JP4001898B2

JP4001898B2 - 放電灯点灯装置

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Publication number: JP4001898B2
Application number: JP2005378517A
Authority: JP
Inventors: 研松浦
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: JP2007179928A

Description

本発明は、２つの電極を有する放電灯の点灯を制御する放電灯点灯装置に関する。

高圧の発生により放電灯を点灯させる放電灯点灯装置では、放電管の短絡やその他の異常によって発生した過電流状態を解消するために、例えば、ＵＬ規格に準拠して過電流保護機能が設けられことがある。この過電流保護機能としては、放電灯に印加される電圧を検出して電圧基準値と比較するとともに、放電灯を流れる電流を検出して電流基準値と比較し、電圧及び電流に比較結果の論理和を求め、その結果に応じて放電灯への給電を停止している。例えば、電流が多く流れていながらも放電灯への印加電圧が低いときなどは、短絡が生じたと判断して放電灯への給電を止めるものがある（例えば、特許文献１参照）。

一方、大画面液晶テレビでは、液晶に同期してバックライトである放電灯をバースト調光させることにより残像を消して画質をよりきれいにするものがある。また、かかる放電灯の点灯に使用される放電灯点灯装置に対し、ユーザを感電から保護する目的から、ＵＬ規格に準拠することが必要になっている。
特開２００５−２５１５８０

しかしながら、電圧及び電流の検出により短絡を判断する場合には、電流と電圧との位相がずれていれば、短絡が発生してなくても、短時間、電圧が低く且つ電流が高い状態を取り得るので、誤って短絡と判別してしまうことがある。

また、放電灯をバースト調光で点灯する場合、放電灯が消灯状態となる消灯期間では、電圧が低下するために、短絡によって生じた電圧低下と区別しづらいという問題もある。

本発明は、上記問題点に鑑み、放電灯の調光状態に拘わらず装置内部の短絡やユーザの感電を速やかに検出できる放電灯点灯装置を提供するものである。

本発明は、２つの電極を有する放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、駆動回路と、制御手段と、電圧検出手段と、比較手段とを有する。駆動回路は、放電灯の一方の電極に接続されて所定周波数の交流電力を供給する。制御手段は、駆動回路を駆動する駆動パルスを生成して、放電灯を、放電灯が点灯している点灯期間と放電灯が消灯している消灯期間とが交互に現れるバースト調光にて点灯させる。電圧検出手段は、一方の電極に印加された電圧のピーク値を継続的に検出する。比較手段は、ピーク値を基準値と比較する。さらに、制御手段は、点灯期間において、所定周波数によって決定される周期よりも長い第１期間において検出されたピーク値の全てが基準値を下回る場合は、駆動回路から放電灯への給電を停止させる。

上記構成により、制御手段が、駆動パルスを駆動回路に供給すると、駆動回路は、点灯期間では、放電灯の一方の電極を介して所定周波数の交流を放電灯へ給電して放電灯を点灯させ、消灯期間では、放電灯への給電を停止して放電灯を消灯させる。従って、放電灯は、点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すというバースト調光により点灯する。放電灯が駆動回路から給電されている間、電圧検出手段は、一方の電極に印加された電圧のピーク値を継続的に検出し、比較手段は、検出されたピーク値を基準値と比較する。このとき、制御手段は、点灯期間において、所定周波数によって決定される周期よりも長い第１期間において、検出されたピーク値の全てが基準値を下回る場合は、駆動回路から放電灯への給電を停止する。従って、装置内部で短絡が発生した場合、又はオペレータが感電した場合、短絡や感電の発生から遅くとも第１期間が経過するまでの間に、放電灯への給電が停止され、装置および装置を操作するオペレータを保護する。

このように、上記構成では、放電灯に印加された電圧の検出期間を第１期間毎に分割し、第１期間の各々において、検出された電圧のピーク値が基準値を超えたか否かで、装置内部の短絡の有無を判定している。従って、ある第１期間において一度もピーク値が基準値を超えていなければ、制御手段は、短絡が生じたと判断して放電灯への給電を停止する。

また、第１期間を、所定周波数に対応した周期の数倍程度に設定した場合、放電灯点灯装置の動作が正常であれば、第１期間において、検出される電圧のピーク値は、何度も基準値を超えるので、制御手段による短絡の検出の誤動作を防ぐことができる。また、制御手段による短絡検出の判断は、バースト調光の点灯期間に行われるので、バースト調光の消灯期間における電圧低下を、短絡による電圧低下から区別できる。

さらに、放電灯に印加された電圧のピーク値を検出し、このピーク値を第１期間において基準値と複数回に亘り比較するだけで、回路内部での短絡の有無を判別できる。従って、放電灯を流れる管電流を検出する必要がなくなり、放電灯点灯装置を簡単に構成できる。

また、上記の構成において、好ましくは、制御手段は、点灯期間において比較手段を動作させ、消灯期間において比較手段の動作を停止させる。この構成により、バースト調光の消灯期間においては、電圧検出手段によって検出された電圧のピーク値と基準値との比較を行わないので、消灯期間における電圧低下を、短絡によって生じた電圧低下と誤って検出することを防ぐことができる。

さらに、上記の構成において、好ましくは、制御手段は、消灯期間に突入した後の第２期間において、比較手段の動作を停止させる。例えば、バースト調光における点灯期間の時比率が高い場合、消灯期間が存在するにも拘わらず、結果として駆動回路への駆動パルスの供給が連続して行われることがある。この場合、消灯期間における印加電圧の低下を、短絡による電圧低下と誤検出する可能性が高くなる。従って、消灯期間に突入後の第２期間において、比較手段による印加電圧のピーク値と基準値との比較を強制的に停止することによって、短絡の誤検出を防ぐ。

また、上記構成において、好ましくは、制御手段は、駆動回路から放電灯への給電開始によって始まる始動期間において放電灯を連続調光にて点灯させるとともに、始動期間の終了後に放電灯をバースト調光にて点灯させ、始動期間のうちの前半期間において比較手段の動作を停止させる。放電灯への給電開始直後の始動期間は、印加電圧が低いために、装置内部で短絡や感電が発生していなくても、異常と判別される可能性がある。従って、始動期間においては放電灯を連続調光にて点灯させるとともに、始動期間のうちの前半期間においては比較手段の動作を停止させ、始動期間の終了後、即ち放電灯の点灯状態が安定した後はバースト調光により点灯させることによって、放電灯に印加された低い電圧を回路の短絡やオペレータの感電の発生として誤検出するのを防止する。

さらに、上記構成において、好ましくは、電圧検出手段は、放電灯に印加された電圧を半波整流した後でピーク値を検出する。放電灯の印加電圧を、半波整流後、ピークホールドを行うことなく直接比較手段に入力するので、装置内部の短絡を短時間のうちに検出することができる。

また、本発明は、２つの電極を有する放電灯を駆動する放電灯点灯装置であって、２つの電極のうちの一方の電極に接続されて所定周波数の交流電力を供給する第１の駆動回路と、放電灯の一方の電極に印加された電圧の第１ピーク値を継続的に検出する第１の電圧検出手段と、放電灯の他方の電極に接続されて交流電力を供給する第２の駆動回路と、放電灯の他方の電極に印加された電圧の第２ピーク値を継続的に検出する第２の電圧検出手段と、第１及び第２の駆動回路の各々を駆動する駆動パルスを生成して、第１及び第２の駆動回路の各々から放電灯への給電を制御する制御手段と、第１及び第２ピーク値の各々を基準値と比較する比較手段と、を有し、制御手段は、放電灯を、放電灯が点灯している点灯期間と放電灯が消灯している消灯期間とが交互に現れるバースト調光にて点灯させ、点灯期間においては、比較手段を動作させて、所定周波数によって決定される周期よりも長い第１期間において、第１及び第２ピーク値のうちの少なくとも一方のピーク値の全てが前記基準値を下回る場合、第１及び第２の駆動回路の両方から放電灯への給電を停止させ、消灯期間に入ると前記比較手段の動作を停止させるものである。

上記構成により、制御手段が、点灯期間において、駆動パルスを第１及び第２の駆動回路の各々に供給すると、第１及び第２の駆動回路は、それぞれ所定周波数の交流を放電灯へ給電して放電灯が点灯される。放電灯が駆動回路から給電されている間、第１及び第２の電圧検出手段は、対応する各電極に印加された電圧の第１及び第２ピーク値の各々を継続的に検出し、比較手段は、検出された第１及び第２ピーク値の各々を基準値と比較する。このとき、制御手段は、放電灯の点灯中に、所定周波数によって決定される周期よりも長い第１期間において、検出された第１及び第２ピーク値のうちの少なくとも一方のピーク値の全てが基準値を下回る場合は、駆動回路から放電灯への給電を停止する。従って、装置内部で短絡が発生した場合、又はオペレータが感電した場合、短絡や感電の発生から遅くとも第１期間が経過するまでの間に、放電灯への給電が停止され、装置および装置を操作するオペレータを保護する。

このように、上記構成では、放電灯の各電極に印加された電圧の検出期間を第１期間毎に分割し、第１期間の各々において、検出された電圧の第１及び第２のピーク値のいずれか一方が基準値を超えたか否かで、装置の短絡を判定している。したがって、ある第１期間において一度も第１及び第２ピーク値の少なくとも一方の全てが基準値を超えていなければ、制御手段は、短絡が生じたと判断して放電灯への給電を停止する。

また、第１期間を、所定周波数に対応した周期の数倍程度に設定した場合、放電灯点灯装置の動作が正常であれば、第１期間において、検出される電圧の第１及び第２ピーク値は、何度も基準値を超えるので、制御手段による短絡の検出の誤動作を防ぐことができる。

さらに、放電灯の各電極に印加された電圧の第１及び第２ピーク値を検出し、検出された第１及び第２ピーク値の各々を第１期間において基準値と複数回に亘り比較するだけで、回路内部での短絡の有無を判別できる。従って、放電灯を流れる管電流を検出する必要が無くなり、放電灯点灯装置を簡単に構成できる。また、管電流を検出する必要がないので、放電灯を両側駆動により点灯する場合であっても、放電灯に接続された第１及び第２の駆動回路の各々から放電灯に印加される電圧を個別に検出でき、第１及び第２の駆動装置の短絡を別々に検出できる。従って、放電灯を両側駆動により点灯する場合においても、装置内部の短絡を正確に検出できる。

上記構成において、第１及び第２の電圧検出手段によって検出された電圧の第１及び第２ピーク値の各々と基準値との比較は、バースト調光の点灯期間にのみ行われ、消灯期間では行わないので、バースト調光の消灯期間における電圧低下と、短絡による電圧低下とを区別できる。

さらに、上記構成において、好ましくは、制御手段は、消灯期間に突入した後の第２期間において、比較手段の動作を停止させる。この構成により、例えば、バースト調光における点灯期間の時比率が高い場合、消灯期間が存在するにも拘わらず、結果として駆動回路への駆動パルスの供給が連続して行われることがある。この場合、消灯期間における印加電圧の低下を、短絡による電圧低下と誤検出する可能性が高くなる。従って、消灯期間に突入後の第２期間において、比較手段による印加電圧のピーク値と基準値との比較を強制的に停止することによって、短絡の誤検出を防ぐ。

また、上記構成において、好ましくは、制御手段は、第１及び第２の駆動回路から放電灯への給電開始によって始まる始動期間において放電灯を連続調光にて点灯させ、始動期間の終了後に放電灯をバースト調光により点灯させ、始動期間のうち前半期間においては比較手段の動作を停止させる。放電灯への給電を開始した直後の始動期間は、印加電圧が低いために、装置内部で短絡やオペレータの感電が発生していなくても、異常と判別される可能性がある。従って、始動期間においては放電灯を連続調光にて点灯させるとともに、始動期間のうちの前半期間においては比較手段の動作を停止させ、始動期間の終了後、即ち放電灯の点灯状態が安定した後はバースト調光にて放電灯を点灯させることによって、放電灯の２つの電極の各々に印加された低い電圧を回路の短絡やオペレータの感電として誤検出するのを防止する。

さらに、上記構成において、好ましくは、第１の電圧検出手段は、一方の電極に印加された電圧を半波整流した後で第１ピーク値を検出し、第２の電圧検出手段は、他方の電極に印加された電圧を半波整流した後で第２ピーク値を検出する。検出された各電極の電圧を、半波整流後、ピークホールドを行うことなく直接比較手段に入力するので、装置内部の短絡を短時間のうちに検出することができる。

本発明の放電灯点灯装置によれば、大電流駆動または多灯駆動であっても、装置の短絡を的確に検出できるとともに、短絡時には放電灯への給電を迅速に停止できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１に、本発明の第１の実施の形態である放電灯点灯装置１０を示す。放電灯点灯装置１０は、放電灯Ｌの点灯を放電灯Ｌの両側からそれぞれ給電することによって制御する両側駆動タイプであり、第１の駆動回路２０Ａと、第２駆動回路２０Ｂと、制御手段としての制御回路３０と、からなる。放電灯点灯装置１０によって点灯が制御される放電灯Ｌは、両端にそれぞれ電極Ｅ_１，Ｅ_２を有する冷陰極管である。

第１の駆動回路２０Ａは、第１のインバータ回路２２Ａと、第１の変圧器２４Ａと、第１の共振コンデンサＣ_１１、Ｃ_１２とからなる。第１のインバータ回路２２Ａの入力端子Ａ_１，Ｂ_１には、直流電源２６Ａが接続され、電源２６Ａから直流電圧Ｖ_ｉｎが第１のインバータ回路２２Ａに入力される。なお、端子Ｂ_１は、基準電位Ｇ_１に接続される。

第１のインバータ回路２２Ａは、フルブリッジタイプのインバータ回路である。入力端子Ａ_１，Ｂ_１間に、スイッチング素子ＳＷ_１１及びスイッチング素子ＳＷ_１２が直列に接続され、スイッチング素子ＳＷ_１ｍが高電位側に位置している。さらに、入力端子Ａ_１，Ｂ_１間に、スイッチング素子ＳＷ_１３及びスイッチング素子ＳＷ_１４が直列に接続され、スイッチング素子ＳＷ_１３が高電位側に位置している。スイッチング素子ＳＷ_１１とスイッチング素子ＳＷ_１２との間のノードＮ_１１と、スイッチング素子ＳＷ_１３とスイッチング素子ＳＷ_１４との間のノードＮ_１２とは、第１のインバータ回路２２Ａの出力端子となっている。スイッチング素子ＳＷ_１１、ＳＷ_１２、ＳＷ_１３、ＳＷ_１４は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子からなり、それぞれ制御回路３０から出力される駆動パルスとしての４つの制御信号ＧＳ_１１、ＧＳ_１２、ＧＳ_１３、ＧＳ_１４によって制御されて、出力端子Ｎ_１１、Ｎ_１２の間に、高周波数の交流電流が流れるようにオン・オフのスイッチング動作を行う。各スイッチング素子は、例えば、制御信号のレベルがＨＩＧＨになるとオンとなり、ＬＯＷになるとオフとなる。

第１の変圧器２４Ａは、１次コイルＬ_１１と２次コイルＬ_１２とからなる。１次コイルＬ_１１の両端は、第１のインバータ回路２２Ａの出力端子Ｎ_１１，Ｎ_１２に接続されている。２次コイルＬ_１２の一端は、直列に接続されたダイオードＤ_１１、ノードＮ_１３及び抵抗Ｒ_１を介して基準電位Ｇ_２に接続される。ダイオードＤ_１１は、アノードが２次コイルＬ_１２の一端に接続され、カソードがノードＮ_１３に接続され、２次コイルＬ_１２の一端からダイオードＤ_１１及び抵抗Ｒ_１を経由して基準電位Ｇ_２に向けて電流が流れるようになっている。抵抗Ｒ_１の高電位端子は、制御回路３０に接続され、抵抗Ｒ_１は、第１の電流検出手段を構成する。さらに、２次コイルＬ_１２の一端と基準電位Ｇ_２との間に、ダイオードＤ_１２が接続されている。ダイオードＤ_１２は、アノードが基準電位Ｇ_２に接続され、カソードが２次コイルＬ_１２の一端に接続されている。このように接続されたダイオードＤ_１１、Ｄ_１２及び抵抗Ｒ_１によって、２次コイルＬ_１２を流れる電流を検出する。

第１の共振コンデンサＣ_１１、Ｃ_１２は、２つのコンデンサＣ_１１、Ｃ_１２が直列に接続されて構成され、２次コイルＬ_１２と並列に接続されている。コンデンサＣ_１２は、低電位側に配置され、その一端は、基準電位Ｇ_２に接続されている。コンデンサＣ_１１の一端は、２次コイルＬ_１２の他端に接続されている。コンデンサＣ_１１の一端と２次コイルＬ_１２の他端との間に位置するノードは、第１の駆動回路２０Ａの出力端子Ｆ_１となっている。第１の駆動回路２０Ａの出力端子Ｆ_１には、放電灯Ｌの一方の電極Ｅ_１がバラストコンデンサＣ_１Ｂを介して電気的に接続され、第１の駆動回路２０Ａから出力端子Ｆ_１を介して管電流Ｉが放電灯Ｌに流れる。

コンデンサＣ_１２と並列にダイオードＤ_１３が並列に接続され、ダイオードＤ_１３のカソードは、コンデンサＣ_１１、Ｃ_１２の間のノードＮ_１４に接続され、ダイオードＤ_１３のアノードは基準電位Ｇ_２に接続されている。さらに、ダイオードＤ_１３と並列に、直列に接続されたダイオードＤ_１４及びツェナーダイオードＤ_１５が接続されている。ダイオードＤ_１４は、アノードがダイオードＤ_１３のカソードに接続され、カソードがノードＮ_１５を介してツェナーダイオードＤ_１５のカソードに接続されている。ツェナーダイオードＤ_１５は、アノードが基準電位Ｇ_２に接続される。さらに、ノードＮ_１５と基準電位Ｇ_２との間には、抵抗Ｒ_２が接続されている。上記のごとく接続されたコンデンサＣ_１２、ダイオードＤ_１３、Ｄ_１４、ツェナーダイオードＤ_１５は、第１の電圧検出手段を構成する。

ノードＮ_１５には、コンパレータ２７Ａの非反転入力端子が接続される。コンパレータ２７Ａの反転入力端子には、基準電圧Ｖ_Ｒが入力される。コンパレータの出力端子は、制御回路３０に接続される。コンパレータ２７Ａは、比較手段を構成する。

第２の駆動回路２０Ｂは、第２のインバータ回路２２Ｂと、第２の変圧器２４Ｂと、第２の共振コンデンサＣ_２１、Ｃ_２２とからなる。第２のインバータ回路２２Ｂの入力端子Ａ_２，Ｂ_２には、直流電源２６Ｂが接続され、電源２６Ｂから直流電圧Ｖ_ｉｎが第２のインバータ回路２２Ｂに入力される。なお、端子Ｂ_２は、基準電位Ｇ_３に接続される。

第２のインバータ回路２２Ｂは、第１のインバータ回路２２Ａと同様に４つのスイッチング素子ＳＷ_２１、ＳＷ_２２、ＳＷ_２３、ＳＷ_２４から構成されたフルブリッジタイプのインバータ回路である。第２のインバータ回路２２Ｂは、第１のインバータ回路２２Ａと同様に、スイッチング素子ＳＷ_１１、ＳＷ_１２、ＳＷ_１３、ＳＷ_１４は、それぞれ制御回路３０から出力される駆動パルスとしての４つの制御信号ＧＳ_２１、ＧＳ_２２、ＧＳ_２３、ＧＳ_２４によって制御されて、出力端子Ｎ_２１、Ｎ_２２の間に、高周波数の交流電流が流れるようにオン・オフのスイッチング動作を行う。

第２の変圧器２４Ｂは、第１の変圧器２４Ａと同様に、１次コイルＬ_２１と２次コイルＬ_２２とからなり、１次コイルＬ_２１の両端は、第２のインバータ回路２２Ｂの出力端子Ｎ_２１，Ｎ_２２に接続されている。２次コイルＬ_２２の一端には、第１の駆動回路２０Ａと同様に、ダイオードＤ_２１、Ｄ_２２、抵抗Ｒ_３は、２次コイルＬ_２２を流れる電流を検出する第２の電流検出手段を構成する。抵抗Ｒ_３の高電位端子は、制御回路３０に接続される。

第２の共振コンデンサＣ_２１、Ｃ_２２は、２つのコンデンサＣ_２１、Ｃ_２２が直列に接続されて構成され、２次コイルＬ_２２と並列に接続されている。コンデンサＣ_２２は、低電位側に配置され、その一端は、基準電位Ｇ_４に接続されている。コンデンサＣ_２１の一端は、２次コイルＬ_２２の他端に接続されている。コンデンサＣ_２１の一端と２次コイルＬ_２２の他端との間に位置するノードは、第２の駆動回路２０Ｂの出力端子Ｆ_２となっている。第２の駆動回路２０Ｂの出力端子Ｆ_２には、放電灯Ｌの他方の電極Ｅ_２がバラストコンデンサＣ_２Ｂを介して電気的に接続され、第２の駆動回路２０Ｂから出力端子Ｆ_２を介して管電流Ｉが放電灯Ｌに流れる。

コンデンサＣ_２２と並列にダイオードＤ_２３が並列に接続され、ダイオードＤ_２３のカソードは、コンデンサＣ_２１、Ｃ_２２の間のノードＮ_２４に接続され、ダイオードＤ_２３のアノードは基準電位Ｇ_４に接続されている。さらに、ダイオードＤ_２３と並列に、直列に接続されたダイオードＤ_２４及びツェナーダイオードＤ_２５が接続されている。ダイオードＤ_２４は、アノードがノード_２５を介してダイオードＤ_２３のカソードに接続され、カソードがツェナーダイオードＤ_２５のカソードに接続されている。ツェナーダイオードＤ_２５は、アノードが基準電位Ｇ_４に接続される。さらに、ノードＮ_２５と基準電位Ｇ_４との間には、抵抗Ｒ_４が接続されている。上記のごとく接続されたコンデンサＣ_１２、ダイオードＤ_１３、Ｄ_１４、ツェナーダイオードＤ_１５は、第２の電圧検出手段を構成する。

ノードＮ_１５には、コンパレータ２７Ｂの非反転入力端子が接続される。コンパレータ２７Ｂの反転入力端子には、基準電圧Ｖ_Ｒが入力される。コンパレータ２７Ｂの出力端子は、制御回路３０に接続される。コンパレータ２７Ｂは、比較手段を構成する。

制御回路３０は、デジタル回路からなり、図２に示すように、バースト信号を生成して、このバースト信号により、レベルがＨＩＧＨになる放電灯Ｌの点灯期間Ｔ_ＯＮと、レベルがＬＯＷになる消灯期間Ｔ_ＯＦＦとからなる期間を１周期とする数百ヘルツ程度のバースト周波数を有するで放電灯Ｌを点灯させる。点灯期間Ｔ_ＯＮと消灯期間Ｔ_ＯＦＦとの割合は、放電灯Ｌの目標の輝度に応じて設定される。また、制御回路３０は、放電灯点灯装置１０を流れる管電流Ｉを検出して、放電灯Ｌが目標の輝度で発光するように駆動パルスの時比率を調整して第１及び第２の駆動回路２０Ａ、２０Ｂから流れ出る管電流のフィードバック制御を行う。さらに、制御回路３０は、必要に応じて放電灯Ｌを連続調光にて点灯させることが可能である。なお、バースト信号のバースト周波数は、数百ヘルツのオーダであり、一方、第１及び第２のインバータ回路２２Ａ，２２Ｂから出力される交流周波数の周波数は、数キロヘルツから数十キロヘルツのオーダである。

次に、上記放電灯点灯装置１０の動作について、図１乃至図２を参照して説明する。放電灯Ｌをバースト調光にて点灯させる際、制御回路は、図２に示すように、点灯期間Ｔ_ＯＮと消灯期間Ｔ_ＯＦＦとを１周期とする例えば１００〜３００Ｈｚ程度のバースト周波数で放電灯Ｌの点灯及び消灯を繰り返す（図２（ａ）、（ｂ）参照）。制御回路３０は、点灯期間Ｔ_ＯＮにおいては、バースト信号がＨＩＧＨになることによって、駆動パルスＧＳ_１１〜ＧＳ_１４，ＧＳ_２１〜ＧＳ_２４によって第１及び第２の駆動回路２０Ａ，２０Ｂから高周波数ｆの管電流Ｉが放電灯Ｌに流れて放電灯Ｌを点灯させる。また、点灯期間Ｔ_ＯＮにおいては、第１及び第２の変圧器２４Ａ，２４Ｂの出力側に現れた電圧Ｖ_Ｔが、放電灯Ｌの電極Ｅ_１に印加される（図２（ｄ）参照）。

一方、消灯期間Ｔ_ＯＦＦにおいては、第１及び第２の駆動回路２０Ａ，２０Ｂからの管電流の供給を停止して放電灯Ｌを消灯させる。このとき、管電流Ｉ及び電圧Ｖのいずれもゼロになる。

放電灯点灯装置１０では、装置１０内部の短絡や、オペレータの感電により大量の電流が流れたことによって生じる著しい電圧低下を検出するための保護機能を有する。保護機能について以下に説明する。

短絡が発生したときにかかる短絡発生を即座に検出するために、例えば、第１の変圧器２４Ａの出力電圧Ｖ_Ｔを、図３に示すように、コンデンサＣ_１１，Ｃ_１２によってＶ_ＴＤに分圧し（図３（ａ）参照）、ダイオードＤ_１３，Ｄ_１４によって半波整流する（図３（ｂ）参照）。半波整流した電圧値Ｖ_ＴＲを直接コンパレータ２７Ａに入力し、基準電圧Ｖ_Ｒと比較する。

次に、コンパレータ２７Ａの出力を制御回路３０に入力する。制御回路３０は、第１のインバータ回路２２Ａのスイッチング周波数に比較して十分に高周波数となる１ＭＨｚ程度のクロックで動作しているので、例えば１２８クロック期間、即ち１２８μ秒を１つの検出単位期間として時間を分割し（図３（ｂ）参照）、各検出単位期間において、第１の変圧器２４Ａの出力電圧Ｖ_Ｔに対応した電圧値Ｖ_ＴＲがコンパレータ２７Ａの基準電圧Ｖ_Ｒを越えたか否かを判別する。この判別において、１の検出単位期間に一度も電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えなければ、第１の駆動回路２０Ａ内部で短絡が発生したと判定して、第１の駆動回路２０Ａからの給電を停止する。このように、例えば図４に示すように、１の検出単位期間に一度も電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えなければ、第１の駆動回路２０Ａ内部で短絡が発生したと判定して、第１の駆動回路２０Ａから放電灯Ｌへの給電を遮断する。

また、オペレータが放電灯点灯装置１０に感電した場合、管電流量の急激な増加によって電圧値Ｖ_ＴＲの低下が生じるが、このときも、感電の発生から１の検出単位時間に一度も電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えなくなるので、第１の駆動回路２０Ａ内部で異常が発生したと判定して、異常の発生から遅くとも１２８μ秒後に第１の駆動回路２０Ａからの給電を停止する。従って、ＵＬ規格に基づいて２ｋΩの短絡により電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを下回るような値に設定すれば、放電灯点灯装置１０は、ＵＬ規格に基づいてオペレータを感電から保護することができる。

第１の駆動回路２０Ａから放電灯Ｌへの給電を遮断する手段としては、第１のインバータ回路２２Ａへの駆動パルスＧＳ_１１〜ＧＳ_１４の供給停止、或いは、電源２６Ａと第１の駆動回路２０Ａとの間に、例えば入力端子Ａ_１のところに非常用のスイッチを設けて、短絡や感電の発生時にかかるスイッチを強制開放させるなど、適宜の構成や方法を採用できる。

このように、短絡や感電が発生した後、遅くとも１２８μ秒後に第１の駆動回路２０Ａから放電灯Ｌへの給電を停止させるので、短絡の検出に対して十分に速い応答を行うことができる。また、１２８μ秒は、第１のインバータ回路２２Ａのスイッチング周期の数パルス分に相当する時間であり、放電灯点灯装置１０が正常に動作していれば１つの検出単位時間である１２８μ秒の間に何度も電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えるので、誤動作を起こすことはない。なお、第２の駆動回路２０Ｂも、第１の駆動回路２０Ａと同様に動作して、短絡の発生やオペレータの感電を検出し、その発生から１２８μ秒以内に放電灯Ｌへの給電を停止する。

この動作を図５に示すフローチャートで説明する。

１の検出単位時間の開始と共に、制御回路３０内部のカウンタのカウント値ｎをリセットし、ｎ＝０とする（ステップＳ１）。次に、電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとを比較する（ステップＳ２）。なお、この比較はコンパレータ２７Ａにて行われる。電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒ以上であれば、ステップＳ３に進み、カウント値ｎが１２７であるかどうかを判別する。ｎが１２７でなければ、ステップＳ４にすすみ、カウント値を１つ増やして、ステップＳ３に戻る。ステップＳ３で、ｎが１２７であればステップＳ１に戻る。ステップＳ２で、電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒよりも小さければ、ステップＳ５に進み、ｎが１２７であるか否かを判別する。ｎが１２７でなければ、ステップＳ６に進み、カウント値を１だけ増やす。ステップＳ５にてｎが１２７であれば、ステップＳ７に進み、放電灯Ｌへの給電を停止する。即ち、カウントが１２７までカウントされるまでの間に１度も電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えなければ、短絡や感電が発生したと判断して、放電灯Ｌへの給電への給電を停止する。一方、カウントが１２７までカウントされるまでの間に１度でも電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えれば、放電灯点灯装置１０は正常に動作していると判断して放電灯点灯装置１０の動作を継続させる。なお、図５に示す短絡又は感電発生の判定は、放電灯Ｌが連続調光によって点灯しているときに行うものである。

次に、バースト調光時に制御回路３０が短絡又は感電を検出する実施例について説明する。

（実施例１）
図６に示すように、時刻ｔ_０でバースト信号がＯＮになると、駆動パルスの第１の駆動回路２０Ａへの供給が開始され、スイッチング周波数に対応した交流周波数の管電流Ｉが流れ始める。制御回路３０は、駆動パルスの供給を開始するとともに、駆動パルスの供給開始とともに、コンパレータ２７Ａからの出力信号を受け取って、検出単位時間毎の電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較を監視する。そして、バースト信号がＯＦＦになると、検出単位時間毎の電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較を停止する。

この動作を図７に示すフローチャートで説明する。

放電灯Ｌの点灯開始とともに、第１の駆動回路２０Ａへの駆動パルスの供給が開始されたか否かを判別する（ステップＳ１１）。駆動パルスの供給が開始されると、１の検出単位時間の計時を開始するために、制御回路３０内部のカウンタのカウント値ｎをリセットし、ｎ＝０とする（ステップＳ１２）。次に、バースト調光の点灯期間であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。点灯期間であれば、次に、電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとを比較する（ステップＳ１４）。電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒ以上であれば、ステップＳ１５に進み、カウント値ｎが１２７であるかどうかを判別する。ｎが１２７でなければ、ステップＳ１６にすすみ、カウント値を１つ増やして、ステップＳ１５に戻る。ステップＳ１５で、ｎが１２７であればステップＳ１２に戻り、次の検出単位時間に入る。ステップＳ１４で、電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒよりも小さければ、ステップＳ１７に進み、ｎが１２７であるか否かを判別する。ｎが１２７でなければ、ステップＳ１８に進み、カウント値を１だけ増やす。ステップＳ１７にてｎが１２７であれば、ステップＳ１９に進み、放電灯Ｌへの給電を停止する。即ち、カウントが１２７までカウントされるまでの間に１度も電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えなければ、短絡や感電が発生したと判断して、放電灯Ｌへの給電への給電を停止する。一方、カウントが１２７までカウントされるまでの間に１度でも電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えれば、放電灯点灯装置１０は正常に動作していると判断して放電灯点灯装置１０の動作を継続させる。

電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒとの比較、即ち短絡や感電の発生の判断は、放電灯Ｌが点灯期間にあるときにのみ行われ、放電灯Ｌが消灯期間にあるとき（ステップＳ１３：Ｎ）は、電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒとの比較、即ち短絡や感電の発生の判断を行っていない。従って、バースト調光時の消灯期間における電圧低下を、短絡や感電による電圧低下と誤って判断することを防ぐことができる。

（実施例２）
図８に示すように、バースト調光における点灯期間と消灯期間との時比率が高いと、制御回路３０から第１の駆動回路２０Ａへの駆動パルスの供給が、点灯期間および消灯期間に拘わらず連続して行われることがある。従って、消灯期間が短いために、見かけ上駆動パルスの供給が、隣り合う点灯期間の間でもとぎれることがないために、消灯期間によって生じる電圧低下を、誤って短絡や感電と判別することがある。

このような誤検出を防止するために、バースト信号がＯＦＦになった直後からの所定期間Ｔ_ｂ、次の点灯期間の開始にも拘わらず、制御回路３０による電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較を停止することによって、短絡の誤検出を防ぐ。例えば、時刻ｔ_１でバースト信号がＯＦＦになると、制御回路３０による短絡及び感電の検出を所定期間Ｔ_ｂに亘り停止させる。そして、所定期間Ｔ_ｂが終了すると、電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較を再開して、短絡や感電の検出を行い、かかる異常の発生があった場合は、放電灯Ｌへの給電を停止する。

この動作を図９に示すフローチャートで説明する。

放電灯Ｌの点灯開始とともに、第１の駆動回路２０Ａへの駆動パルスの供給が開始されたか否かを判別する（ステップＳ２１）。駆動パルスの供給が開始されると、１の検出単位時間の計時を開始するために、制御回路３０内部のカウンタのカウント値ｎをリセットし、ｎ＝０とする（ステップＳ２２）。次に、バースト調光の点灯期間であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。点灯期間であれば、次に、電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとを比較する（ステップＳ２４）。電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒ以上であれば、ステップＳ２５に進み、カウント値ｎが１２７であるかどうかを判別する。ｎが１２７でなければ、ステップＳ２６にすすみ、カウント値を１つ増やして、ステップＳ２５に戻る。ステップＳ２５で、ｎが１２７であればステップＳ２２に戻り、次の検出単位時間に入る。ステップＳ２４で、電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒよりも小さければ、ステップＳ２７に進み、ｎが１２７であるか否かを判別する。ｎが１２７でなければ、ステップＳ２８に進み、カウント値を１だけ増やす。ステップＳ２７にてｎが１２７であれば、ステップＳ２９に進み、放電灯Ｌへの給電を停止する。即ち、バースト調光の点灯期間において、カウントが１２７までカウントされるまでの間に１度も電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えなければ、短絡や感電が発生したと判断して、放電灯Ｌへの給電への給電を停止する。一方、カウントが１２７までカウントされるまでの間に１度でも電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えれば、放電灯点灯装置１０は正常に動作していると判断して放電灯点灯装置１０の動作を継続させる。

一方、ステップＳ２３にて点灯期間でない、即ち消灯期間であると判断された場合、ステップ３０にすすみ、タイマをリセットする。次に、タイマによる計測時間が検出停止時間Ｔ_ｂに達したか否かを判別する（ステップＳ３１）。タイマによる計測時間が検出停止時間Ｔ_ｂに達するまでタイマによる計時を継続する。タイマによる計測時間が検出停止時間Ｔ_ｂに達した場合は、ステップ２１に戻り、次の検出単位時間に入る。

このように、消灯期間に突入したことが確認された場合、所定期間Ｔ_ｂにおいて電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較動作を強制的に停止して、点灯期間の初期は電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較動作を行わないので、不安定な電圧による誤検出を防止できる。

（実施例３）
放電灯Ｌの点灯開始直後は、電圧値Ｖ_ＴＲが低いために、たとえ放電灯点灯装置１０が正常に動作していたとしても、この電圧値Ｖ_ＴＲの低電圧状態を誤って短絡や感電の発生として誤検出することがある。そこで、放電灯Ｌの点灯開始から発光が安定するまでの始動期間Ｔ_０は、放電灯Ｌを連続調光にて点灯させる。始動期間Ｔ_０のうちの前半期間Ｔ_Ｓにおいては、電圧値Ｖ_ＴＲが低いために短絡や感電の検出を行わない。そして、始動期間Ｔ_０の後半期間Ｔ_Ｌにおいて放電灯Ｌを連続調光させながら短絡や感電の検出を行う。次に、始動期間の終了後に放電灯Ｌの点灯状態をバースト調光に移行して、短絡や感電の検出を継続させ、かかる異常の発生があった場合には、放電灯Ｌへの給電を停止させる。

図１０に示す波形図を参照して、放電灯点灯装置１０の点灯開始直度の動作について説明する。時刻ｔ_１０にて、放電灯点灯装置１０が、始動信号のＯＮによって起動されると、第１の駆動回路２０Ａへの駆動パルスの供給が開始され、管電流Ｉが放電灯Ｌを流れ始める。このとき、制御回路３０は、放電灯Ｌを連続調光にて点灯させると共に、時刻ｔ_１０から時刻ｔ_２０間まで、例えば５ｍ秒程度の期間Ｔ_Ｓ、すなわち被検出期間Ｔ_Ｓにおいて、電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較動作を停止する。この被検出期間Ｔ_Ｓは、放電灯の点灯が不安定であるために電圧値Ｖ_ＴＲが低いので、電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較動作を停止することによって、かかる低電圧値Ｖ_ＴＲによる短絡や感電の誤検出を防止できる。

次に、時刻ｔ_２０以降、即ち放電灯点灯開始から期間Ｔ_Ｓの経過後、始動期間Ｔ_０の後半である検出期間Ｔ_Ｌに入ると、制御回路３０は、放電灯Ｌの連続調光状態を維持しつつ、電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較動作を開始する。この検出期間Ｔ_Ｌは、約１０ｍ秒である。この期間Ｔ_Ｌにおいても、例えば１２８μ秒期間を単位として、第１の駆動回路２０Ａの出力電圧に対応した電圧値Ｖ_ＴＲと基準電圧Ｖ_Ｒとの比較を行う。この１２８μ秒期間の間に一度も電圧値Ｖ_ＴＲが基準電圧Ｖ_Ｒを越えなければ、短絡または感電が発生したと判断して、放電灯Ｌへの給電を停止する。

次に、時刻時刻ｔ_３０において、始動期間Ｔ_０が終了すると、バースト調光が開始され、バースト信号がＯＮになると点灯期間になり、バースト信号がＯＦＦになると消灯期間になる。バースト調光が開始されたあとの、時刻Ｔ_３０以降の短絡や感電の検出に対する制御回路３０の監視は、バースト調光の時比率が低い場合は図６及び図７に示す方法、或いはバースト調光の時比率が高い場合は図８及び図９に示す方法と同様にして行われる。

このように、放電灯Ｌの点灯開始直後の電圧値Ｖ_ＴＲが不安定で且つ低い期間は、始動期間Ｔ_０として放電灯Ｌを連続調光にて点灯させると共に、その前半期間Ｔ_Ｓにおいて短絡や感電の検出を強制的に行わないことによって、短絡や感電の誤検出を防止できる。

上記の放電灯点灯装置１０は、両側駆動タイプであるから、第１及び第２の駆動回路２０Ａ，２０Ｂのいずれか一方で、上記実施例１から３までに示す方法により短絡や感電の発生を検出した場合は、駆動回路２０Ａ、２０Ｂの両方の動作を停止させて、いずれの駆動回路２０Ａ、２０Ｂからの放電灯Ｌへの給電を停止するものである。このように、制御回路３０を動作させることによって、放電灯点灯装置１０は、放電灯Ｌの調光状態に拘わらず、すなわち連続調光及びバースト調光のいずれであっても、装置１０に発生した短絡やオペレータの感電を、短時間のうちに検出でき、装置１０やオペレータを異常から保護できる。

なお、上記の放電灯点灯装置１０は、放電灯Ｌの両側に駆動回路をそれぞれ有する両側駆動で放電灯Ｌを点灯させるものであるが、本発明は、放電灯Ｌの一端に駆動装置を有し他端を基準電位に接続して放電灯を駆動する片側駆動にも適用できる。

本発明の放電灯点灯装置は、液晶ディスプレイ装置のバックライトなど適宜の放電灯の点灯に使用できる。

本発明の放電灯点灯装置を示すブロック図である。図１に示す放電灯点灯装置の動作を説明するタイムチャートである。短絡又は感電を検出するための波形を生成する原理を説明する波形図である。短絡又は感電を検出する原理を説明する波形図である。短絡又は感電を検出する原理を説明するフローチャートである。バースト調光時における短絡又は感電を検出する原理を説明する波形図である。バースト調光時における短絡又は感電を検出する原理を説明するフローチャートである。バースト調光の時比率が高い時に短絡又は感電を検出する原理を説明する波形図である。バースト調光の時比率が高い時に短絡又は感電を検出する原理を説明するフローチャートである。放電灯の点灯開始直後に短絡又は感電を検出する原理を説明する波形図である。

符号の説明

１０放電灯点灯装置
２２Ａ，２２Ｂ駆動回路と、
３０制御手段
Ｃ_１２，Ｃ_２２電圧検出手段
２７Ａ，２７Ｂ比較手段

Claims

２つの電極を有する放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、
前記放電灯の一方の電極に接続されて所定周波数の交流電力を供給する駆動回路と、
前記駆動回路を駆動する駆動パルスを生成して、前記放電灯を、前記放電灯が点灯している点灯期間と前記放電灯が消灯している消灯期間とが交互に現れるバースト調光にて点灯させる制御手段と、
前記一方の電極に印加された電圧のピーク値を継続的に検出する電圧検出手段と、
前記ピーク値を基準値と比較する比較手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記点灯期間において、前記所定周波数によって決定される周期よりも長い第１期間において検出されたピーク値の全てが前記基準値を下回る場合は、前記駆動回路から前記放電灯への給電を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
前記制御手段は、前記点灯期間において前記比較手段を動作させ、前記消灯期間において前記比較手段の動作を停止させることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
前記制御手段は、前記消灯期間に突入した後の第２期間において、前記比較手段の動作を停止させることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
前記制御手段は、
前記駆動回路から前記放電灯への給電開始によって始まる始動期間において前記放電灯を連続調光にて点灯させるとともに、前記始動期間の終了後に前記放電灯をバースト調光にて点灯させ、
前記始動期間のうちの前半期間において前記比較手段の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
前記電圧検出手段は、前記一方の電極に印加された電圧を半波整流した後で前記ピーク値を検出することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
２つの電極を有する放電灯を駆動する放電灯点灯装置であって、
前記２つの電極のうちの一方の電極に接続されて所定周波数の交流電力を供給する第１の駆動回路と、
前記放電灯の前記一方の電極に印加された電圧の第１ピーク値を継続的に検出する第１の電圧検出手段と、
前記放電灯の他方の電極に接続されて前記交流電力を供給する第２の駆動回路と、
前記放電灯の前記他方の電極に印加された電圧の第２ピーク値を継続的に検出する第２の電圧検出手段と、
前記第１及び第２の駆動回路の各々を駆動する駆動パルスを生成して、前記第１及び第２の駆動回路の各々から前記放電灯への給電を制御する制御手段と、
前記第１及び第２ピーク値の各々を基準値と比較する比較手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記放電灯を、前記放電灯が点灯している点灯期間と前記放電灯が消灯している消灯期間とが交互に現れるバースト調光にて点灯させ、
前記点灯期間においては、前記比較手段を動作させて、前記所定周波数によって決定される周期よりも長い第１期間において、前記第１及び第２ピーク値のうちの少なくとも一方のピーク値の全てが前記基準値を下回る場合、前記第１及び第２の駆動回路の両方から前記放電灯への給電を停止させ、
前記消灯期間に入ると前記比較手段の動作を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
前記制御手段は、前記消灯期間に突入した後の第２期間において、前記比較手段の動作を停止させることを特徴とする請求項６記載の放電灯点灯装置。
前記制御手段は、
前記第１及び第２の駆動回路から前記放電灯への給電開始によって始まる始動期間において前記放電灯を連続調光により点灯させ、
前記始動期間の終了後に前記放電灯をバースト調光により点灯させ、
前記始動期間のうち前半期間においては前記比較手段の動作を停止させることを特徴とする請求項６に記載の放電灯点灯装置。
２つの電極を有する放電灯を駆動する放電灯点灯装置であって、
前記２つの電極のうちの一方の電極に接続されて所定周波数の交流電力を供給する第１の駆動回路と、
前記放電灯の前記一方の電極に印加された電圧の第１ピーク値を半波整流した後で継続的に検出する第１の電圧検出手段と、
前記放電灯の他方の電極に接続されて前記交流電力を供給する第２の駆動回路と、
前記放電灯の前記他方の電極に印加された電圧の第２ピーク値を半波整流した後で継続的に検出する第２の電圧検出手段と、
前記第１及び第２の駆動回路の各々を駆動する駆動パルスを生成して、前記第１及び第２の駆動回路の各々から前記放電灯への給電を制御する制御手段と、
前記第１及び第２ピーク値の各々を基準値と比較する比較手段と、
を有し、
前記制御手段は、放電灯の点灯中に、前記所定周波数によって決定される周期よりも長い第１期間において、前記第１及び第２ピーク値のうちの少なくとも一方のピーク値の全てが前記基準値を下回る場合、前記第１及び第２の駆動回路の両方から前記放電灯への給電を停止することを特徴とする放電灯点灯装置。