JP3540442B2

JP3540442B2 - 冷陰極放電灯点灯駆動装置

Info

Publication number: JP3540442B2
Application number: JP15676295A
Authority: JP
Inventors: 陽一吉田
Original assignee: 株式会社エレバム
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JPH08331868A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、直流電源の電力を交流電力に変換し、その交流電力によって冷陰極放電灯を駆動する自励発振型の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷陰極放電灯を駆動するための自励発振型の高周波インバータとしては特開平７−６７３５７号等に記載されるように、プッシュプル型のトランジスタインバータを用いたものが広く採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのようなプッシュプル型のトランジスタインバータを用いたものは少なくともトランジスタを２個用いるため、部品点数も多く回路が大型化する。特に、液晶ディスプレイのバックライトなど、小型化の要請が厳しい適用分野においては、２個以上のトランジスタが占有する面積は無視し得ず、１個のトランジスタによって高周波インバータを構成することの有用性を本発明者は見出した。
【０００４】
本発明の目的は、冷陰極放電灯を駆動するための自励発振型の高周波インバータに用いるスイッチングトランジスタを１個として、回路を小型化し、省電力及び高効率のインバータを実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷陰極放電灯点灯駆動装置は、一対の放電電極（１１，１２）を備えた冷陰極放電灯（１）と、一対の電源端子（２０，２１）に印加される直流電源の電力を交流電力に変換して一対の出力端子（２２，２３）から前記冷陰極放電灯に供給する高周波インバータ（２１）とを供える。前記冷陰極放電灯はディスプレイのバックライト光源などとされる。前記高周波インバータは、前記一方の電源端子（２１）と一方の出力端子（２３）が接続され、一対の電源端子の間に直列配置された１次コイル（Ｎｐ）及びスイッチングトランジスタ（Ｔｒ）と、前記１次コイルに形成される電圧に応じた正帰還電圧をスイッチングトランジスタのベースに与えるベース駆動用コイル（Ｎｂ）と、前記スイッチングトランジスタのベースと他方の出力端子（２２）の間に配置され、１次コイルに対して逆極性にされた２次コイル（Ｎｓ）と、２次コイルと前記他方の出力端子との間に配置された容量手段（Ｃ）とから成る。ここで逆極性とは、１次コイルに発生する磁束を打ち消す方向を以て２次コイルが電流を流す関係を言う。
【０００６】
【作用】
上記した手段によれば、前記ベース駆動用コイルを介して初期的にベース電流が与えられる前記スイッチングトランジスタは、１次コイルに流れる電流の増大に従って前記ベース駆動用コイルにてベース電圧を増大させるベース電圧の正帰還制御でオン状態にされ、これによって２次コイルに一方向の電流が流されて出力端子から冷陰極放電灯に電力が供給される。オン状態にされたスイッチングトランジスタは、前記２次コイルに流れる電流が容量手段を充電して流れなくなることにより１次コイルのコアが飽和されることによるベース駆動用コイルの電圧低下に従ってベース電圧を低下させるベース電圧の正帰還制御でオフ状態にされ、これにより、２次コイルには上記とは逆方向の電流が流されて出力端子から冷陰極放電灯に電力が供給される。上記動作が繰り返されることにより、冷陰極放電灯は、直流電源を受ける高周波インバータにて交流駆動される。
【０００７】
【実施例】
図１には本発明の一実施例が示される。図において１は冷陰極蛍光放電灯、２は冷陰極蛍光放電灯１を駆動する高周波インバータでる。冷陰極蛍光放電灯１は、例えば液晶ディスプレイなどのバックライト光源とされ、外径３ｍｍ〜６ｍｍ、長さが３０ｍｍ〜１５０ｍｍ、消費電力が２００ｍＷ〜２０００ｍＷの小型且つ低消費電力とされ、内面に蛍光体被膜が設けられて水銀蒸気が充填された容器１０に一対の放電電極１１，１２が内蔵されて成る。
【０００８】
高周波インバータ２は、一対の電源端子２０，２１に印加される直流電源の電力を交流電力に変換して一対の出力端子２，２３から前記冷陰極蛍光放電灯１に供給するもので、トランスＴ、ｎｐｎ型のスイッチングトランジスタＴｒ、起動抵抗Ｒ、及びコンデンサＣを備える。前記一方の電源端子２１と一方の出力端子２３はグランド配線２４にて接続される。トランスＴは１次コイルＮｐ、２次コイルＮｓ、ベース駆動用コイルＮｂ、コアＣＲから成る。前記１次コイルＮｐ及びスイッチングトランジスタＴｒは一対の電源端子２０，２１の間に直列配置される。ベース駆動用のコイルＮｂは、前記１次コイルＮｐに形成される電圧に応じた正帰還電圧をスイッチングトランジスタＴｒのベースに与える。前記２次コイルＮｓは１次コイルＮｐに対して逆極性とされ、前記スイッチングトランジスタＴｒのベースと他方の出力端子２２の間に配置される。２次コイルＮｓと前記他方の出力端子２２との間には前記コンデンサＣが介在されている。前記抵抗Ｒは電源端子２０とベース駆動用コイルＮｂとの間に配置されている。コンデンサＣは冷陰極蛍光放電灯１に過剰な放電電流が流れないようにするために配置されている。
【０００９】
次に上記実施例の動作を説明する。電源電圧はＧＮＤ＝０Ｖ、Ｖｉｎ＝３Ｖとされ、当該電源電圧が電源端子２０，２１に印加されると、起動抵抗Ｒとベース起動用コイルＮｂを通してスイッチングトランジスタＴｒのベースに電流が流れ、当該トランジスタＴｒは導通状態にされる。この結果、１次コイルＮｐにノードｎ１〜ｎ２に向く電圧が発生し、この電圧に応じてベース駆動用コイルＮｂにもノードｎ４〜ｎ３に向く電圧が発生する。この電圧は、スイッチングトランジスタＴｒのコンダクタンスを更に大きくする方向に作用する正帰還電圧とされる。これによってスイッチングトランジスタＴｒは急速にオン状態、即ちそのコンダクタンスは急速に大きくされる。その結果、トランスＴの１次コイルＮｐにはＶｐ＝Ｖｉｎ−Ｖｃｅの電圧が加わり、これによって２次コイルＮｓにはノードｎ５〜ｎ４に向く電圧（Ｖｐ×Ｎｓの巻数／Ｎｐの巻数）が発生し、冷陰極蛍光放電灯１→コンデンサＣ→２次コイルＮｓ→スイッチングトランジスタＴｒの方向に電流Ｉｓ１が流れる。この電流Ｉｓ１は１次コイルＮｐにより発生するコアＣＲの磁束を打ち消す方向に流れるが、当該電流Ｉｓ１の流れは容量Ｃが充電されたときに止まる。電流Ｉｓ１の流れが止まると、１次コイルＮｐによってコアＣＲが飽和しやすくなる。コアＣＲが飽和すると、１次コイルＮｐに流れる電流Ｉｐが急に増加する。これによって、スイッチングトランジスタＴｒのベース電流が当該トランジスタＴｒの飽和を保つことができなくなると、スイッチングトランジスタＴｒは飽和から外れて電圧Ｖｃｅが増加する。電圧Ｖｃｅが増加することによって１次コイルＮｐの電圧Ｖｐが低下すると、それによってベース駆動用コイルＮｂの電圧も下がり、それに従って更に電圧Ｖｃｅが増加する。この動作は正帰還動作とされるから、スイッチングトランジスタＴｒは急速にオフ状態にされる。スイッチングトランジスタＴｒがオフ状態にされると、コアＣＲに蓄えられたエネルギーが逆起電力となって２次コイルＮｓには前記とは逆向きの高い電圧が発生する。これによって２次コイルＮｓ→コンデンサＣ→冷陰極蛍光放電灯１に向けて電流Ｉｓ２が流れる。このようにしてコアＣＲのエネルギー放出が終了すると、トランスＴの各コイルＮｐ，Ｎｂ，Ｎｓの電圧は実質的に０になり、前記最初に動作電源を印加した状態に戻される。このような動作が繰り返されることによって高周波インバータ２は発振動作を継続する。
【００１０】
図２には前記電圧Ｖｃｅと電流Ｉｃの波形が示され、図３には電圧Ｖｓの波形が示される。各図の波形は、１次コイルＮｐ、２次コイルＮｓ、ベース駆動用コイルＮｂの巻数比を１０：１０００：６とした場合の実測波形である。
【００１１】
以上の説明から明らかなように高周波インバータ２は、ベース駆動用コイルＮｂを介して初期的に供給されるベース電流によって導通されるスイッチングトランジスタＴｒのコレクタ電流Ｉｃの増加に応じてベース電圧をベース駆動用コイルＮｂを介して正帰還制御することにより、スイッチングトランジスタＴｒをオン状態にして電流Ｉｓ１を伴う電力を出力し、また、電流Ｉｓ１によるコンデンサＣの充電動作に伴う当該電流の減少に従ったコアＣＲの飽和によるベース駆動用コイルＮｂの電圧低下に応じてベース電圧をベース駆動用コイルＮｂを介して正帰還制御することにより、スイッチングトランジスタＴｒをオフ状態にして電流Ｉｓ２を伴う電力を出力する。このように、スイッチングトランジスタＴｒのオン状態とオフ状態の双方において電流の向きが相互に異なる電力出力を行うことができる。すなわち、高周波インバータ２は、スイッチングトランジスタＴｒを１個用いた簡素な回路構成によって、直流電源の電力を交流電力に変換して冷陰極蛍光放電灯１を駆動することができる。スイッチングトランジスタＴｒは１個であるから、高周波インバータ２は、小型且つ省電力であって、高効率を実現することができる。
【００１２】
また、スイッチングトランジスタＴｒのターンオン動作は１次コイルＮｐに流れる電流の増大に従ってベース電圧を増大させるベース電圧の正帰還制御で行われ、当該スイッチングトランジスタＴｒのターンオフ動作はコアＣＲの飽和による電圧Ｖｃｅの増大に従ってベース電圧を低下させるベース電圧の正帰還制御で行われるから、電流Ｉｓ１，Ｉｓ２波形は矩形波のように急峻に変化されず、これによって、冷陰極蛍光放電灯１における放電電極又はそれに塗布され若しくはその近傍に配置されたエミッタ物質（電子放射物質）の不所望な壊散を低減でき、放電電極の寿命が短くなる事態を防止することができる。
【００１３】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えばスイッチングトランジスタの導電型を変更して構成することも可能である。また、本発明は液晶ディスプレイのバックライト光源に適用する場合に限定されず、その他の用途にも適用可能である。また、電源端子２１と出力端子２３は兼用端子にすることができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、スイッチングトランジスタを１個用いた簡素な回路構成によって、直流電源の電力を交流電力に変換して冷陰極放電灯を駆動することができる。さらに、２次コイルに流れる電流波形は矩形波のように急峻に変化されず、これによって放電電極又はそれに塗布され若しくはその近傍に配置されたエミッタ物質の不所望な壊散を低減でき、放電電極の寿命が短くなる事態を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る高周波インバータの回路図である。
【図２】前記電圧Ｖｃｅと電流Ｉｃの一例波形図である。
【図３】電圧Ｖｓの一例波形図である。
【符号の説明】
１冷陰極蛍光放電灯
１１，１２放電電極
２高周波インバータ
２０，２１電源端子
２２，２３出力端子
Ｔトランス
Ｎｐ１次コイル
Ｎｓ２次コイル
Ｎｂベース駆動用コイル
Ｔｒスイッチングトランジスタ
Ｃコンデンサ

Claims

一対の放電電極を備えた冷陰極放電灯と、一対の電源端子に印加される直流電源の電力を交流電力に変換して一対の出力端子から前記冷陰極放電灯に供給する高周波インバータとを供え、
前記高周波インバータは、前記一方の電源端子と一方の出力端子が接続され、一対の電源端子の間に直列配置された１次コイル及びスイッチングトランジスタと、前記１次コイルに形成される電圧に応じた正帰還電圧をスイッチングトランジスタのベースに与えるベース駆動用コイルと、前記スイッチングトランジスタのベースと他方の出力端子の間に配置されされ、１次コイルに対して逆極性とされる２次コイルと、２次コイルと前記他方の出力端子との間に配置された容量手段とから成るものであることを特徴とする冷陰極放電灯点灯駆動装置。
前記冷陰極放電灯はディスプレイのバックライト光源であることを特徴とする請求項１記載の冷陰極放電灯点灯駆動装置。