JP4338123B2 - 放電灯駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶表示パネルにおけるバックライト用放電灯の点灯回路に用いられる放電灯駆動装置に関し、特にＤＣ／ＡＣインバータ回路に用いられる複数の放電灯を同時点灯する放電灯駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、ノートパソコン等に使用される各種液晶表示パネルのバックライト用として数本以上の冷陰極放電ランプ（以下、ＣＣＦＬと称する）を同時に放電、点灯させるようにしたものが知られている。このようにＣＣＦＬを数本以上用いることで、液晶表示パネルの高輝度化、均一照明化等の要請に対応することができる。
この種のＣＣＦＬを点灯させる回路としては、１２Ｖ程度の直流電圧を、高圧トランスを用い、６０ｋＨｚ、２０００Ｖ程度以上の高周波電圧に変換して放電を開始せしめるインバータ回路が一般的である。上記放電開始後において、このインバータ回路は、上記高周波電圧をＣＣＦＬの放電維持に必要な８００Ｖ程度まで低下させるように制御する。
【０００３】
このようなインバータ回路に使用される高圧トランス（インバータトランス）は、液晶表示パネルの薄型化の要請から小型サイズのものが用いられているが、１枚の液晶ディスプレイに対して、上記ＣＣＦＬの本数に応じた数だけ必要とされることから、さらなる省スペース化および製造コストの低廉化を図る技術の確立が急務である。このような要請に応じたものとしては、例えば、図１２に示すような放電灯駆動回路が知られている。
【０００４】
この放電灯駆動回路は、直流入力電圧を周知のロイヤー発振回路６００を介して交流電圧として高圧トランス６１０の１次側に入力させ、その２次側に、放電灯の点灯開始時から２０００V程度以上の高電圧を発生させ、この２次側の高電圧を、それぞれバラストコンデンサＣｂ１、Ｃｂ２を介して冷陰極線管ランプＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２に印加するように構成されている。ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２にそれぞれバラストコンデンサＣｂ１、Ｃｂ２を直列接続することにより、各ランプの点灯開始電圧のばらつきを解消することができるので、各ＣＣＦＬの放電動作のばらつきを抑制しつつ、複数のＣＣＦＬを１つのトランスで点灯させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＣＦＬの点灯開始時には通常点灯時（ＣＣＦＬの両端間に８００Ｖ）の２〜２．５倍（ＣＣＦＬの両端間に１６００〜２０００Ｖ）の電圧が必要な上に、バラストコンデンサＣｂの接続により、そのバラストコンデンサＣｂの両端間に４００Ｖ程度以上の電圧が分圧されてしまうので、ＣＣＦＬの点灯開始および通常点灯継続には、トランスの２次側から２０００Ｖ程度以上の高電圧が継続して出力される。
【０００６】
このような高電圧を出力し続けることは、トランスの信頼性低下をきたし、トランスの２次側巻線間の絶縁耐圧等に対する安全確保を困難なものとする。
【０００７】
なお、ＣＣＦＬの点灯開始時および通常点灯時の２次側電圧を互いに変化させて、通常点灯時にはその電圧を低下させるように制御する手法が考え得る。しかしながら、高圧トランス６１０には電圧を制御する機能がない。また、高圧トランス６１０を駆動する回路部分では一般にＰＷＭ制御機能を有しているが、これは通常点灯時における点灯維持のための電圧制御機能であって、２０００Ｖ程度以上の点灯開始用電圧を８００Ｖ程度の通常点灯用電圧に切り替えることは本質的に困難である。
【０００８】
したがって、点灯開始時と通常点灯時における２次側電圧を切り替える手法を採用するのであれば、従来とは抜本的に異なる構成を開発する必要があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、１つのトランスにより複数個の放電灯を安定して点灯し続けることが可能で、トランスの信頼性向上およびトランスの２次側巻線間の絶縁耐圧等に対する安全確保を図りうる、２次側電圧切替可能な放電灯駆動装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成し得る本発明の放電灯駆動装置は、高圧トランスの１次側巻線に接続されるスイッチング手段であって、放電灯の点灯開始時に前記高圧トランスの１次側巻線を構成する点灯開始用の１次側巻線の通電状態を制御する第１のスイッチング手段、および放電灯の通常点灯時に前記高圧トランスの１次側巻線を構成する通常点灯用の１次側巻線の通電状態を制御する第２のスイッチング手段と、これら２つのスイッチング手段に接続され、これら２つのスイッチング手段を各々制御する制御部とを備え、前記高圧トランスの２次側巻線に接続される複数の冷陰極管を駆動する放電灯駆動回路において、
前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段を切り替えるスイッチング制御手段と、前記第１のスイッチング手段の駆動時と前記第２のスイッチング手段の駆動時とで、スイッチング周波数の切替えを行なう発振周波数制御手段とを備え、
前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段との切替えおよび前記スイッチング周波数の切替えを、前記点灯開始時から所定時間が経過した後に行なうことを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記第１のスイッチング手段から前記第２のスイッチング手段への駆動の切替えは、高い周波数から低い周波数に切り替えるように構成することが好ましい。
また、前記第１のスイッチング手段により前記点灯開始用の１次側巻線を所定時間に亘り通電した後、前記第２のスイッチング手段により前記通常点灯用の１次側巻線を通電するように制御することが好ましい。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
また、前記第１のスイッチング手段および／または前記第２のスイッチング手段は、各々２つのＦＥＴを備えた、第１段スイッチング部、第２段スイッチング部および第３段スイッチング部からなり、
前記点灯開始用の１次側巻線は、前記第１段スイッチング部および前記第３段スイッチング部のスイッチングにより通電され、一方、前記通常点灯用の１次側巻線は、該第１段スイッチング部および前記第２段スイッチング部のスイッチングにより通電されるように構成されていることが好ましい。
【００１６】
また、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段の一部が共用されていることが好ましい。
【００１７】
また、前記点灯開始用の１次側巻線は、前記通常点灯用の１次側巻線の途中にタップを設けて該通常点灯用の１次側巻線の一部により構成することが可能である。
さらに、前記点灯開始用の１次側巻線の巻回数は、前記通常点灯用の１次側巻線の巻回数よりも小さい値とすることが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランスについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランスの外観を示す平面図であり、図２は、この高圧トランスの特徴的な概念を示す結線図である。
【００１９】
図１に示す高圧トランス１１は、２つのＣＣＦＬ（冷陰極放電ランプ）を同時に放電、点灯させるためのＤＣ／ＡＣインバータ回路内で使用されるインバータトランスである。１次コイル４５および２次コイル４７は、軟磁性材料であるフェライト等からなる共通の棒状磁芯（図１では隠れた状態とされている）に巻回されており、この共通の棒状磁芯により互いに電磁気的に結合している。
【００２０】
また、１次コイル４５と２次コイル４７の間には絶縁性の仕切り板４４が設けられている。
【００２１】
１次コイル４５および２次コイル４７は、実際には、断面矩形で筒状のボビン２１の外周に巻回されており、棒状磁芯はそのボビン２１の内方に嵌挿されている。また、ボビン２１の両端面には、鍔板４１ａ，４１ｂが設けられている。
【００２２】
棒状磁芯は、この棒状磁芯と同様の材料により形成された枠状磁芯２９と電磁気的に結合され、これにより磁路が形成される。
ただし、棒状磁芯と枠状磁芯２９との間のギャップ量は、漏れ磁束をどの程度発生させるかによって決定され、このギャップ量を略０にすることも可能である。また、上記枠状磁芯２９を設けることなく、磁芯は棒状磁芯のみで構成し、完全に開磁路構造に形成することも可能である。
【００２３】
１次コイル４５の始端、中間端子４５Ｔおよび終端は、巻線用端子台２７に保持固定された端子ピン１７ａ、１７ｂ、１７ｄに接続されており、また、２次コイル４７の始端および終端は巻線用端子台２８に保持固定された端子ピン１８ａ，１８ｂに接続される。これら端子台２７、２８は、絶縁材から形成されている。
【００２４】
この高圧トランス１１の結線状態は、図２に示すように、１次コイル４５の両端が端子ピン１７ａ、１７ｂに接続されており、１次コイル４５の中間端子４５Ｔが端子ピン１７ｄに接続されている。一方、２次コイル４７は、端子ピン１８ａ，１８ｂに接続されている。１次コイル４５の両端の一方と中間端子４５Ｔの間のコイルにより放電灯点灯開始用の１次コイルが形成され、１次コイル４５の両端間のコイルにより放電灯通常点灯用の１次コイルが形成される。これにより、一部が共通化された巻線数が相違する２種の１次コイルが形成される。
【００２５】
図２は前述したように、本実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランス１１の特徴を表すものであり、従来の高圧トランスの結線状態を示す図１１において１次コイル１４５の両端が端子ピン１１７ａ、１１７ｂに接続され、２次コイル１４７の両端が端子ピン１１８ａ，１１８ｂに接続されている状態と比較するとその特徴がより明らかである。
【００２６】
図３は、本実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランス６４を搭載した放電灯駆動回路を示すものである。
この放電灯駆動回路においては、高圧トランス６４の２次側に接続した２本のＣＣＦＬ（ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２）を点灯駆動せしめ、高圧トランス６４の１次側に接続されたフルブリッジ回路６０および点灯制御部６３によりインバータ回路が構成される。
【００２７】
図３に示すように、直流電源ライン（Ｖｃｃ）から電圧を供給されたフルブリッジ回路６０は交流電圧を発生する。高圧トランス６４は、１次コイル６４Ａに入力されたこの交流電圧を昇圧して、２次コイル６４Ｂから高圧の交流電圧を発生させる。そして、発生した高圧の交流電圧は、２次コイル６４Ｂに接続された２本のＣＣＦＬ（ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２）に印加される。このようにして高圧の交流電圧が印加された、これら２本のＣＣＦＬを同時に安定して点灯させるためには、高圧トランス６４の２次コイル６４Ｂと各ＣＣＦＬ（ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２）との間にバラストコンデンサ（Ｃｂ１、Ｃｂ２）を接続する。
【００２８】
ところで、図２においても説明したように、本実施形態においては、１次コイル６４Ａの両端の一方（ａまたはｃ）と中間端子（ｂ）の間のコイルにより放電灯点灯開始用の１次コイル（巻線数が小）が形成され、１次コイル６４Ａの両端（ａおよびｃ）間のコイルにより放電灯通常点灯用の１次コイル（巻線数が大）が形成される。
【００２９】
ところで、本実施形態において、２つの１次コイルを設けているのは以下の理由による。
【００３０】
すなわち、ＣＣＦＬの点灯開始時には通常点灯時の２〜２．５倍の電圧が必要となるため、一般にＣＣＦＬの両端間に１６００〜２０００Ｖ程度の高電圧が印加される。したがって、２次側巻線間の絶縁耐圧等は限界に近い状態で使用されていることになる。
【００３１】
さらに、１つの高圧トランス６４により複数本のＣＣＦＬを安定して同時点灯させるためには、上述したように各ＣＣＦＬに対応させてバラストコンデンサＣｂを接続することになるが、このバラストコンデンサＣｂの両端間には、例えば４００Ｖの電圧が分圧されてしまう。したがって、２次側６４Ｂからは、上記１６００〜２０００Ｖ程度の電圧に例えば４００Ｖの電圧を加えた電圧を発生させなければＣＣＦＬを点灯開始することができない。
【００３２】
ところが、このように高い電圧を継続的に発生し続けた場合には、トランスの２次側巻線間の絶縁耐圧等に対する安全確保を図ることが困難である。また、トランスの信頼性低下をきたしてしまう。
【００３３】
そこで、図２、３に示すように、放電灯点灯開始時には、巻線数が小（例えば１０ターン）となる放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）を用い、昇圧比が大となるようにして放電灯点灯開始に必要な高電圧（例えば２０００Ｖ）を２次コイル６４Ｂに発生させるようにしている。一方、ＣＣＦＬが点灯開始した後には、巻線数が大（例えば１８ターン）となる放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）を用い、昇圧比が小となるようにして放電灯継続点灯に必要な電圧（例えば１２００Ｖ）を２次コイル６４Ｂに発生させるようにしている。
【００３４】
上記フルブリッジ回路６０は、各々２つのＦＥＴを備えた、第１段スイッチング部Ａ、第２段スイッチング部Ｂおよび第３段スイッチング部Ｃからなり、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）には、第１段スイッチング部Ａおよび第３段スイッチング部Ｃのスイッチングにより通電され、一方放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）には、第１段スイッチング部Ａおよび第２段スイッチング部Ｂのスイッチングにより通電される。
【００３５】
すなわち、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）への通電は、ＦＥＴ６１ＡとＦＥＴ６２ＣがＯＮする第１状態と、ＦＥＴ６２ＡとＦＥＴ６１ＣがＯＮする第２状態とが交互に繰り返されることによりなされる。図３では、この第１状態における電流の経路が実線で示されている。
【００３６】
一方、放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）への交流電圧の印加は、ＦＥＴ６１ＡとＦＥＴ６２ＢがＯＮする第１状態と、ＦＥＴ６２ＡとＦＥＴ６１ＢがＯＮする第２状態とが交互に繰り返されることによりなされる。図３では、この第１状態における電流の経路が点線で示されている。
【００３７】
これら各ＦＥＴ６１Ａ〜Ｃ、６２Ａ〜Ｃのスイッチング動作の制御は点灯制御部６３によりなされる。点灯制御部６３の構成については後述する。
【００３８】
以下、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）および放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）へ所定の電圧が印加された際に、２次コイルに発生する具体的な電圧値を算出する。
【００３９】
前述したように、本実施形態においては、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）の巻線巻回数を、放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）の巻線巻回数よりも小となるようにしている。上記の例では、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）の巻線巻回数ＮＰを１０、放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）の巻線巻回数ＮＰを１８としているので、以下の計算においてはこれらの巻回数を用いる。
【００４０】
また、２次コイル６４Ｂの巻線巻回数Ｎｓを１８００、１次側の入力電圧Ｖｉｎを１２Ｖとする。
（１）放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）に通電された場合の２次コイルの出力電圧Ｖｏｕｔ
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×１．１×Ｎｓ／ＮＰ＝１２Ｖ×１．１×１８００／１０
＝２３７６Ｖ
（２）放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）に通電された場合の２次コイルの出力電圧Ｖｏｕｔ
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×１．１×Ｎｓ／ＮＰ＝１２Ｖ×１．１×１８００／１８
＝１３２０Ｖ
【００４１】
この場合、各バラストコンデンサＣｂのコンデンサ容量を６６ｐＦとすると、放電灯点灯開始時のコンデンサ両端間電圧ＶＣｂは７９２Ｖとなり、一方、放電灯通常点灯時のコンデンサ両端間電圧ＶＣｂは４４０Ｖとなる。したがって、放電灯点灯開始時のＣＣＦＬの両電極間の電圧ＶＬは１５８４Ｖとなり、一方、放電灯通常点灯時のＣＣＦＬの両電極間の電圧ＶＬは８８０Ｖとなる。
【００４２】
このように、上記具体例によれば、放電灯点灯開始時においては２次コイル６４Ｂから２３７６Ｖの高電圧が発生するが、放電灯が点灯開始した後の放電灯通常点灯時においては、２次コイル６４Ｂからの発生電圧を１３２０Ｖにまで低下させるようにしている。したがって、高圧トランス６４の２次コイル６４Ｂから２０００Ｖ程度以上の高電圧が出力され続けるという状態を回避することができるので、トランスの信頼性向上およびトランスの２次コイル間の絶縁耐圧等に対する安全性を確保することができる。
【００４３】
また、各バラストコンデンサＣｂの両端間には一定の比率で電圧が分圧されることになるが、上記具体例では、放電灯点灯開始時のＣＣＦＬの両電極間の電圧ＶＬとして１５８４Ｖ、放電灯通常点灯時のＣＣＦＬの両電極間の電圧ＶＬとして８８０Ｖを確保することができ、放電灯点灯開始動作および放電灯通常点灯動作を良好に行うことができる。
【００４４】
図４は、上述した点灯制御部６３の構成を示すブロック図である。この点灯制御部は、ＰＷＭ制御によって前述したフルブリッジ回路６０のスイッチングを制御するものである。なお、図４においては、便宜上、フルブリッジ回路６０のうち放電灯点灯開始時のスイッチングに係る部分を第１のスイッチング手段６０Ａと称し、放電灯通常点灯時のスイッチングに係る部分を第２のスイッチング手段６０Ｂと称することとする。
【００４５】
この点灯制御部６３は、所定周波数の矩形波を出力する発振周波数制御手段３６と、この発振周波数制御手段３６の矩形波を三角波に変換する三角波発振器３４と、誤差増幅器３２からの誤差レベル信号と三角波発振器３４から出力された三角波信号を比較して、三角波信号の方が大きくなる期間においてＨレベルとなるＰＷＭ制御信号をスイッチ部３３を介してスイッチング制御手段３７に出力する比較器３５とを備えており、スイッチング制御手段３７は、入力されたＰＷＭ制御信号のＨレベル期間において、ドライバ部３８内の２つのドライバ素子３８Ａ、３８Ｂを択一的にＯＮ状態となるように制御する。第１ドライバ素子３８ＡがＯＮ状態となるように制御された場合には、第１のスイッチング手段６０Ａが駆動され、放電灯点灯開始時のスイッチング動作がなされる。一方、第２ドライバ素子３８ＢがＯＮ状態となるように制御された場合には、第２のスイッチング手段６０Ｂが駆動され、放電灯通常点灯時のスイッチング動作がなされる。
【００４６】
また、上記誤差増幅器３２には、図３に示すように、２つのＣＣＦＬのGnd側の電圧が各々フィードバック信号（ＦＢ信号）として、基準信号とともに入力される。各ＣＣＦＬのGnd側には各々抵抗６６Ａ、６６Ｂが接続されているので、
上記フィードバック信号はこれら抵抗６６Ａ、６６Ｂの両端間電圧値に相当するものである。
【００４７】
いずれかのＣＣＦＬを流れる電流値が低下すると上記フィードバック信号が低下することとなり、結局誤差増幅器３２から比較器３５に入力される誤差レベル信号のレベルが低下し、スイッチング制御手段３７へ入力されるＰＷＭ制御信号のＨレベル期間が大きくなる。これにより各スイッチング手段６０Ａ、６０Ｂの駆動期間が長くなり、より大きな電流をＣＣＦＬに流すように制御することができる。
【００４８】
また、この点灯制御部６３は、異常電圧検出比較器３１を備えている。この異常電圧検出比較器３１には、図３に示すように、高圧トランス６４の２次側に接続された２つのコンデンサ６５Ａ、６５Ｂの間の電圧値が異常電圧検出信号として基準信号とともに入力される。一般に、両方のＣＣＦＬが破損したような場合には、高圧トランス６４の２次側に異常に高い電圧が発生し、高圧トランス６４が破損する虞が生じる。そこで、異常電圧検出比較器３１における異常電圧の検出により、高い異常電圧が検出されたと判断された場合には、異常電圧検出比較器３１からスイッチ部遮断信号を送出して即座にスイッチ部３３をＯＦＦ状態とし、スイッチング制御手段３７による各スイッチング手段６０Ａ、６０Ｂの駆動を停止し、高圧トランス６４への電圧入力を遮断する。これにより、高圧トランス６４の損傷が防止される。
【００４９】
図５（Ａ）は、上記発振周波数制御手段３６を制御するＣＰＵ（不図示）の処理手順を示すフローチャートであり、その具体的な手順はＣＰＵに付属するＲＯＭに記憶されている。
【００５０】
すなわち、図５（Ａ）によれば、放電灯（ＣＣＦＬ）スイッチがＯＮ状態とされたか否かが常時判断され（Ｓ１）、ＯＮ状態となったと判断されると、発振周波数制御手段３６において放電灯点灯開始時の発振周波数の発振周波数信号を出力せしめ（Ｓ２）、放電灯点灯開始用のスイッチング信号を第１ドライバ素子３８Ａへ出力する（Ｓ３）。この後、放電灯点灯開始時（該発振周波数信号の出力時）から所定期間（例えば２〜３秒間）が経過したか否かが判断され（Ｓ４）、所定期間が経過したと判断された場合には、発振周波数制御手段３６から放電灯通常点灯時の発振周波数の発振周波数信号を出力せしめ（Ｓ５）、放電灯通常点灯用のスイッチング信号を第２ドライバ素子３８Ｂへ出力する（Ｓ６）。
【００５１】
このように、本実施形態においては、ＣＣＦＬの放電灯点灯開始時（発振周波数信号の出力時）から所定期間はスイッチング周波数を高く設定し、バラストコンデンサＣｂとの共振が良好に行なわれるようにしているので、ＣＣＦＬの点灯性を向上させることができる。
【００５２】
なお、発振周波数を高くすると、第１のスイッチング手段６０Ａのスイッチング周波数が高くなり、高圧トランス６４のコア部における鉄損、渦電流等のコアロスが多くなり、トランス６４の変換効率が悪くなったり、第１のスイッチング手段６０Ａによるスイッチングロスが大きくなって発熱量が大きくなる、という問題が考え得るが、前述したように周波数を高くする期間は短時間であるので、上述したコアロス、スイッチングロスは無視してさしつかえない。
【００５３】
なお、上記発振周波数制御手段３６からの発振周波数信号の周波数は一定としてもよく、その場合の発振周波数制御手段３６を制御するＣＰＵ（不図示）の処理手順は図５（Ｂ）のフローチャートの如く表される。すなわち、放電灯（ＣＣＦＬ）スイッチがＯＮ状態とされたか否かが常時判断され（Ｓ１１）、ＯＮ状態となったと判断されると、放電灯点灯開始用のスイッチング信号を第１ドライバ素子３８Ａへ出力する（Ｓ１２）。この後、放電灯点灯開始時（該スイッチング信号の出力時）から所定期間が経過したか否かが判断され（Ｓ１３）、所定期間が経過したと判断されると放電灯通常点灯用のスイッチング信号を第２ドライバ素子３８Ｂへ出力する（Ｓ１４）。
【００５４】
なお、本発明の放電灯駆動装置としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
【００５５】
図６は図２のトランス結線図の変更態様を示すものである。すなわち、この態様のものでは、放電灯通常点灯用の１次コイル４５Ａと放電灯点灯開始用の１次コイル４５Ｂが独立して形成されている。放電灯通常点灯用の１次コイル４５Ａの両端が端子ピン１７ａ、１７ｂに接続されており、一方、放電灯点灯開始用の１次コイル４５Ｂの両端が端子ピン１７ｃ、１７ｄに接続されている。この場合、放電灯点灯開始用の１次コイル４５Ｂの巻線巻回数は例えば１０とし、放電灯通常点灯用の１次コイル４５Ａの巻線巻回数は例えば１８とする。
【００５６】
図７は、いわゆるダブルトランス型の高圧トランス１１に、本発明を適用した場合の例を示す断面図である。この態様のものも、放電灯点灯開始用の１次コイル４５Ｂと放電灯通常点灯用の１次コイル４５Ａが独立して形成されていることが明らかである。
【００５７】
図８および図９は、図３の放電灯駆動回路の変更態様を示すものである。なお、図８において、図３の各部材と対応する部材については、図３の各部材の符号に１００を加えた符号を付して表しており、さらに図９において、図３の各部材と対応する部材については、図３の各部材の符号に２００を加えた符号を付して表しており、各々その詳細な説明は省略する。
【００５８】
図８に示す放電灯駆動回路においては、フルブリッジ回路１６０の第３段スイッチング部が１つのＦＥＴ１６２Ｃを備えてなり、また、放電灯点灯開始用の１次コイル１６４Ｄと放電灯通常点灯用の１次コイル１６４Ｃが独立して形成されている点において図３の放電灯駆動回路とは相違している。すなわち、この図８に示す放電灯駆動回路においては、放電灯点灯開始時のスイッチングが第３段スイッチング部のＦＥＴ１６２ＣのＯＮ／ＯＦＦ動作によってのみ行われる。
【００５９】
したがって、図８に示す放電灯駆動回路によれば、図３に示す放電灯駆動回路に比べて、回路構成およびスイッチング制御が簡易となり、またＦＥＴが１つ少なくなるので、製造コストの低減を図ることができる。
【００６０】
図９に示す放電灯駆動回路においては、フルブリッジ回路の替わりに２つのＦＥＴ２６１、２６２を用いて１次コイル２６４Ａへの入力電圧の制御を行う。すなわち、ＦＥＴ２６２のスイッチングにより放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）への通電が行われ、電源ライン（Ｖｃｃ）に設けられたＦＥＴ２６１のスイッチングにより放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）への通電が行われる。
【００６１】
したがって、図９に示す放電灯駆動回路によれば、図３に示す放電灯駆動回路に比べて、回路構成およびスイッチング制御が大幅に簡易となり、またＦＥＴの数が大幅に少なくなるので、製造コストの大幅な低減を図ることができる。
【００６２】
図１０は図１に示す高圧トランスの変更態様を示すものである。すなわち図１０に示す高圧トランスは、１対の、いわゆるＥ型の磁芯２９Ａ、２９Ｂを対向させてコア部を形成したものである。また、２次コイル４７は絶縁状態の良好性を確保するため、所定間隔毎に絶縁用鍔部が設けられている。
【００６３】
なお、本発明の放電灯駆動装置を適用し得るトランスのタイプとしては上記実施形態のものに限られるものではなく、例えば特開2002−299134号や特願2002−334131号明細書等に開示されたタイプのもの（巻回された２次コイルの外周に、巻回された１次コイルが位置する（単一トランス型、ダブルトランス型を含む））の他、各種タイプのトランスに対しても適用できることは勿論である。
【００６４】
なお、上述した実施形態では、１つのトランスによって２つのＣＣＦＬを点灯する例を示しているが、これに替え、１つのトランスによって３つ以上のＣＣＦＬを点灯するようにしてもよい。
【００６５】
さらに、本発明の放電灯駆動装置に搭載される高圧トランスとしては、インバータトランスのみならず、その他の種々のトランスに適用することが可能である。
【００６６】
さらに、前述したように、磁芯はフェライトにより形成されていることが好ましいが、例えば、パーマロイ、センダスト、鉄カルボニル等の材料を用いることが可能であり、これらの微粉末を圧縮成型したダストコアを使用することも可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の放電灯駆動装置によれば、放電灯点灯開始時においては２次側巻線から高電圧が発生するが、放電灯が点灯開始した後の放電灯通常点灯時においては、１次側電圧の印加を点灯開始用の巻線から通常点灯用の巻線に切り替えるようにして放電灯点灯継続に必要十分な電圧まで２次側電圧を低下させることができるようにしている。したがって、高圧トランスの２次側巻線から放電灯点灯開始時の高電圧が出力され続けるという状態を回避することができるので、トランスの信頼性向上およびトランスの２次側巻線間の絶縁耐圧等に対する安全性を確保することができる。
【００６８】
また、各バラストコンデンサの両端間には、２次側電圧が一定の比率で分圧されることになるが、放電灯点灯開始時の放電灯両電極間の電圧、および放電灯通常点灯時の放電灯両電極間の電圧を確保することができ、放電灯点灯開始動作および放電灯通常点灯動作を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランスの外観平面図
【図２】 本発明の実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランスの概略結線図
【図３】 本発明の実施形態に係る放電灯駆動回路（装置）を示す回路図
【図４】 図３に示す点灯制御部の構成を示すブロック図
【図５】 図４に示す発振周波数制御手段を制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャート
【図６】 図２のトランス結線図の変更態様を示す図
【図７】 いわゆるダブルトランス型の高圧トランスに、本発明を適用した場合の例を示す断面図
【図８】 図３の放電灯駆動回路の変更態様を示す回路図
【図９】 図３の放電灯駆動回路の変更態様を示す回路図
【図１０】 図１に示す高圧トランスの変更態様を示す概略平面図
【図１１】 従来技術に係る高圧トランスを示すトランス結線図
【図１２】 従来技術に係る放電灯駆動回路を示す回路図
【符号の説明】
１１、６４、１６４、２６４、６１０ 高圧トランス
１７ａ〜１７ｄ、１８ａ、１８ｂ、
１１７ａ〜１１７ｄ、１１８ａ、１１８ｂ 端子ピン
２１ ボビン
２７、２８ 巻線用端子台
２９ 枠状磁芯
２９Ａ、２９Ｂ Ｅ型の磁芯
３１ 異常電圧検出比較器
３２ 誤差増幅器
３３ スイッチ部
３４ 三角波発振器
３５ 比較器
３６ 発振周波数制御手段
３７ スイッチング制御手段
３８ ドライバ部
３８Ａ 第１ドライバ素子
３８Ｂ 第２ドライバ素子
４１ａ、４１ｂ 鍔板
４４ 仕切り板
４５、４５Ａ、４５Ｂ、６４Ａ、１４５、
１６４Ｃ、１６４Ｄ、２６４Ａ １次コイル
４５Ｔ 中間端子
４７、６４Ｂ、１４７、１６４Ｂ、２６４Ｂ ２次コイル
６０ フルブリッジ回路
６０Ａ 第１のスイッチング手段
６０Ｂ 第２のスイッチング手段
６１Ａ〜６１Ｃ、６２Ａ〜６２Ｃ、１６１Ａ、１６１Ｂ、
１６２Ａ〜１６２Ｃ、２６１、２６２ ＦＥＴ
６３ 点灯制御部
６５Ａ、６５Ｂ、１６５Ａ、１６５Ｂ、２６５Ａ、２６５Ｂ コンデンサ
６６Ａ、６６Ｂ、１６６Ａ、１６６Ｂ、２６６Ａ、２６６Ｂ 抵抗
ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２ 冷陰極放電ランプ
Ｃｂ１、Ｃｂ２ バラストコンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶表示パネルにおけるバックライト用放電灯の点灯回路に用いられる放電灯駆動装置に関し、特にＤＣ／ＡＣインバータ回路に用いられる複数の放電灯を同時点灯する放電灯駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、ノートパソコン等に使用される各種液晶表示パネルのバックライト用として数本以上の冷陰極放電ランプ（以下、ＣＣＦＬと称する）を同時に放電、点灯させるようにしたものが知られている。このようにＣＣＦＬを数本以上用いることで、液晶表示パネルの高輝度化、均一照明化等の要請に対応することができる。
この種のＣＣＦＬを点灯させる回路としては、１２Ｖ程度の直流電圧を、高圧トランスを用い、６０ｋＨｚ、２０００Ｖ程度以上の高周波電圧に変換して放電を開始せしめるインバータ回路が一般的である。上記放電開始後において、このインバータ回路は、上記高周波電圧をＣＣＦＬの放電維持に必要な８００Ｖ程度まで低下させるように制御する。
【０００３】
このようなインバータ回路に使用される高圧トランス（インバータトランス）は、液晶表示パネルの薄型化の要請から小型サイズのものが用いられているが、１枚の液晶ディスプレイに対して、上記ＣＣＦＬの本数に応じた数だけ必要とされることから、さらなる省スペース化および製造コストの低廉化を図る技術の確立が急務である。このような要請に応じたものとしては、例えば、図１２に示すような放電灯駆動回路が知られている。
【０００４】
この放電灯駆動回路は、直流入力電圧を周知のロイヤー発振回路６００を介して交流電圧として高圧トランス６１０の１次側に入力させ、その２次側に、放電灯の点灯開始時から２０００V程度以上の高電圧を発生させ、この２次側の高電圧を、それぞれバラストコンデンサＣｂ１、Ｃｂ２を介して冷陰極線管ランプＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２に印加するように構成されている。ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２にそれぞれバラストコンデンサＣｂ１、Ｃｂ２を直列接続することにより、各ランプの点灯開始電圧のばらつきを解消することができるので、各ＣＣＦＬの放電動作のばらつきを抑制しつつ、複数のＣＣＦＬを１つのトランスで点灯させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＣＦＬの点灯開始時には通常点灯時（ＣＣＦＬの両端間に８００Ｖ）の２〜２．５倍（ＣＣＦＬの両端間に１６００〜２０００Ｖ）の電圧が必要な上に、バラストコンデンサＣｂの接続により、そのバラストコンデンサＣｂの両端間に４００Ｖ程度以上の電圧が分圧されてしまうので、ＣＣＦＬの点灯開始および通常点灯継続には、トランスの２次側から２０００Ｖ程度以上の高電圧が継続して出力される。
【０００６】
このような高電圧を出力し続けることは、トランスの信頼性低下をきたし、トランスの２次側巻線間の絶縁耐圧等に対する安全確保を困難なものとする。
【０００７】
なお、ＣＣＦＬの点灯開始時および通常点灯時の２次側電圧を互いに変化させて、通常点灯時にはその電圧を低下させるように制御する手法が考え得る。しかしながら、高圧トランス６１０には電圧を制御する機能がない。また、高圧トランス６１０を駆動する回路部分では一般にＰＷＭ制御機能を有しているが、これは通常点灯時における点灯維持のための電圧制御機能であって、２０００Ｖ程度以上の点灯開始用電圧を８００Ｖ程度の通常点灯用電圧に切り替えることは本質的に困難である。
【０００８】
したがって、点灯開始時と通常点灯時における２次側電圧を切り替える手法を採用するのであれば、従来とは抜本的に異なる構成を開発する必要があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、１つのトランスにより複数個の放電灯を安定して点灯し続けることが可能で、トランスの信頼性向上およびトランスの２次側巻線間の絶縁耐圧等に対する安全確保を図りうる、２次側電圧切替可能な放電灯駆動装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成し得る本発明の放電灯駆動装置は、高圧トランスの１次側巻線に接続されるスイッチング手段であって、放電灯の点灯開始時に前記高圧トランスの１次側巻線を構成する点灯開始用の１次側巻線の通電状態を制御する第１のスイッチング手段、および放電灯の通常点灯時に前記高圧トランスの１次側巻線を構成する通常点灯用の１次側巻線の通電状態を制御する第２のスイッチング手段と、これら２つのスイッチング手段に接続され、これら２つのスイッチング手段を各々制御する制御部とを備え、前記高圧トランスの２次側巻線に接続される複数の冷陰極管を駆動する放電灯駆動回路において、
前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段を切り替えるスイッチング制御手段と、前記第１のスイッチング手段の駆動時と前記第２のスイッチング手段の駆動時とで、スイッチング周波数の切替えを行なう発振周波数制御手段とを備え、
前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段との切替えおよび前記スイッチング周波数の切替えを、前記点灯開始時から所定時間が経過した後に行なうことを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記第１のスイッチング手段から前記第２のスイッチング手段への駆動の切替えは、高い周波数から低い周波数に切り替えるように構成することが好ましい。
また、前記第１のスイッチング手段により前記点灯開始用の１次側巻線を所定時間に亘り通電した後、前記第２のスイッチング手段により前記通常点灯用の１次側巻線を通電するように制御することが好ましい。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
また、前記第１のスイッチング手段および／または前記第２のスイッチング手段は、各々２つのＦＥＴを備えた、第１段スイッチング部、第２段スイッチング部および第３段スイッチング部からなり、
前記点灯開始用の１次側巻線は、前記第１段スイッチング部および前記第３段スイッチング部のスイッチングにより通電され、一方、前記通常点灯用の１次側巻線は、該第１段スイッチング部および前記第２段スイッチング部のスイッチングにより通電されるように構成されていることが好ましい。
【００１６】
また、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段の一部が共用されていることが好ましい。
【００１７】
また、前記点灯開始用の１次側巻線は、前記通常点灯用の１次側巻線の途中にタップを設けて該通常点灯用の１次側巻線の一部により構成することが可能である。
さらに、前記点灯開始用の１次側巻線の巻回数は、前記通常点灯用の１次側巻線の巻回数よりも小さい値とすることが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランスについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランスの外観を示す平面図であり、図２は、この高圧トランスの特徴的な概念を示す結線図である。
【００１９】
図１に示す高圧トランス１１は、２つのＣＣＦＬ（冷陰極放電ランプ）を同時に放電、点灯させるためのＤＣ／ＡＣインバータ回路内で使用されるインバータトランスである。１次コイル４５および２次コイル４７は、軟磁性材料であるフェライト等からなる共通の棒状磁芯（図１では隠れた状態とされている）に巻回されており、この共通の棒状磁芯により互いに電磁気的に結合している。
【００２０】
また、１次コイル４５と２次コイル４７の間には絶縁性の仕切り板４４が設けられている。
【００２１】
１次コイル４５および２次コイル４７は、実際には、断面矩形で筒状のボビン２１の外周に巻回されており、棒状磁芯はそのボビン２１の内方に嵌挿されている。また、ボビン２１の両端面には、鍔板４１ａ，４１ｂが設けられている。
【００２２】
棒状磁芯は、この棒状磁芯と同様の材料により形成された枠状磁芯２９と電磁気的に結合され、これにより磁路が形成される。
ただし、棒状磁芯と枠状磁芯２９との間のギャップ量は、漏れ磁束をどの程度発生させるかによって決定され、このギャップ量を略０にすることも可能である。また、上記枠状磁芯２９を設けることなく、磁芯は棒状磁芯のみで構成し、完全に開磁路構造に形成することも可能である。
【００２３】
１次コイル４５の始端、中間端子４５Ｔおよび終端は、巻線用端子台２７に保持固定された端子ピン１７ａ、１７ｂ、１７ｄに接続されており、また、２次コイル４７の始端および終端は巻線用端子台２８に保持固定された端子ピン１８ａ，１８ｂに接続される。これら端子台２７、２８は、絶縁材から形成されている。
【００２４】
この高圧トランス１１の結線状態は、図２に示すように、１次コイル４５の両端が端子ピン１７ａ、１７ｂに接続されており、１次コイル４５の中間端子４５Ｔが端子ピン１７ｄに接続されている。一方、２次コイル４７は、端子ピン１８ａ，１８ｂに接続されている。１次コイル４５の両端の一方と中間端子４５Ｔの間のコイルにより放電灯点灯開始用の１次コイルが形成され、１次コイル４５の両端間のコイルにより放電灯通常点灯用の１次コイルが形成される。これにより、一部が共通化された巻線数が相違する２種の１次コイルが形成される。
【００２５】
図２は前述したように、本実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランス１１の特徴を表すものであり、従来の高圧トランスの結線状態を示す図１１において１次コイル１４５の両端が端子ピン１１７ａ、１１７ｂに接続され、２次コイル１４７の両端が端子ピン１１８ａ，１１８ｂに接続されている状態と比較するとその特徴がより明らかである。
【００２６】
図３は、本実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランス６４を搭載した放電灯駆動回路を示すものである。
この放電灯駆動回路においては、高圧トランス６４の２次側に接続した２本のＣＣＦＬ（ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２）を点灯駆動せしめ、高圧トランス６４の１次側に接続されたフルブリッジ回路６０および点灯制御部６３によりインバータ回路が構成される。
【００２７】
図３に示すように、直流電源ライン（Ｖｃｃ）から電圧を供給されたフルブリッジ回路６０は交流電圧を発生する。高圧トランス６４は、１次コイル６４Ａに入力されたこの交流電圧を昇圧して、２次コイル６４Ｂから高圧の交流電圧を発生させる。そして、発生した高圧の交流電圧は、２次コイル６４Ｂに接続された２本のＣＣＦＬ（ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２）に印加される。このようにして高圧の交流電圧が印加された、これら２本のＣＣＦＬを同時に安定して点灯させるためには、高圧トランス６４の２次コイル６４Ｂと各ＣＣＦＬ（ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２）との間にバラストコンデンサ（Ｃｂ１、Ｃｂ２）を接続する。
【００２８】
ところで、図２においても説明したように、本実施形態においては、１次コイル６４Ａの両端の一方（ａまたはｃ）と中間端子（ｂ）の間のコイルにより放電灯点灯開始用の１次コイル（巻線数が小）が形成され、１次コイル６４Ａの両端（ａおよびｃ）間のコイルにより放電灯通常点灯用の１次コイル（巻線数が大）が形成される。
【００２９】
ところで、本実施形態において、２つの１次コイルを設けているのは以下の理由による。
【００３０】
すなわち、ＣＣＦＬの点灯開始時には通常点灯時の２〜２．５倍の電圧が必要となるため、一般にＣＣＦＬの両端間に１６００〜２０００Ｖ程度の高電圧が印加される。したがって、２次側巻線間の絶縁耐圧等は限界に近い状態で使用されていることになる。
【００３１】
さらに、１つの高圧トランス６４により複数本のＣＣＦＬを安定して同時点灯させるためには、上述したように各ＣＣＦＬに対応させてバラストコンデンサＣｂを接続することになるが、このバラストコンデンサＣｂの両端間には、例えば４００Ｖの電圧が分圧されてしまう。したがって、２次側６４Ｂからは、上記１６００〜２０００Ｖ程度の電圧に例えば４００Ｖの電圧を加えた電圧を発生させなければＣＣＦＬを点灯開始することができない。
【００３２】
ところが、このように高い電圧を継続的に発生し続けた場合には、トランスの２次側巻線間の絶縁耐圧等に対する安全確保を図ることが困難である。また、トランスの信頼性低下をきたしてしまう。
【００３３】
そこで、図２、３に示すように、放電灯点灯開始時には、巻線数が小（例えば１０ターン）となる放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）を用い、昇圧比が大となるようにして放電灯点灯開始に必要な高電圧（例えば２０００Ｖ）を２次コイル６４Ｂに発生させるようにしている。一方、ＣＣＦＬが点灯開始した後には、巻線数が大（例えば１８ターン）となる放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）を用い、昇圧比が小となるようにして放電灯継続点灯に必要な電圧（例えば１２００Ｖ）を２次コイル６４Ｂに発生させるようにしている。
【００３４】
上記フルブリッジ回路６０は、各々２つのＦＥＴを備えた、第１段スイッチング部Ａ、第２段スイッチング部Ｂおよび第３段スイッチング部Ｃからなり、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）には、第１段スイッチング部Ａおよび第３段スイッチング部Ｃのスイッチングにより通電され、一方放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）には、第１段スイッチング部Ａおよび第２段スイッチング部Ｂのスイッチングにより通電される。
【００３５】
すなわち、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）への通電は、ＦＥＴ６１ＡとＦＥＴ６２ＣがＯＮする第１状態と、ＦＥＴ６２ＡとＦＥＴ６１ＣがＯＮする第２状態とが交互に繰り返されることによりなされる。図３では、この第１状態における電流の経路が実線で示されている。
【００３６】
一方、放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）への交流電圧の印加は、ＦＥＴ６１ＡとＦＥＴ６２ＢがＯＮする第１状態と、ＦＥＴ６２ＡとＦＥＴ６１ＢがＯＮする第２状態とが交互に繰り返されることによりなされる。図３では、この第１状態における電流の経路が点線で示されている。
【００３７】
これら各ＦＥＴ６１Ａ〜Ｃ、６２Ａ〜Ｃのスイッチング動作の制御は点灯制御部６３によりなされる。点灯制御部６３の構成については後述する。
【００３８】
以下、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）および放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）へ所定の電圧が印加された際に、２次コイルに発生する具体的な電圧値を算出する。
【００３９】
前述したように、本実施形態においては、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）の巻線巻回数を、放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）の巻線巻回数よりも小となるようにしている。上記の例では、放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）の巻線巻回数ＮＰを１０、放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）の巻線巻回数ＮＰを１８としているので、以下の計算においてはこれらの巻回数を用いる。
【００４０】
また、２次コイル６４Ｂの巻線巻回数Ｎｓを１８００、１次側の入力電圧Ｖｉｎを１２Ｖとする。
（１）放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）に通電された場合の２次コイルの出力電圧Ｖｏｕｔ
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×１．１×Ｎｓ／ＮＰ＝１２Ｖ×１．１×１８００／１０
＝２３７６Ｖ
（２）放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）に通電された場合の２次コイルの出力電圧Ｖｏｕｔ
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×１．１×Ｎｓ／ＮＰ＝１２Ｖ×１．１×１８００／１８
＝１３２０Ｖ
【００４１】
この場合、各バラストコンデンサＣｂのコンデンサ容量を６６ｐＦとすると、放電灯点灯開始時のコンデンサ両端間電圧ＶＣｂは７９２Ｖとなり、一方、放電灯通常点灯時のコンデンサ両端間電圧ＶＣｂは４４０Ｖとなる。したがって、放電灯点灯開始時のＣＣＦＬの両電極間の電圧ＶＬは１５８４Ｖとなり、一方、放電灯通常点灯時のＣＣＦＬの両電極間の電圧ＶＬは８８０Ｖとなる。
【００４２】
このように、上記具体例によれば、放電灯点灯開始時においては２次コイル６４Ｂから２３７６Ｖの高電圧が発生するが、放電灯が点灯開始した後の放電灯通常点灯時においては、２次コイル６４Ｂからの発生電圧を１３２０Ｖにまで低下させるようにしている。したがって、高圧トランス６４の２次コイル６４Ｂから２０００Ｖ程度以上の高電圧が出力され続けるという状態を回避することができるので、トランスの信頼性向上およびトランスの２次コイル間の絶縁耐圧等に対する安全性を確保することができる。
【００４３】
また、各バラストコンデンサＣｂの両端間には一定の比率で電圧が分圧されることになるが、上記具体例では、放電灯点灯開始時のＣＣＦＬの両電極間の電圧ＶＬとして１５８４Ｖ、放電灯通常点灯時のＣＣＦＬの両電極間の電圧ＶＬとして８８０Ｖを確保することができ、放電灯点灯開始動作および放電灯通常点灯動作を良好に行うことができる。
【００４４】
図４は、上述した点灯制御部６３の構成を示すブロック図である。この点灯制御部は、ＰＷＭ制御によって前述したフルブリッジ回路６０のスイッチングを制御するものである。なお、図４においては、便宜上、フルブリッジ回路６０のうち放電灯点灯開始時のスイッチングに係る部分を第１のスイッチング手段６０Ａと称し、放電灯通常点灯時のスイッチングに係る部分を第２のスイッチング手段６０Ｂと称することとする。
【００４５】
この点灯制御部６３は、所定周波数の矩形波を出力する発振周波数制御手段３６と、この発振周波数制御手段３６の矩形波を三角波に変換する三角波発振器３４と、誤差増幅器３２からの誤差レベル信号と三角波発振器３４から出力された三角波信号を比較して、三角波信号の方が大きくなる期間においてＨレベルとなるＰＷＭ制御信号をスイッチ部３３を介してスイッチング制御手段３７に出力する比較器３５とを備えており、スイッチング制御手段３７は、入力されたＰＷＭ制御信号のＨレベル期間において、ドライバ部３８内の２つのドライバ素子３８Ａ、３８Ｂを択一的にＯＮ状態となるように制御する。第１ドライバ素子３８ＡがＯＮ状態となるように制御された場合には、第１のスイッチング手段６０Ａが駆動され、放電灯点灯開始時のスイッチング動作がなされる。一方、第２ドライバ素子３８ＢがＯＮ状態となるように制御された場合には、第２のスイッチング手段６０Ｂが駆動され、放電灯通常点灯時のスイッチング動作がなされる。
【００４６】
また、上記誤差増幅器３２には、図３に示すように、２つのＣＣＦＬのGnd側の電圧が各々フィードバック信号（ＦＢ信号）として、基準信号とともに入力される。各ＣＣＦＬのGnd側には各々抵抗６６Ａ、６６Ｂが接続されているので、
上記フィードバック信号はこれら抵抗６６Ａ、６６Ｂの両端間電圧値に相当するものである。
【００４７】
いずれかのＣＣＦＬを流れる電流値が低下すると上記フィードバック信号が低下することとなり、結局誤差増幅器３２から比較器３５に入力される誤差レベル信号のレベルが低下し、スイッチング制御手段３７へ入力されるＰＷＭ制御信号のＨレベル期間が大きくなる。これにより各スイッチング手段６０Ａ、６０Ｂの駆動期間が長くなり、より大きな電流をＣＣＦＬに流すように制御することができる。
【００４８】
また、この点灯制御部６３は、異常電圧検出比較器３１を備えている。この異常電圧検出比較器３１には、図３に示すように、高圧トランス６４の２次側に接続された２つのコンデンサ６５Ａ、６５Ｂの間の電圧値が異常電圧検出信号として基準信号とともに入力される。一般に、両方のＣＣＦＬが破損したような場合には、高圧トランス６４の２次側に異常に高い電圧が発生し、高圧トランス６４が破損する虞が生じる。そこで、異常電圧検出比較器３１における異常電圧の検出により、高い異常電圧が検出されたと判断された場合には、異常電圧検出比較器３１からスイッチ部遮断信号を送出して即座にスイッチ部３３をＯＦＦ状態とし、スイッチング制御手段３７による各スイッチング手段６０Ａ、６０Ｂの駆動を停止し、高圧トランス６４への電圧入力を遮断する。これにより、高圧トランス６４の損傷が防止される。
【００４９】
図５（Ａ）は、上記発振周波数制御手段３６を制御するＣＰＵ（不図示）の処理手順を示すフローチャートであり、その具体的な手順はＣＰＵに付属するＲＯＭに記憶されている。
【００５０】
すなわち、図５（Ａ）によれば、放電灯（ＣＣＦＬ）スイッチがＯＮ状態とされたか否かが常時判断され（Ｓ１）、ＯＮ状態となったと判断されると、発振周波数制御手段３６において放電灯点灯開始時の発振周波数の発振周波数信号を出力せしめ（Ｓ２）、放電灯点灯開始用のスイッチング信号を第１ドライバ素子３８Ａへ出力する（Ｓ３）。この後、放電灯点灯開始時（該発振周波数信号の出力時）から所定期間（例えば２〜３秒間）が経過したか否かが判断され（Ｓ４）、所定期間が経過したと判断された場合には、発振周波数制御手段３６から放電灯通常点灯時の発振周波数の発振周波数信号を出力せしめ（Ｓ５）、放電灯通常点灯用のスイッチング信号を第２ドライバ素子３８Ｂへ出力する（Ｓ６）。
【００５１】
このように、本実施形態においては、ＣＣＦＬの放電灯点灯開始時（発振周波数信号の出力時）から所定期間はスイッチング周波数を高く設定し、バラストコンデンサＣｂとの共振が良好に行なわれるようにしているので、ＣＣＦＬの点灯性を向上させることができる。
【００５２】
なお、発振周波数を高くすると、第１のスイッチング手段６０Ａのスイッチング周波数が高くなり、高圧トランス６４のコア部における鉄損、渦電流等のコアロスが多くなり、トランス６４の変換効率が悪くなったり、第１のスイッチング手段６０Ａによるスイッチングロスが大きくなって発熱量が大きくなる、という問題が考え得るが、前述したように周波数を高くする期間は短時間であるので、上述したコアロス、スイッチングロスは無視してさしつかえない。
【００５３】
なお、上記発振周波数制御手段３６からの発振周波数信号の周波数は一定としてもよく、その場合の発振周波数制御手段３６を制御するＣＰＵ（不図示）の処理手順は図５（Ｂ）のフローチャートの如く表される。すなわち、放電灯（ＣＣＦＬ）スイッチがＯＮ状態とされたか否かが常時判断され（Ｓ１１）、ＯＮ状態となったと判断されると、放電灯点灯開始用のスイッチング信号を第１ドライバ素子３８Ａへ出力する（Ｓ１２）。この後、放電灯点灯開始時（該スイッチング信号の出力時）から所定期間が経過したか否かが判断され（Ｓ１３）、所定期間が経過したと判断されると放電灯通常点灯用のスイッチング信号を第２ドライバ素子３８Ｂへ出力する（Ｓ１４）。
【００５４】
なお、本発明の放電灯駆動装置としては上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
【００５５】
図６は図２のトランス結線図の変更態様を示すものである。すなわち、この態様のものでは、放電灯通常点灯用の１次コイル４５Ａと放電灯点灯開始用の１次コイル４５Ｂが独立して形成されている。放電灯通常点灯用の１次コイル４５Ａの両端が端子ピン１７ａ、１７ｂに接続されており、一方、放電灯点灯開始用の１次コイル４５Ｂの両端が端子ピン１７ｃ、１７ｄに接続されている。この場合、放電灯点灯開始用の１次コイル４５Ｂの巻線巻回数は例えば１０とし、放電灯通常点灯用の１次コイル４５Ａの巻線巻回数は例えば１８とする。
【００５６】
図７は、いわゆるダブルトランス型の高圧トランス１１に、本発明を適用した場合の例を示す断面図である。この態様のものも、放電灯点灯開始用の１次コイル４５Ｂと放電灯通常点灯用の１次コイル４５Ａが独立して形成されていることが明らかである。
【００５７】
図８および図９は、図３の放電灯駆動回路の変更態様を示すものである。なお、図８において、図３の各部材と対応する部材については、図３の各部材の符号に１００を加えた符号を付して表しており、さらに図９において、図３の各部材と対応する部材については、図３の各部材の符号に２００を加えた符号を付して表しており、各々その詳細な説明は省略する。
【００５８】
図８に示す放電灯駆動回路においては、フルブリッジ回路１６０の第３段スイッチング部が１つのＦＥＴ１６２Ｃを備えてなり、また、放電灯点灯開始用の１次コイル１６４Ｄと放電灯通常点灯用の１次コイル１６４Ｃが独立して形成されている点において図３の放電灯駆動回路とは相違している。すなわち、この図８に示す放電灯駆動回路においては、放電灯点灯開始時のスイッチングが第３段スイッチング部のＦＥＴ１６２ＣのＯＮ／ＯＦＦ動作によってのみ行われる。
【００５９】
したがって、図８に示す放電灯駆動回路によれば、図３に示す放電灯駆動回路に比べて、回路構成およびスイッチング制御が簡易となり、またＦＥＴが１つ少なくなるので、製造コストの低減を図ることができる。
【００６０】
図９に示す放電灯駆動回路においては、フルブリッジ回路の替わりに２つのＦＥＴ２６１、２６２を用いて１次コイル２６４Ａへの入力電圧の制御を行う。すなわち、ＦＥＴ２６２のスイッチングにより放電灯点灯開始用の１次コイル（ａ−ｂ）への通電が行われ、電源ライン（Ｖｃｃ）に設けられたＦＥＴ２６１のスイッチングにより放電灯通常点灯用の１次コイル（ａ−ｃ）への通電が行われる。
【００６１】
したがって、図９に示す放電灯駆動回路によれば、図３に示す放電灯駆動回路に比べて、回路構成およびスイッチング制御が大幅に簡易となり、またＦＥＴの数が大幅に少なくなるので、製造コストの大幅な低減を図ることができる。
【００６２】
図１０は図１に示す高圧トランスの変更態様を示すものである。すなわち図１０に示す高圧トランスは、１対の、いわゆるＥ型の磁芯２９Ａ、２９Ｂを対向させてコア部を形成したものである。また、２次コイル４７は絶縁状態の良好性を確保するため、所定間隔毎に絶縁用鍔部が設けられている。
【００６３】
なお、本発明の放電灯駆動装置を適用し得るトランスのタイプとしては上記実施形態のものに限られるものではなく、例えば特開2002−299134号や特願2002−334131号明細書等に開示されたタイプのもの（巻回された２次コイルの外周に、巻回された１次コイルが位置する（単一トランス型、ダブルトランス型を含む））の他、各種タイプのトランスに対しても適用できることは勿論である。
【００６４】
なお、上述した実施形態では、１つのトランスによって２つのＣＣＦＬを点灯する例を示しているが、これに替え、１つのトランスによって３つ以上のＣＣＦＬを点灯するようにしてもよい。
【００６５】
さらに、本発明の放電灯駆動装置に搭載される高圧トランスとしては、インバータトランスのみならず、その他の種々のトランスに適用することが可能である。
【００６６】
さらに、前述したように、磁芯はフェライトにより形成されていることが好ましいが、例えば、パーマロイ、センダスト、鉄カルボニル等の材料を用いることが可能であり、これらの微粉末を圧縮成型したダストコアを使用することも可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の放電灯駆動装置によれば、放電灯点灯開始時においては２次側巻線から高電圧が発生するが、放電灯が点灯開始した後の放電灯通常点灯時においては、１次側電圧の印加を点灯開始用の巻線から通常点灯用の巻線に切り替えるようにして放電灯点灯継続に必要十分な電圧まで２次側電圧を低下させることができるようにしている。したがって、高圧トランスの２次側巻線から放電灯点灯開始時の高電圧が出力され続けるという状態を回避することができるので、トランスの信頼性向上およびトランスの２次側巻線間の絶縁耐圧等に対する安全性を確保することができる。
【００６８】
また、各バラストコンデンサの両端間には、２次側電圧が一定の比率で分圧されることになるが、放電灯点灯開始時の放電灯両電極間の電圧、および放電灯通常点灯時の放電灯両電極間の電圧を確保することができ、放電灯点灯開始動作および放電灯通常点灯動作を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランスの外観平面図
【図２】 本発明の実施形態に係る放電灯駆動装置の高圧トランスの概略結線図
【図３】 本発明の実施形態に係る放電灯駆動回路（装置）を示す回路図
【図４】 図３に示す点灯制御部の構成を示すブロック図
【図５】 図４に示す発振周波数制御手段を制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャート
【図６】 図２のトランス結線図の変更態様を示す図
【図７】 いわゆるダブルトランス型の高圧トランスに、本発明を適用した場合の例を示す断面図
【図８】 図３の放電灯駆動回路の変更態様を示す回路図
【図９】 図３の放電灯駆動回路の変更態様を示す回路図
【図１０】 図１に示す高圧トランスの変更態様を示す概略平面図
【図１１】 従来技術に係る高圧トランスを示すトランス結線図
【図１２】 従来技術に係る放電灯駆動回路を示す回路図
【符号の説明】
１１、６４、１６４、２６４、６１０ 高圧トランス
１７ａ〜１７ｄ、１８ａ、１８ｂ、
１１７ａ〜１１７ｄ、１１８ａ、１１８ｂ 端子ピン
２１ ボビン
２７、２８ 巻線用端子台
２９ 枠状磁芯
２９Ａ、２９Ｂ Ｅ型の磁芯
３１ 異常電圧検出比較器
３２ 誤差増幅器
３３ スイッチ部
３４ 三角波発振器
３５ 比較器
３６ 発振周波数制御手段
３７ スイッチング制御手段
３８ ドライバ部
３８Ａ 第１ドライバ素子
３８Ｂ 第２ドライバ素子
４１ａ、４１ｂ 鍔板
４４ 仕切り板
４５、４５Ａ、４５Ｂ、６４Ａ、１４５、
１６４Ｃ、１６４Ｄ、２６４Ａ １次コイル
４５Ｔ 中間端子
４７、６４Ｂ、１４７、１６４Ｂ、２６４Ｂ ２次コイル
６０ フルブリッジ回路
６０Ａ 第１のスイッチング手段
６０Ｂ 第２のスイッチング手段
６１Ａ〜６１Ｃ、６２Ａ〜６２Ｃ、１６１Ａ、１６１Ｂ、
１６２Ａ〜１６２Ｃ、２６１、２６２ ＦＥＴ
６３ 点灯制御部
６５Ａ、６５Ｂ、１６５Ａ、１６５Ｂ、２６５Ａ、２６５Ｂ コンデンサ
６６Ａ、６６Ｂ、１６６Ａ、１６６Ｂ、２６６Ａ、２６６Ｂ 抵抗
ＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２ 冷陰極放電ランプ
Ｃｂ１、Ｃｂ２ バラストコンデンサ
Claims (7)
- 高圧トランスの１次側巻線に接続されるスイッチング手段であって、放電灯の点灯開始時において前記高圧トランスの１次側巻線を構成する点灯開始用の１次側巻線の通電状態を制御する第１のスイッチング手段、および放電灯の通常点灯時において前記高圧トランスの１次側巻線を構成する通常点灯用の１次側巻線の通電状態を制御する第２のスイッチング手段と、これら２つのスイッチング手段に接続され、これら２つのスイッチング手段を各々制御する制御部とを備え、前記高圧トランスの２次側巻線に接続される複数の冷陰極管を駆動する放電灯駆動回路において、
前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段を切り替えるスイッチング制御手段と、前記第１のスイッチング手段の駆動時と前記第２のスイッチング手段の駆動時とで、スイッチング周波数の切替えを行なう発振周波数制御手段とを備え、
前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段との切替えおよび前記スイッチング周波数の切替えを、前記点灯開始時から所定時間が経過した後に行なうことを特徴とする放電灯駆動装置。 - 前記第１のスイッチング手段から前記第２のスイッチング手段への駆動の切替えは、高い周波数から低い周波数に切り替えるものであることを特徴とする請求項１記載の放電灯駆動装置。
- 前記第１のスイッチング手段により前記点灯開始用の１次側巻線を所定時間に亘り通電した後、前記第２のスイッチング手段により前記通常点灯用の１次側巻線を通電するように制御することを特徴とする請求項１または２記載の放電灯駆動装置。
- 前記第１のスイッチング手段および／または前記第２のスイッチング手段は、各々２つのＦＥＴを備えた、第１段スイッチング部、第２段スイッチング部および第３段スイッチング部からなり、
前記点灯開始用の１次側巻線は、前記第１段スイッチング部および前記第３段スイッチング部のスイッチングにより通電され、一方、前記通常点灯用の１次側巻線は、該第１段スイッチング部および前記第２段スイッチング部のスイッチングにより通電されるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の放電灯駆動装置。 - 前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段の一部が共用されていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の放電灯駆動装置。
- 前記点灯開始用の１次側巻線は、前記通常点灯用の１次側巻線の途中にタップを設けて該通常点灯用の１次側巻線の一部により構成されることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の放電灯駆動装置。
- 前記点灯開始用の１次側巻線の巻回数は、前記通常点灯用の１次側巻線の巻回数よりも小さい値とされていることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項記載の放電灯駆動装置。
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