JP3930473B2

JP3930473B2 - 放電灯点灯回路

Info

Publication number: JP3930473B2
Application number: JP2003420247A
Authority: JP
Inventors: 伸一鈴木; 浩史今田
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: JP2005183099A; EP1545165A2; US7098609B2; DE602004011595D1; DE602004011595T2; EP1545165A3; EP1545165B1; US20050134199A1

Description

本発明は、液晶表示装置の照明用放電ランプを点灯させる放電灯点灯回路に係り、特に放電灯点灯回路に発生するアーク放電あるいはコロナ放電などの放電を検知する放電検知機能を備えた放電灯点灯回路に関する。

従来、液晶表示装置の照明装置としてバックライトが用いられており、このバックライトには冷陰極管、メタルハライドランプなどの放電灯と、この放電灯を点灯させるためのインバータ回路などを備えた放電灯点灯回路を構成している。放電灯は高電圧にて点灯させる必要があるため、放電灯点灯回路には高圧トランスを設け、高圧トランスの二次側には放電灯が接続されている。このような放電灯点灯回路には放電灯に流れる管電流が異常に高くなった場合等に動作を停止させる保護装置を設けており、放電灯の過電流を検知して保護回路を作動させ、放電灯への過電流を防止している放電灯点灯回路がある（たとえば、特許文献１参照）。

この特許文献１の放電灯点灯回路のブロック図を図５に示す。図５に示す放電灯点灯回路50はトランス51の一次側にはトランス51の一次側を駆動するＨブリッジ回路52を接続し、Ｈブリッジ回路52への信号を生成するロジック回路53が接続され、トランス51の二次側には放電管54が接続されており、プロテクト回路55はトランス51の二次側に接続され、トランス51の二次側信号56の電圧が予め設定した閾値を超えた場合、ロジック回路53の動作を停止して放電管54への過電流を防止している。

また、液晶表示装置の照明装置用として用いられるバックライトに使用される放電灯は高電圧にて点灯させる必要があるため、放電灯点灯回路には高圧トランスを設けているが、高圧トランスの二次側端子と配線間の接続不良、あるいはトランスの二次側の配線の切断、あるいは放電灯を接続するコネクタ端子間の接続不良、あるいは放電灯のワイヤー不良、あるいは高圧トランスのコイルの被覆不良による耐圧低下が生じた場合、切断箇所の間隔（距離）が狭い場合にはこれらのいずれかの箇所でコロナ放電やアーク放電などの放電が生じることがある。アーク放電が発生した場合、アーク放電は火花を伴うため、端子や部品を損傷したり、場合によっては発煙発火してしまい、放電灯点灯回路および液晶表示装置が損傷してしまうという問題になる。このため、高圧トランスを備えた放電灯点灯回路においてはコロナ放電やアーク放電などの放電を検知すると共にこれらの放電が生じた場合には放電灯への給電を停止して放電灯点灯回路および液晶表示装置の損傷を防止する必要がある。

ところで、上述の特許文献１に記載の放電灯点灯回路構造では、トランス51の二次側信号56の電圧が予め設定した閾値を超えた場合、ロジック回路53の動作を停止して放電管54への過電流を防止した構成であるが、高圧トランスの二次側配線の部分断線した箇所でコロナ放電やアーク放電などの放電が発生しても放電管54は点灯状態であるため管電流は一定であり、プロテクト回路55は動作しない。このため、放電の発生を検知できないという問題がある。

このような高圧トランスの二次側配線の部分断線した箇所で放電が生じた場合、その放電を検知し、動作を停止して回路を保護する必要があるが、高圧トランスやランプ近傍に発生したコロナ放電の初期状態を検知して回路を保護する放電灯点灯回路が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

この特許文献２の放電灯点灯回路は、高圧トランスやランプ近傍にコロナ放電が発生した場合、コロナ放電の初期状態を検知して回路を保護するためにトランス用誘起パターンとランプ用誘起パターンを設け、これらの誘起パターンに誘起される電圧を検知してインバータ回路を保護することが開示されている。

この特許文献２の放電灯点灯回路のブロック図を図６に示す。図６に示す放電灯点灯回路60では、高圧トランス61に対応するプリント基板の下面に矩形状のトランス用誘起パターン部62を設け、ランプ63に対応するプリント基板の下面に長方形状のランプ用誘起パターン部64を設けて、高圧トランス61やランプ63にコロナ放電が発生した場合には誘起パターン部62、64に誘起される電圧が高周波電流となり、コロナ放電検知回路65、66で基準電圧と比較し、基準電圧以下であれば停止信号を出力してスイッチングトランジスタを停止させて回路60を保護する。

特開２００３−１６８５８５公報特開２００２−３４１７７５公報

しかしながら、特許文献２に記載の放電灯点灯回路では、液晶セルの下面に配設される導光板と略同じ大きさのプリント基板に放電灯点灯回路を形成しているため、必然的にプリント基板は液晶セルと略同じ大きさを必要とした構成となっている。このため、大型の液晶表示装置をテレビ受信機として使用した液晶テレビに代表されるような大型の液晶表示装置では大型の液晶セルに合わせて大型のプリント基板を必要とし、その結果、放電灯点灯回路の価格が高価になってしまうという問題がある。

また、トランス用とランプ用にそれぞれ誘起パターン部を設ける必要があるため、放電灯点灯回路の価格が高価になってしまうという問題がある。

また、液晶テレビに代表されるような大型の液晶表示装置ではランプおよびトランスもそれぞれ複数個使用されているため、トランス用誘起パターン部とランプ用誘起パターン部もそれぞれ複数本形成する必要があり、多くの誘起パターン部を形成する必要があると共に誘起パターン部の配置が難しくなるという問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、放電灯点灯回路の高圧トランスの二次側配線中で放電が発生した場合、その放電を検知して放電灯点灯回路の動作を停止すると共に大型の液晶表示装置に対しても安価な放電灯点灯回路を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、制御回路とトランス駆動回路とトランスとを備え、前記トランス駆動回路にて前記トランスの一次側を駆動し、前記トランスの二次側に放電灯を接続して点灯させる放電灯点灯回路において、前記トランスの二次側の一端側に放電灯の一方端を接続し、該放電灯の他方端にランプ電流を電圧に変換するための電流電圧変換回路を介してＧＮＤに接地し、前記電流電圧変換回路と前記制御回路との間にランプ電流制御用パターンを設けるとともに、前記トランスの二次側の他端側とＧＮＤとの間に前記ランプ電流制御用パターンと近接並行した放電検出用パターンを設け、該放電検出用パターンに誘起される電圧を検知して前記トランスの二次側への給電を停止する手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明は上記において、ランプ電流制御用パターンと放電検出用パターンがプリント基板の同一面上に形成されてなることを特徴とする。

また、本発明は上記において、ランプ電流制御用パターンと放電検出用パターンがジグザグ状に形成されてなることを特徴とする。

また、本発明は上記において、トランスの二次側に複数の放電灯が接続されていることを特徴とする。

本発明の放電灯点灯回路によれば、トランスの二次側の一方側に放電灯を接続し、放電灯の他方端にランプ電流を電圧に変換するための電流電圧変換回路7とランプ電流制御用パターン8を設け、トランスの二次側のＧＮＤ側に放電検出用パターンをランプ電流制御用パターンと近接並行して設けた構成のため、ランプ電流制御用パターンに流れるランプ電流の高周波成分ノイズ成分にて放電検出用パターンに誘起される電圧によってコロナ放電あるいはアーク放電を検知し、放電灯点灯回路の動作を停止することによって放電灯点灯回路を保護できる。

また、トランスの二次側のＧＮＤ側に放電検出用パターンを設けた構成としているため、独立した放電検出用パターンを設ける必要がなく、放電灯点灯回路を簡素化できる。

また、トランスの二次側のいずれの箇所でコロナ放電あるいはアーク放電が生じてもトランスの二次側のＧＮＤ側に接続した放電検出用パターンのみにてこれらの放電を検知できるため、放電灯およびトランスが複数個を備えた場合であっても放電灯点灯回路を簡素化でき、大型の液晶表示装置用の放電灯点灯回路に適用しても安価に製造できる。

また、放電検出用パターンとランプ電流制御用パターンを制御回路やトランス駆動回路やトランスなどの電子部品が装着されたプリント基板の面と同一面上に形成すれば、回路配線と同一パターンニング作業で行えるため、作業工程が改善できる。

また、放電検出用パターンを直線状ではなく、ジグザグに形成することによってパターンのインダクタンスを任意に得られ、より効率よく放電を検出できる。

以下、本発明による実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明による放電灯点灯回路の第一の実施形態を示すブロック図である。

図１において、放電灯点灯回路1はトランス5の一次側にトランス駆動回路4が接続され、トランス駆動回路4にてトランス5の一次側を駆動している。制御回路3は放電灯点灯回路1を制御するための回路であって、トランス駆動回路4に接続され、トランス5の一次側を駆動するための駆動周波数を設定する発振回路などを具備しており、トランス駆動回路4に制御信号を出力する。

トランス駆動回路4はトランス5の一次側を駆動するスイッチング素子を備えた回路であり、たとえば図５に示すような４つのスイッチング素子からなるＨブリッジを構成した場合には、制御回路3からの出力信号はＨブリッジへ入力するゲート信号となり、４つのスイッチング素子を所定のタイミングでスイッチングして交流電圧を発生させ、トランス5の二次側に接続された放電灯6を点灯させる。引用符号2は入力電圧ラインであって、制御回路3とトランス駆動回路4にそれぞれ接続されている。

トランス駆動回路4は勿論、図５に示すようなＨブリッジに限定されるものではなく、ハーフブリッジで構成してもよいし、トランス5の一次側を駆動するスイッチング素子を備えた回路であればよい。

トランス5の二次側に接続された放電灯6は、液晶表示装置のバックライト用であって、たとえば冷陰極ランプが用いられ、冷陰極ランプの一方端はトランス5の二次側の端子に接続され、冷陰極ランプの他方端には冷陰極ランプに流れるランプ電流を電圧に変換するための電流電圧変換回路7が設けられ、電流電圧変換回路7からの出力が電流電圧変換回路7に接続されたランプ電流制御用パターン8を介して制御回路3に入力する。電流電圧変換回路7からの出力信号は制御回路3にてランプ電流に応じた制御を行い、放電灯6を流れるランプ電流が一定になるように制御する。

トランス5の二次側のＧＮＤ接地側には過電流検出用抵抗9と過電流検出用ダイオード10が並列に接続され、制御回路3に入力する。またＧＮＤ接地側には放電検出用パターン11がランプ電流制御用パターン8と近接並行して設けられており、放電検出用パターン11の一方端には放電検出ダイオードを設け、他方端はＧＮＤに接地されている。

次にトランス5の二次側配線の部分断線した箇所でコロナ放電あるいはアーク放電などの放電が生じた場合の放電検知動作について説明する。トランス5の二次側の配線のいずれかの部分断線した箇所でコロナ放電あるいはアーク放電が生じた場合にはランプ電流にノイズ成分として混入される。これらの放電によるノイズ成分には高い周波数成分が含まれるため、この高い周波数成分によってランプ電流制御用パターン8に発生する磁束も急激に変化する。

この結果、この磁束の変化がランプ電流制御用パターン8に近接並行して配置された放電検出用パターン11に影響を及ぼし、放電検出用パターン11に誘起電圧が生じる。この放電による高い周波数成分を含んだノイズによって誘起された誘起電圧はスパイク状の電圧となる。放電検出用パターン11に生じた誘起電圧は放電検出ダイオード12を通じて抵抗14とコンデンサ15からなる積分回路13を経て制御回路3の中に備えた比較回路に入力され、比較回路で予め設定した基準電圧との比較を行い、予め設定した基準電圧を超えた場合には比較回路から停止信号を出力して制御回路3の中に備える発振回路の動作を停止してトランス5の二次側の回路中に生じたコロナ放電あるいはアーク放電の持続を遮断する。この結果、放電灯点灯回路を保護できる。

また、放電検出用パターン11はランプ電流制御用パターン8と近接並行して設けられるが、放電検出用パターン11とランプ電流制御用パターン8との間の間隔はできる限り狭い方がより感度よくコロナ放電あるいはアーク放電を検知できる。また両者の並行させる範囲も可能な限り長い方がより感度よくコロナ放電あるいはアーク放電を検知できる。

放電検出用パターン11とランプ電流制御用パターン8は制御回路3やトランス駆動回路4やトランス5などの電子部品が装着されたプリント基板（図示省略）の面と同一面上に形成すれば、回路配線と同一パターンニング作業で行えるため、作業工程が改善できる。

なお、本実施形態では制御回路3やトランス駆動回路4やトランス5などの電子部品が装着されたプリント基板（図示省略）の面と同一面上に放電検出用パターン11とランプ電流制御用パターン8を形成しているが、これに限定されるものではない。

たとえば、放電検出用パターン11をランプ電流制御用パターン8と対向するようにプリント基板（図示省略）の反対面上に形成してもよい。

または、制御回路3やトランス駆動回路4やトランス5などの電子部品が装着されたプリント基板（図示省略）の面と反対の面上に放電検出用パターン11とランプ電流制御用パターン8を形成してもよい。

または、放電検出用パターン11を直線状ではなく、ジグザグに形成してもよいし、プリント基板（図示省略）に設けたスルーホール（図示省略）を利用してツイスト状に形成してもよい。放電検出用パターン11を直線状ではなく、ジグザグに形成することによってパターンのインダクタンスを任意に得られ、より効率よく放電を検出できる。

図２は、本発明による放電灯点灯回路の第二の実施形態を示すブロック図である。

図２において、放電灯点灯回路20はトランス5の二次側に放電灯6が複数個接続された構成を示したもので、放電灯点灯回路20の動作は図１に示した第一の実施形態と同じであるため、説明は省略する。

図３は、本発明による放電灯点灯回路の第三の実施形態を示すブロック図である。

図３において、放電灯点灯回路30はトランス5の二次側に接続する放電灯6をさらに増やして多灯化した構成を示したもので、放電灯点灯回路30の動作は図１に示した第一の実施形態と同じであるため、説明は省略する。

図４は、本発明による放電灯点灯回路の第四の実施形態を示すブロック図である。

図４において、放電灯点灯回路40は図１に示した放電灯点灯回路1における過電流検出抵抗9と過電流検出ダイオード10を除いて同じである。つまり、トランス5の二次側のＧＮＤ側に放電検知機能のみを設けた構成であり、放電検知機能の動作は図１に示した第一の実施形態と同じであるため、説明は省略する。

本発明の第一の実施形態における放電灯点灯回路のブロック図である。本発明の第二の実施形態における放電灯点灯回路のブロック図である。本発明の第三の実施形態における放電灯点灯回路のブロック図である。本発明の第四の実施形態における放電灯点灯回路のブロック図である。従来の放電灯点灯回路のブロック図である。従来の放電灯点灯回路のブロック図である。

符号の説明

１放電灯点灯回路
２入力電圧ライン
３制御回路
４トランス駆動回路
５トランス
６放電灯
７電流電圧変換回路
８ランプ電流制御用パターン
９過電流検出用抵抗
１０過電流検出用ダイオード
１１放電検出用パターン
１２放電検出ダイオード
１３積分回路
１４積分抵抗
１５積分コンデンサ
２０放電灯点灯回路
３０放電灯点灯回路
４０放電灯点灯回路
５０放電灯点灯回路
５１トランス
５２Ｈブリッジ回路
５３ロジック回路
５４放電管
５５プロテクト回路
５６信号
６０放電灯点灯回路
６１トランス
６２トランス用誘起パターン部
６３ランプ
６４ランプ用誘起パターン部
６５コロナ放電検知回路
６６コロナ放電検知回路

Claims

制御回路とトランス駆動回路とトランスとを備え、前記トランス駆動回路にて前記トランスの一次側を駆動し、前記トランスの二次側に放電灯を接続して点灯させる放電灯点灯回路において、前記トランスの二次側の一端側に放電灯の一方端を接続し、該放電灯の他方端にランプ電流を電圧に変換するための電流電圧変換回路を介してＧＮＤに接地し、前記電流電圧変換回路と前記制御回路との間にランプ電流制御用パターンを設けるとともに、前記トランスの二次側の他端側とＧＮＤとの間に前記ランプ電流制御用パターンと近接並行した放電検出用パターンを設け、該放電検出用パターンに誘起される電圧を検知して前記トランスの二次側への給電を停止する手段を備えたことを特徴とする放電灯点灯回路。
前記ランプ電流制御用パターンと前記放電検出用パターンがプリント基板の同一面上に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯回路。
前記ランプ電流制御用パターンと前記放電検出用パターンがジグザグ状に形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯回路。
前記トランスの二次側に複数の放電灯が接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の放電灯点灯回路。