JP3982008B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電灯点灯装置に係り、特に液晶バックライト用放電灯の点灯用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放電灯点灯用電源は実開平5−80191号公報に記載されているように、点灯回路の前段に設けられた電圧制御手段に管電流検出回路で検出した管電流値を電圧に変換してフィードバックし、放電灯を流れる管電流が一定になるように電圧制御手段の動作をＰＷＭ制御する構成となっていた。
【０００３】
前記従来技術では、電源電圧が変動しても、前記電圧制御手段に設けられたスイッチ素子の開閉のデューティを制御することにより、点灯回路に供給される電圧を一定に保つよう動作させ、常に一定の管電流を流す構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術で例えば２灯の放電灯を点灯する場合、次の方法が考えられる。
【０００５】
(1）２灯の放電灯それぞれ別々に管電流を検出し、各々の放電灯に対応する電圧制御手段を別々に制御して放電灯に流れる電流を制御する方法。
【０００６】
(2）２灯の放電灯のうち片側の放電灯の管電流のみ検出し、一つの電圧制御手段から２本の放電灯に電力を供給する構成にし、片側の管電流出力を所定の値になるように一つの電圧制御手段を制御する。一つのトランスの出力を同じ容量のバラストコンデンサで分岐して２本の放電灯に管電流を供給することにより、管電流を検出していない方の放電灯にも同じ電流を供給する。
【０００７】
(1）の方法は回路構成的には複雑になるが、放電灯の特性ばらつきや放電灯の周囲の浮遊容量のばらつきが大きくても、それぞれ別々に管電流を検出してフィードバック制御を行うため、管電流のばらつきが小さくできるという特徴がある。また、片側の放電灯が点灯しなかった場合、管電流検出回路で管電流が検出されないため放電灯が点灯していないことがわかる。一定時間以上放電灯が点灯しない状態が継続した場合回路の動作を停止させることにより高い電圧が出力され続ける危険を防止することが容易である。
【０００８】
しかし、１本の放電灯ごとに管電流検出回路や電圧制御手段を持たなければならないためコストがかかる。特に点灯する頭数が増えるほどコストアップが大きくなってしまう。
【０００９】
一方、(2）の方法では１個の管電流検出回路と電圧制御手段で多灯の放電灯を点灯できるため、コストが小さくて済む。また複数の放電灯のうちの１灯を流れる電流をフィードバックするため周囲温度変化に伴う放電灯特性の変化や電源電圧の変化など外乱に対し安定に動作する。管電流を検出している放電灯以外の放電灯には、バラストコンデンサによって分岐されて、管電流を検出している放電灯の電流とほぼ同じ電流が流れる。(1）の方法に比べ、放電灯特性ばらつきや放電灯周囲の浮遊容量ばらつきによって管電流のばらつきは大きくなる傾向にはあるが、実用上問題ないレベルにある。従って、(2）の方法は低コストで複数の放電灯を安定に点灯できる優れた方法である。
【００１０】
しかし(2）の方法の場合、管電流を検出していない方の放電灯が点灯しなかった場合、(1）の方法のように点灯していないことを容易に検出することができないため、放電灯の両端には高電圧が出力され続けることになる。例えば点灯していないため、使用者が放電灯を交換しようとすると感電する危険がある。
【００１１】
また、管電流を検出している側の放電灯が点灯しなかった場合、制御回路はより出力を上げる方向に動くが、そのとき管電流を検出していない側の放電灯が点灯していると、所定の電流値よりも大きな電流値で動作することになる。そのため異常発熱を生じ極端な場合発煙，発火などの危険がある。２本の管電流の合計を帰還する場合も同様の危険がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明では下記の構成とした。
【００１３】
すなわち、前記(2）の方法のうち放電灯を流れる電流を検出してフィードバックしていない放電灯にも電流の検出手段を設け、この電流検出手段で検出した電流値によって放電灯が点灯しているかどうかを判定し、点灯していない場合には放電灯への給電を停止することにより実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の回路図で、１が直流電源、２はスイッチングトランジスタ、３はチョークコイル、４は抵抗、５はスイッチングトランジスタ２のベース抵抗、６はダイオード、７はトランス、８は共振コンデンサ、９および１０はトランジスタ、１１および１３はバラストコンデンサ、１２および１４は放電灯、１５および２８は管電流検出抵抗、１６および２９は整流ダイオード、１７および３０は平滑コンデンサ、１８，１９，３１および３２は抵抗、２０はエラーアンプ、２１は基準電圧源、２２は帰還コンデンサ、２３は鋸歯状波発生回路、２４は電圧比較器、２５はトランジスタ２６のベース抵抗、３３，３５，３６，３９，４０，４２および４３は抵抗、３４および４１はコンデンサ、３７，３８，４４および４５はトランジスタである。
【００１５】
直流電源１の出力する直流電圧はスイッチングトランジスタ２でチョッピングされ、更にチョークコイル３によって平滑されて、スイッチングトランジスタ２のデューティに応じた直流電圧としてトランス７に入力される。トランジスタ９および１０と共振コンデンサ８と抵抗２７とトランス７で構成される回路が、いわゆるプッシュプル形電圧共振回路で、トランス７のインダクタンスと共振コンデンサ８の容量値でほぼ決まる周波数で正弦波発振動作を行う。プッシュプル形電圧共振回路によって、トランス７に入力された直流電圧はその電圧値に応じた交流電圧に変換される。更にこの交流電圧はトランス７の巻き数比に応じた二次電圧に昇圧され、バラストコンデンサ１１および１３を介して放電灯１２および１４の両端に印加され、放電灯１２および１４が点灯する。放電灯１２および１４が点灯するとバラストコンデンサ１１および１３のインピーダンスとトランス７の二次電圧によって決まる管電流が放電灯１２および１４に流れる。
【００１６】
放電灯１２に流れる管電流は管電流検出抵抗１５で電流値に比例した電圧値に変換されダイオード１６およびコンデンサ１７で整流，平滑され、抵抗１８および１９を介してエラーアンプ２０に入力される。エラーアンプ２０は入力された管電流に応じた電圧値と基準電圧源２１の電圧値の差を増幅した電圧を電圧比較器２４に出力する。電圧比較器２４はこの電圧と、鋸歯状波発生器２３の出力電圧とを比較し、比較した結果を出力する。
【００１７】
図２（ａ）に示す三角波状の波形が鋸歯状波発生器２３の出力電圧波形，実線の直線がエラーアンプ２０の出力電圧波形である。図２（ｂ）は電圧比較器２４の出力電圧波形で、この電圧が高い期間にトランジスタ２６がオンするためスイッチングトランジスタ２がオンし、反対に低い期間にはスイッチングトランジスタ２はオフする。もしも直流電源１の電圧が高くなった場合、トランス７に入力される電圧も高くなるため放電灯１２に流れる管電流は大きくなる。このため図２（ａ）破線の直線で示すようにエラーアンプ２０の出力電圧が上昇する。このため電圧比較器２４の出力電圧波形で電圧の高い期間は短くなる方向に変化し、スイッチングトランジスタ２のデューティは小さくなり、トランス７に入力される電圧が抑えられ、放電灯１２に流れる電流は一定に保たれる。バラストコンデンサ１１と１３を同じ容量にし、放電灯１２および１４をほぼ同じ特性のものを使用すれば放電灯１４には放電灯１２に流れる電流とほぼ同じ電流が流れる。したがって例えば直流電源１の電圧が変化する等の外乱があっても、放電灯１２および１４に流れる電流はほぼ一定に保たれることになる。
【００１８】
ところでなんらかの原因で、例えば放電灯が破損している場合など、放電灯１２が点灯しなかった場合、抵抗１９の両端には電圧が発生しないためトランジスタ３８はＯＮしない。そのためコンデンサ３４は直流電源１の電圧で抵抗３３を介して充電される。抵抗３３の抵抗とコンデンサ３４の容量の時定数で徐々にコンデンサ３４の両端電圧が上昇し、一定時間経過するとトランジスタ３７のベース電圧がＯＮ電圧に達する。そのためトランジスタ３７がＯＮし、トランジスタ２６およびチョッピングトランジスタ２はＯＦＦとなる。チョッピングトランジスタ２がＯＦＦとなるとトランス７の二次側には電圧が発生しなくなる。このため放電灯１２が点灯しなかった場合一定時間経過するとトランス７の二次電圧が発生しなくなるため、誤って二次側に触れても安全である。
【００１９】
このように、管電流を検出してフィードバックしている側の管電流は常時監視されているため放電灯が点灯しなかったことは確実に検出できる。しかしこれだけでは管電流をフィードバックしない側の放電灯が点灯しなかった場合、これを検知できないため、誤って二次側に触れ感電する危険がある。
【００２０】
そこで管電流を検出してフィードバックし、放電灯１４の管電流も抵抗２８等で検出し、放電灯１２が点灯しなかった場合と同様の動作でチョッピングトランジスタ２の動作を停止させ、高い安全性を得ることができる。
【００２１】
すなわちなんらかの原因で、放電灯１４が点灯しなかった場合、抵抗３２の両端には電圧が発生しないためトランジスタ４５はＯＮしない。そのためコンデンサ４１は直流電源１の電圧で抵抗４０を介して充電される。抵抗４０の抵抗とコンデンサ４１の容量の時定数で徐々にコンデンサ４１の両端電圧が上昇し、一定時間経過するとトランジスタ４４のベース電圧がＯＮ電圧に達する。そのためトランジスタ４４がＯＮし、トランジスタ２６およびチョッピングトランジスタ２はＯＦＦとなる。チョッピングトランジスタ２がＯＦＦになると、トランス７の二次側には電圧が発生しなくなる。このようにして、管電流をフィードバックしない側の放電灯も含めて管電流の検出を行うことにより安全な放電灯点灯装置を実現することができる。
【００２２】
図３は本発明の第２の実施例の回路図で、図３において４６は第２のトランスである。その他図１と同一符号は同一または同等の部分を示す。図１の実施例ではトランス７に対し２本の放電灯を並列に接続しているが、図３の実施例ではトランスに対し２本の放電灯を直列に接続している。またトランス７とトランス４６は図３のように接続され、トランス７の巻き始め端子（黒丸で表示）に＋極性の電圧が発生する瞬間は、トランス４６の巻き始め端子に−極性の電圧が対称に発生する構成となっている。このためトランス７に二次側とトランス４６の二次側の接続点は、常にＧＮＤ電位に近い値を示す。その他の動作は図１の実施例と同様である。
【００２３】
図３では２個の放電灯が直列につながっているため二次電圧も２倍の電圧が必要で、そのため２個のトランスを使って必要な出力電圧を出している。出力電圧の大きなトランスを使えば１個のトランスで実現できる。いずれにしても、２本の放電灯のうちのどちらか一方が何らかの原因で点灯しなかった場合、回路の動作が停止するので安全な放電灯点灯装置を実現することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上で説明したように本発明によれば、複数の放電灯のいずれかが何らかの原因で点灯しなかった場合でも、確実にそれを検出し、装置の動作を停止させることができ、高い電圧が発生し続けることがないため、安全な点灯装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路図。
【図２】本発明の一実施例の動作波形図。
【図３】本発明の他の実施例の回路図。
【符号の説明】
１…直流電源、２…スイッチングトランジスタ、３…チョークコイル、４…抵抗、５…スイッチングトランジスタのベース抵抗、６…ダイオード、７…トランス、８…共振コンデンサ、９…トランジスタ、１０…トランジスタ、１１…バラストコンデンサ、１３…バラストコンデンサ、１２…放電灯、１４…放電灯、１５…管電流検出抵抗、２８…管電流検出抵抗、１６…整流ダイオード、２９…整流ダイオード、１７…平滑コンデンサ、３０…平滑コンデンサ、１８…抵抗、１９…抵抗、３１…抵抗、３２…抵抗、２０…エラーアンプ、２１…基準電圧源、２２…帰還コンデンサ、２３…鋸歯状波発生回路、２４…電圧比較器、２５…トランジスタ２６のベース抵抗、３３，３５，３６，３９，４０，４２，４３…抵抗、３４，４１…コンデンサ、３７，３８，４４，４５…トランジスタ。

Claims (2)

1. 直流電源を電源とし、複数の放電灯を点灯する放電灯点灯装置において、前記複数の放電灯にそれぞれ流れる電流を各放電灯別に検出する手段を具備し、前記複数の放電灯にそれぞれ流れる電流を各放電灯別に検出する手段により検出した電流値のうち一部の放電灯を流れる電流値を制御回路に帰還して１個のスイッチ素子のスイッチングのデューティを制御することによって前記放電灯に流れる電流が所定の値になるよう制御する機能を有し、前記複数の放電灯にそれぞれ流れる電流を各放電灯別に検出する手段で検出した電流値のうち少なくとも一つの放電灯を流れる電流値が所定の値より小さい場合、前記一部の放電灯を流れる電流値の帰還をＯＦＦにして前記スイッチ素子をＯＦＦとすることにより全ての放電灯への給電を停止する手段を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記請求項１に記載の放電灯点灯装置において、前記複数の放電灯にそれぞれ流れる電流を各放電灯別に検出する手段で検出した電流値のうち少なくとも一つの放電灯を流れる電流値が所定の値より小さい状態が所定の時間以上継続した場合または断続した場合全ての放電灯への給電を停止する手段を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。

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