要
求に応じて領域AーB間の低ランプ電流領域で発光駆動
させる場合にその発光がちらつくという課題があった。
こうした蛍光ランプ14の発光にちらつきが発生するの
は、ランプ電流検出回路15ではランプ電流検出抵抗R
S1で検出されたランプ電流I2はダイオードD1とコ
ンデンサC2とで平滑化されて直流に変換される際に、
ダイオードD1とコンデンサC2とからなる時定数でラ
ンプ電流I2の検出に応答遅れが生じてしまうことにな
る。そして、この場合、領域AーB間のような急竣な領
域では、ランプ電流I2の検出に対してわずかな応答遅
れがあってもランプ電流I2は大きくかつ急竣に増減変
化し、蛍光ランプ14の発光にちらつきが生じてしまう
からである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明の
駆動回路においては、電源からの電力を検出信号の入力
に応答して変換し、その変換に対応した電源電流を出力
する電力変換部と、前記電力変換部からの直流の電源電
流を交流のランプ電流に変換するとともに、この変換し
たランプ電流を冷陰極管に出力するインバータと、前記
電源電流の変化を基準値と比較して検出するとともに、
この検出に係る信号を前記検出信号として前記電力変換
部に出力する電源電流検出回路とを具備した冷陰極管駆
動回路であって、前記冷陰極管駆動回路は、さらに前記
インバータ内のランプ電流を検出するとともに、この検
出したランプ電流を基準値と比較してランプ電流の誤差
分を検出するランプ電流検出回路を有しており、このラ
ンプ電流検出回路の出力を前記電源電流検出回路の基準
値として用いることを特徴とする構成によって上述した
課題を解決している。
【0008】請求項2に係る本発明の駆動回路において
は、電源からの電力を検出信号の入力に応答して変換
し、その変換に対応した電源電流を出力する電力変換部
と、 前記電力変換部からの直流の電源電流を交流のラン
プ電流に変換するとともに、この変換したランプ電流を
冷陰極管に出力するインバータと、前記電源電流の変化
を基準値と比較して検出するとともに、この検出に係る
信号を前記検出信号として前記電力変換部に出力する電
源電流検出回路とを具備した冷陰極管駆動回路であっ
て、前記電源電流検出回路が、前記電力変換部とインバ
ータとの間に接続された検出抵抗を有し、前記検出抵抗
の両端間電圧を前記電源電流の変化として用い、さらに
前記インバータ内のランプ電流を検出するとともに、こ
の検出したランプ電流を基準値と比較してランプ電流の
誤差分を検出するランプ電流検出回路を有しており、こ
のランプ電流検出回路の出力を前記電源電流検出回路の
基準値として用いることを特徴とする構成によって上述
した課題を解決している。
【0009】請求項3に係る本発明の駆動回路において
は、前記ランプ電流検出回路は前記インバータ内のラン
プ電流通路に接続されたランプ電流検出抵抗と、前記ラ
ンプ電流検出抵抗の両端間電圧を平滑化する平滑化回路
と、前記平滑化回路出力を基準値と比較する比較回路と
を具備し、前記電源電流検出回路は、前記ランプ電流検
出回路の出力をそれの基準値としていることを特徴とす
る構成によって上述した課題を解決している。
【0010】
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0012】図1は、本発明の実施の形態に係る冷陰極
管駆動回路の回路図であり、図3と対応する部分には同
一の符号を付し、その同一の符号に係る部分についての
詳しい説明は省略する。本発明の冷陰極管駆動回路10
Aは、図3で示される従来の構成に加えて、さらに電源
電流検出回路16を具備した構成となっている。
【0013】この電源電流検出回路16は、電力変換部
12とインバータ13との間の電源通路内に接続された
電源電流検出抵抗RS2と、電源電流比較回路OP2と
から構成されている。電源電流比較回路OP2は一方の
入力端子+が電源電流検出抵抗RS2の一端側に接続さ
れ、他方の入力端子−がランプ電流検出回路15のラン
プ電流比較回路OP1の出力端子に接続されている。
【0014】本発明の駆動回路10Aによれば、電源電
流I1がランプ電流I2に比例しているために、電源電
流I1の変化の検出でもってランプ電流I2の変化を検
出できるとともに、ランプ電流検出回路15のように前
述したランプ電流I2の変化の検出の応答遅れを来す原
因となっている平滑回路のようなものがないので、図4
の蛍光ランプの負荷特性において領域AーB間の急竣な
ランプ電流I2の変化領域においても、ランプ電流I2
の変化を応答遅れ無く検出できる結果、蛍光ランプ14
を低いランプ電流領域で発光させるための制御を精度高
く、かつ、ちらつかせることなくできる。
【0015】その際、電源電流検出回路16のみでもっ
てランプ電流I2を一定に制御したりすることが可能で
あるが、本発明においては、ランプ電流検出回路15の
出力を電源電流検出回路16のランプ電流比較回路OP
2の他方の入力端子−に基準値として入力させている。
これは、電源電流検出回路16のみでは、ランプ電流I
2の周囲温度の変化に対応した変化が検出できなくなる
のを防止するためであり、この周囲温度の変化によるラ
ンプ電流I2の変化の検出は、ランプ電流検出回路15
内の前述の平滑回路によるランプ電流I2の検出の応答
遅れは問題とならない。
【0016】なお、上述の電源電流検出回路16のみに
よりランプ電流I2を一定に制御する回路を図2に示し
ている。図2の回路ではランプ電流検出回路15が省略
され、電源電流検出回路16のランプ電流比較回路OP
2の他方の入力端子−には基準電源が接続され、この基
準電源から基準電圧Vrefが与えられる。それ以外の
構成は図1と同様である。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、次の効果
を得られる。
【0018】請求項1の発明 冷陰極管駆動回路を、電源からの電力を検出信号の入力
に応答して変換し、その変換に対応した電源電流を出力
する電力変換部と、前記電力変換部からの直流の電源電
流を交流のランプ電流に変換するとともに、この変換し
たランプ電流を冷陰極管に出力するインバータと、前記
電源電流の変化を基準値と比較して検出するとともに、
この検出に係る信号を前記検出信号として前記電力変換
部に出力する電源電流検出回路とを具備したものとし、
この冷陰極管駆動回路は、さらに前記インバータ内のラ
ンプ電流を検出するとともに、この検出したランプ電流
を基準値と比較してランプ電流の誤差分を検出するラン
プ電流検出回路を有しており、このランプ電流検出回路
の出力を前記電源電流検出回路の基準値として用いるよ
うに構成したから、冷陰極管の非線形負荷領域である低
いランプ電流領域においてランプ電流を小さく絞り込む
場合に、ランプ電流を低温であっても安定して制御で
き、冷陰極管をちらつき無く発光駆動させることができ
る。したがって、冷陰極管を非線形負荷領域での調光範
囲の拡大が可能となり、かつその際に小さいランプ電流
で発光駆動して低消費電力化する場合の要求に応えるこ
とができる。これはこの冷陰極管駆動回路を電池駆動の
小形携帯型の端末機またはノートパソコンといった電子
機器で表示部として液晶表示部を有し、この液晶表示部
の液晶バックライトに適用する場合に、その電池を低消
費電力モードに応用することが可能となった。さらに、
インバータ内のランプ電流を検出するとともに、この検
出したランプ電流を基準値と比較してランプ電流の誤差
分を検出するランプ電流検出回路を有したものとし、か
つ、このランプ電流検出回路の出力を電源電流検出回路
の基準値として用いることから、冷陰極管周囲の温度の
変化があってもこの温度変化に対応してランプ電流を正
確に制御して冷陰極管の発光を安定させることができ
る。
【0019】請求項2の発明上記請求項1の発明の効果に加え、電源電流検出回路
が、電力変換部とインバータとの間に接続された検出抵
抗を有し、この検出抵抗の両端間電圧を前記電源電流の
変化として用いることから、電源電流の変化を簡単な構
成のものにて正確に検出できる。
【0020】請求項3の発明ランプ電流検出回路は、前記インバータ内のランプ電流
通路に接続されたランプ電流検出抵抗と、前記ランプ電
流検出抵抗の両端間電圧を平滑化する平滑化回路と、前
記平滑化回路出力を基準値と比較する比較回路とで構成
し、前記電源電流検出回路は、前記ランプ電流検出回路
の出力をそれの基準値としているから、請求項1および
請求項2と同様に冷陰極管周囲の温度変化にかかわらず
冷陰極管の発光を安定させることができる。
【0021】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る冷陰極管駆動回路の
回路図である。
【図2】本発明の他の実施の形態に係る冷陰極管駆動回
路の回路図である。
【図3】従来の冷陰極管駆動回路の回路図である。
【図4】冷陰極蛍光ランプの負荷特性を示す図である。
【符号の説明】
10A 冷陰極管駆動回路 11 入力電圧源 12 電力変換部 13 インバータ 14 冷陰極管 15 ランプ電流検出回路 16 電源電流検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−85986(JP,A) 特開 平8−130096(JP,A) 特開 平4−163887(JP,A) 特開 平8−111290(JP,A) 実開 平3−118594(JP,U) 実開 平2−119394(JP,U) 実開 平2−119395(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/00 H05B 41/392

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源からの電力を検出信号の入力に応答
    して変換し、その変換に対応した電源電流を出力する電
    力変換部と、 前記電力変換部からの直流の電源電流を交流のランプ電
    流に変換するとともに、この変換したランプ電流を冷陰
    極管に出力するインバータと、 前記電源電流の変化を基準値と比較して検出するととも
    に、この検出に係る信号を前記検出信号として前記電力
    変換部に出力する電源電流検出回路とを具備した冷陰極
    管駆動回路であって、 前記冷陰極管駆動回路は、さらに前記インバータ内のラ
    ンプ電流を検出するとともに、この検出したランプ電流
    を基準値と比較してランプ電流の誤差分を検出するラン
    プ電流検出回路を有しており、このランプ電流検出回路
    の出力を前記電源電流検出回路の基準値として用いる
    とを特徴とする冷陰極管駆動回路。
  2. 【請求項2】 電源からの電力を検出信号の入力に応答
    して変換し、その変換に対応した電源電流を出力する電
    力変換部と、 前記電力変換部からの直流の電源電流を交流のランプ電
    流に変換するとともに、この変換したランプ電流を冷陰
    極管に出力するインバータと、 前記電源電流の変化を基準値と比較して検出するととも
    に、この検出に係る信号を前記検出信号として前記電力
    変換部に出力する電源電流検出回路とを具備した冷陰極
    管駆動回路であって、 前記電源電流検出回路が、前記電力変換部とインバータ
    との間に接続された検出抵抗を有し、前記検出抵抗の両
    端間電圧を前記電源電流の変化として用い、さらに前記インバータ内のランプ電流を検出するととも
    に、この検出したランプ電流を基準値と比較してランプ
    電流の誤差分を検出するランプ電流検出回路を有してお
    り、このランプ電流検出回路の出力を前記電源電流検出
    回路の基準値として 用いることを特徴とする冷陰極管駆
    動回路。
  3. 【請求項3】 前記ランプ電流検出回路は前記インバー
    タ内のランプ電流通路に接続されたランプ電流検出抵抗
    と、前記ランプ電流検出抵抗の両端間電圧を平滑化する
    平滑化回路と、前記平滑化回路出力を基準値と比較する
    比較回路とを具備し、前記電源電流検出回路は、前記ラ
    ンプ電流検出回路の出力をそれの基準 値としていること
    を特徴とする請求項1または2記載の冷陰極管駆動回
    路。
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