JP4560686B2 - 多灯式放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の放電灯を点灯するための多灯式放電灯点灯装置に係り、詳しくは、液晶表示装置の多灯式バックライト用の光源として用いられる冷陰極ランプ等を点灯する多灯式放電灯点灯装置に関する。

液晶表示装置のバックライト用の光源として、例えば冷陰極ランプ等の放電灯が広範に使用されている。近年、液晶テレビジョン用の表示装置等に代表される液晶表示装置の高輝度化および大型化に伴い、液晶表示装置の照明用光源として、複数の冷陰極ランプを使用した多灯式バックライトが多用されていると共に、このような多灯式バックライトに使用される冷陰極ランプの長尺化も進んでいる。

一般に、冷陰極ランプを点灯するには、その電圧として高圧の高周波電圧を要するため、放電灯点灯装置は、直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ手段と、昇圧用のトランスとを備えており、トランスの一次側をインバータ手段で駆動して、二次側に発生する高圧の高周波電圧を印加することにより、冷陰極ランプを点灯するように構成されている。

このような放電灯点灯装置において、冷陰極ランプの長尺化には、次のような問題が伴う。すなわち、冷陰極ランプが長尺化すると、点灯に必要な電圧も増大するため、トランスに十分な絶縁耐圧を確保するために、その小型化が困難になる。また、このような放電灯点灯装置において、冷陰極ランプの一端側は、通常、トランスの二次巻線の一端と共に接地されており、そのため、冷陰極ランプの点灯時に、非接地側の電極の電位だけが接地電位に対して大きく変動する。その結果、特に長尺の冷陰極ランプでは、その長手方向に大きな輝度勾配が発生し、照明の品質を損なうといった問題もある。

従来、このような問題に対処するために、図１５に示すような回路構成を有する放電灯点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この放電灯点灯装置１００は、第１の発振トランス１２１、第２の発振トランス１２５、及びそれぞれの発振トランス１２１、１２５を駆動する発振回路１２２、１２６を備えており、それぞれの発振トランス１２１、１２５の二次巻線１２１ｓ、１２５ｓの一端を接地すると共に、他端を、それぞれバラストコンデンサ１２８、１２８を介して冷陰極ランプ１２７の両端に接続してなるものである。また、放電灯点灯装置１００は、二次巻線１２１ｓと二次巻線１２５ｓの、冷陰極ランプ１２７に接続される側の一端に、互いに逆位相の電圧を発生させるように構成されている。

放電灯点灯装置１００では、冷陰極ランプ１２７を１つのトランスを用いて点灯させる場合と比較して、各発振トランス１２１、１２５の二次巻線１２１ｓ、１２５ｓに発生させる電圧を半減することが可能になると共に、冷陰極ランプ１２７の両端側の電極電位が接地電位に対して均等に変動することにより、トランスの小型化を容易にし、また、長手方向の輝度勾配を低減することが図られている。

さらに、冷陰極ランプを、その両端側に設けた一対のトランスにより点灯する回路構成を多灯化する方式として、一対のトランスの二次側に複数の冷陰極ランプを並列に接続した放電灯点灯装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。図１６は、このような放電灯点灯装置２００の回路構成を示す図である。放電灯点灯装置２００は、位相補正回路２０６、一対の高周波発振回路２０４Ａ、２０４Ｂ、及び一対の昇圧トランス２０５Ａ、２０５Ｂを備え、各冷陰極ランプ２２０の一端は、バラスト２０２を介して昇圧トランス２０５Ａの二次巻線２５２Ａの一端に、各冷陰極ランプ２２０の他端は、昇圧トランス２０５Ｂの二次巻線２５２Ｂの一端に、それぞれ接続されている。放電灯点灯装置２００は、二次巻線２５２Ａと二次巻線２５２Ｂの、冷陰極ランプ２２０に接続される側の一端に、互いに逆位相の電圧を発生させるように構成されている。

実開平５−９０８９７号公報 特開２００５−３２２５０４号公報

ここで、図１５に示す回路構成を必要な灯数分だけ設けることによって、多灯式放電灯点灯装置を構成した場合には、使用する冷陰極ランプの灯数の２倍のトランスを要することになり、コスト上昇の要因となる。その点において、図１６に示す放電灯装置２００は、一対のトランス２０５Ａ、２０５Ｂのみで複数の冷陰極ランプ２２０を点灯するものであるため、トランスの数を削減することが可能である。ただし、放電灯点灯装置２００には、各冷陰極ランプ２２０に流れるランプ電流の均一化が困難であるという問題がある。ランプ電流の均一化を図るためには、図１６に示すように、高インピーダンスのインダクタＬＢ等を含むバラスト２０２が、冷陰極ランプ２２０ごとに必要となり、必ずしも十分な低コスト化につながるものではない。

本発明は、上記課題に鑑みて、放電灯の両端側にトランスを設けた回路構成を使用しながら、各放電灯のランプ電流を均一に保ちつつ部品点数を低減可能な多灯式放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る多灯式放電灯装置は、昇圧用のトランスと、直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ手段とを含み、前記インバータ手段により前記トランスの一次巻線を駆動することによって、前記トランスの二次巻線に接続された複数の放電灯を点灯する多灯式放電灯点灯装置において、前記トランスは、前記放電灯の灯数と同数の出力を有する第１のトランスと、１以上かつ前記放電灯の灯数未満の第２のトランスとを含み、前記第１のトランスおよび前記第２のトランスの二次巻線の一端を接地し、前記第１のトランスそれぞれの二次巻線の非接地側の一端を、それぞれ対応する１灯の前記放電灯の一端に接続すると共に、少なくとも１つの前記第２のトランスの二次巻線の非接地側の一端を、複数の前記放電灯の他端に接続し、前記第１のトランスの二次巻線の非接地側の電位と、前記第２のトランスの二次巻線の非接地側の電位を、互いに逆位相に変化させることを特徴とする。

本発明に係る多灯式放電灯点灯装置は、放電灯の灯数と同数の出力を有する第１のトランスそれぞれの二次巻線の非接地側の一端を、１灯の放電灯の一端に接続すると共に、１以上かつ放電灯の灯数未満の第２のトランスの二次巻線の非接地側の一端を、複数の放電灯の他端に接続し、第１のトランスの二次巻線の非接地側の電位と、少なくとも１つの第２のトランスの二次巻線の非接地側の電位を、互いに逆位相に変化させることによって、各放電灯の両端側にトランスを設けた回路構成を使用する多灯式放電灯点灯装置を、その構成に必要なトランスの数を最小限に留めつつ実現することができる。これによって、各トランスの二次電圧を半減すると共に、長手方向の輝度勾配を低減しつつ複数の放電灯を点灯する放電灯点灯装置の、小型化及び低コスト化に寄与するものである。

本発明に係る多灯式放電灯点灯装置において、複数の前記第１のトランスの一次巻線は、直列に接続されていることが好ましく、これによって、等価的に各放電灯が直列に接続されていることになるため、各放電灯のランプ電流を容易に均一化することができる。

また、本発明の一態様において、前記第１のトランスの一次巻線の一端は、該一次巻線に直列に接続されたバラストインピーダンス素子を介して、前記インバータ手段に接続されているものである。

バラストインピーダンス素子を、インバータ手段と第１のトランスの一次巻線との間に直列に接続することにより、トランスの二次側にバラストを設けることなく、各放電灯のランプ電流を安定化することができる。また、バラストインピーダンス素子を、高電圧が印加されるトランスの二次側ではなく一次側に接続することによって、高耐圧性の素子を使用する必要がなく、部品コストが低減すると共に、素子の絶縁破壊による故障や発火の危険性がなくなり、装置の安全性が増大する。特に、バラストインピーダンス素子としてインダクタを使用した場合、そのインダクタンスを二次側に接続する場合よりも小さくすることができるため、バラストインピーダンス素子を小型化することが可能となる。

本発明の一態様において、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置は、前記第１のトランスの一次巻線に並列に位相調整用コンデンサが接続されているものである。これによって、トランスへ流れ込む電流の位相と電圧の位相のずれを小さくすることができるため、力率および効率が改善される。また、インバータ手段の出力波形の高調波成分がカットされるため、放電灯に流れるランプ電流の電流波形が正弦波に近くなり、放電灯の発光効率を改善することができる。

本発明の一態様において、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置は、前記トランスの二次側配線に、前記トランスの自己インダクタンスまたは励磁インダクタンスと寄生容量からなる共振回路を形成し、前記インバータ手段は、前記共振回路の並列共振周波数近傍の周波数で前記トランスの一次巻線を駆動するものである。これによって、寄生容量に流れる電流はトランスのインダクタンスから供給されるため、トランスに流れる電流のほとんどが放電灯に流れることにより、寄生容量の影響を低減して放電灯に流れるランプ電流のバラツキを小さくすることができる。

本発明の一態様において、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置は、前記トランスの二次巻線のリーケージインダクタンスをバラストインピーダンスとして用い、前記トランスの二次側配線に、前記トランスの二次巻線のリーケージインダクタンスと寄生容量からなる共振回路を形成し、前記インバータ手段は、前記共振回路の直列共振周波数未満であって、かつ、前記トランスの一次側の電圧と電流の位相差が最小となる周波数近傍の周波数で、前記トランスの一次巻線を駆動するものである。これによって、トランスの電力効率が最大となる周波数領域で、多灯式放電灯点灯装置を動作させることができる。

本発明の一態様において、１灯の前記放電灯は、一端側の電極同士が接続された２本の直管からなるものであってもよく、または、屈曲管からなるものであってもよい。さらに、その場合には、前記第１のトランスの一次巻線と前記第２のトランスの一次巻線を、少なくとも１つの前記インバータ手段により駆動するものであり、好ましくは、１つのインバータ手段により駆動するものである。このような構成は、本発明に係る放電灯点灯装置を、１つの基板上に構成する上で有利なものである。

本発明の一態様において、前記第１のトランスは、１つの出力を備えたトランスを含んでいてもよく、あるいは、２つ以上の出力を備えたトランスを含んでいてもよい。

本発明の一態様において、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置は、液晶表示装置用のバックライトに用いられるものである。

本発明は、以上のように構成したため、放電灯の両端側にトランスを設けた回路構成を使用しながら、各放電灯のランプ電流を均一に保ちつつ部品点数を低減可能な多灯式放電灯点灯装置を実現することが可能となり、特に、液晶表示装置用のバックライトの光源として用いる長尺の冷陰極ランプを点灯するために好適な多灯式放電灯点灯装置を提供できる。

本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第１の実施形態を示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第２の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第３の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第４の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第４の実施形態の別の例を、概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置における第１のトランスの一実施形態を示す図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置における第１のトランスの別の実施形態を示す図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第５の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第６の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第７の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第８の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第９の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第１０の実施形態を概略的に示す回路構成図である。 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第１０の実施形態におけるトランスの一実施形態を示す図である。 従来の放電灯点灯装置の構成例を示す回路構成図である。 従来の多灯式放電灯点灯装置の構成例を示す回路構成図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８５，９０，９５：多灯式放電灯点灯装置
１２Ａ，１２Ｂ：インバータ手段
ＴＡ１〜ＴＡｎ：第１のトランス
Ｎｐ１〜Ｎｐｎ：第１のトランスの一次巻線
Ｎｓ１〜Ｎｓｎ：第１のトランスの二次巻線
Ｌｓ１〜Ｌｓｎ：第１のトランスの二次巻線のリーケージインダクタンス
ＴＢ，ＴＢ１，ＴＢ２：第２のトランス
Ｗｐ，Ｗｐ１，Ｗｐ２：第２のトランスの一次巻線
Ｗｓ，Ｗｓ１，Ｗｓ２：第２のトランスの二次巻線
Ｌｔｂ：第２のトランスの二次巻線のリーケージインダクタンス
Ｌａ１〜Ｌａｎ：放電灯
Ｃｓ：寄生容量

以下、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の一実施形態を、図面を参照して詳述する。図１は、本発明の一実施形態として、複数（ｎ本とする）の放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎを点灯制御する多灯式放電灯点灯装置１０の回路構成を示す図である。

多灯式放電灯点灯装置１０は、インバータ手段１２Ａ、１２Ｂと、ｎ個の第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎと、１個の第２のトランスＴＢとを含んでいる。本実施形態において、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎは直列に接続されており（以下、直列に接続された一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎの全体を一次側巻線Ｎｐともいう）、この一次側巻線Ｎｐの一端は、一次側巻線Ｎｐに直列に接続されたインダクタ１８Ａ（バラストインピーダンス素子）を介してインバータ手段１２Ａの出力端子Ａに接続され、一次側巻線Ｎｐの他端は、インバータ手段１２Ａの出力端子Ｂに接続されている。また、一次側巻線Ｎｐの出力端子Ａ側のラインと出力端子Ｂ側のラインの間には、一次側巻線Ｎｐに並列に位相調整用コンデンサ１９Ａが接続されている。一方、第２のトランスＴＢの一次巻線Ｗｐは、インバータ手段１２Ｂに接続されており、一次巻線Ｗｐに直列にインダクタ１８Ｂ（バラストインピーダンス素子）が接続され、また、一次巻線Ｗｐに並列に位相調整用コンデンサ１９Ｂが接続されている。

第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎの一端、および、第２のトランスＴＢの二次巻線Ｗｓの一端は接地されており、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎは、第１のトランスそれぞれＴＡｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎ）の二次巻線Ｎｓｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎ）の非接地側の一端を、それぞれ対応する１灯の放電灯Ｌａｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎ）の一端に接続すると共に、第２のトランスＴＢの二次巻線Ｗｓの非接地側の一端を、全ての放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの他端に接続することによって、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎおよび第２のトランスＴＢの二次側回路に、バラスト素子を設けることなく直接接続されている。また、図１において、破線で示されたコンデンサＣｓは、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの二次側回路の寄生容量を示している。

なお、本実施形態では、二次巻線の出力が１つのトランスをｎ個用いて、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎを構成するものとしたが、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置において、第１のトランスは、放電灯の灯数と同数の出力を有するように構成されていればよく、二次巻線の出力が２つ（あるいは、それ以上）のトランスが含まれていてもよい。その場合、第１のトランスとして必要なトランスの個数は、各トランスが有する出力数に応じて削減されるものである。本発明に係る多灯式放電灯点灯装置において、第１のトランスとして使用するために好適なトランスの具体的構造については後述する。

ここで、インバータ手段１２Ａには、スイッチング手段１３であるフルブリッジ回路と、このフルブリッジ回路１３を駆動する制御回路２１が含まれる。フルブリッジ回路１３は、直列に接続された１組のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３と、同様に直列に接続された１組のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４とを並列に接続してなり、例えば、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２はＰＭＯＳＦＥＴ、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４はＮＭＯＳＦＥＴから構成される。インバータ手段１２は、制御回路２１から出力されるゲート電圧に従って、スイッチング素子の組（Ｑ１，Ｑ４）と（Ｑ２，Ｑ３）のオン・オフを所定の周波数で交互に繰返し、直流電圧Ｖｉｎ（図示省略）を高周波交流電圧に変換して出力端子Ａ、Ｂに出力するものである。

なお、図示は省略するが、本実施形態において、インバータ手段１２Ｂは、同様のスイッチング手段１３及び制御回路２１を含むものである。また、図１には、インバータ手段１２Ｂは、インバータ手段１２Ａとは独立したブロックとして示されているが、本実施形態におけるインバータ手段１２Ｂは、そのスイッチング手段１３または制御回路２１、あるいはそれらの両方を、インバータ手段１２Ａのそれぞれ対応する要素と共用するものであってもよい。

さらに、多灯式放電灯点灯装置１０は、上述した構成要素に加えて、調光回路２２、電流検知回路２３、保護回路２４を含んでいる。本発明に係る多灯式放電灯点灯装置は、これらの回路２２〜２４の有無に限定されるものではないが、各回路２２〜２４の機能を簡単に説明すれば、次のようなものである。まず、電流検知回路２３は、カレントトランス２５によって検知された電流値に応じた適切な信号を生成して制御回路２１に出力し、それによって、制御回路２１は、例えばインバータ手段１２に含まれるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンデューティを変動させ、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎに投入される電力を調整するものである。保護回路２４は、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの各三次巻線Ｎｔ１〜Ｎｔｎによって検知された電圧に応じた適切な信号を生成して制御回路２１に出力し、それによって、制御回路２１は、例えば放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎのオープンやショート等の異常が検出された場合にインバータ手段１２の動作を停止させ、装置を保護するものである。また、調光回路２２は、例えばバースト調光により放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの輝度を調整するための信号を制御回路２１に出力するものであり、これによって、制御回路２１は、例えば１５０〜３００Ｈｚ程度の周波数でインバータ手段１２を間欠的に動作させることによって、放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの平均的な輝度を調整するものである。また、図示の例では、電流検知回路２３はカレントトランス２５によって一次側の電流を検知しているが、例えば、電流検出抵抗を含む電流検知回路を、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎの接地側に設け、それによって、放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎのランプ電流を検知するものであってもよい。

以上のように構成された多灯式放電灯点灯装置１０は、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎの非接地側の電位と、第２のトランスＴＢの二次巻線Ｗｓの非接地側の電位を、互いに逆位相に変化させることによって、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの両端に所定の電圧を印加し、放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎを点灯するものである。その際、多灯式放電灯点灯装置１０は、放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの両端側にそれぞれトランスＴＡ１〜ＴＡｎ及びＴＢを設けた構成であるため、このような回路構成の特徴である、それぞれの二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎ、Ｗｓに発生させる電圧を半減し、各トランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢを小型化することができるという効果、及び、放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの両端側の電極電位が接地電位に対して均等に変動することにより、それらの長手方向の輝度勾配を低減することが可能になるという効果を奏するものであることに加えて、必要なトランスの数を最小限に抑制しつつ（すなわち、本実施形態では、「放電灯数（ｎ）」＋１個）、その回路構成の多灯化を実現するものである。

また、本実施形態における多灯式放電灯点灯装置１０は、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎを直列に接続しているため、それぞれの第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎには共通の一次側電流が流れることになり、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎは、等価的に直列に接続されていることと同じになるため、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎのランプ電流を均一化することができる。

さらに、バラストインピーダンス素子（インダクタ１８Ａ）が一次側巻線Ｎｐに直列に接続されているため、高耐圧性が不要であって、かつ、比較的低インピーダンスの単一のバラストインピーダンス素子によって、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎのランプ電流を安定化することができる。本実施形態における多灯式放電灯点灯装置１０のように、バラストインピーダンス素子としてインダクタ１８Ａを使用する場合には、そのインダクタ１８Ａを小型化することができる。尚、位相調整用コンデンサ１９Ａは、電圧と電流の位相差を小さくする働きがあり、力率を改善して効率改善につながるとともに、インバータ手段１２Ａの出力電圧の高調波成分を効果的にカットして、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの一次側巻線Ｎｐに印加される電圧波形をほぼ正弦波状とすることによって、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎを流れるランプ電流がほぼ正弦波状となるため、輝度効率の改善を行うことができる。

また、本実施形態における多灯式放電灯点灯装置１０において、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの二次側配線には、これらのトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの自己インダクタンスまたは励磁インダクタンスと寄生容量Ｃｓからなる共振回路が形成されており、インバータ手段１２Ａ、１２Ｂは、この共振回路の並列共振周波数近傍の周波数で、トランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎ、Ｗｐを駆動することが好ましい。これによって、寄生容量Ｃｓに流れる電流はトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢのインダクタンスから供給されるため、トランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢに流れる電流のほとんどが放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎに流れることにより、寄生容量Ｃｓの影響を低減して放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎに流れるランプ電流のバラツキを小さくすることができる。

以下、図２〜図５に基づいて、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の別の実施形態を説明するが、以下の説明において、図１に基づいて説明した多灯式放電灯点灯装置１０と同一または同様の部分については、その図示を及び説明を適宜省略し、その相違点について詳述する。

図２は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第２の実施形態を概略的に示す回路構成図である。図２に示す多灯式放電灯点灯装置２０は、図１に示す多灯式放電灯点灯装置１０と比較して、２個の第２のトランスＴＢ１、ＴＢ２を備えている点で相違するものである（この場合、放電灯数ｎは、ｎ＞２の場合を想定している）。また、本実施形態では、第２のトランスＴＢ１と第２のトランスＴＢ２は共に、それぞれの二次巻線Ｗｓ１、Ｗｓ２の非接地側の一端が、全ての放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎに接続する側とは反対側の一端に接続されている。

本実施形態における多灯式放電灯点灯装置２０は、上述した多灯式放電灯点灯装置１０と比較して、第２のトランスＴＢ１、ＴＢ２の個数は増加するものの、それぞれの二次巻線Ｗｓ１、Ｗｓ２に流れる電流を半減できるため、個々のトランスＴＢ１、ＴＢ２を小型化できる点に特徴がある。本発明に係る多灯式放電灯点灯装置において、第２のトランスの個数は、個々のトランスの部材コストや実装条件等を勘案の上、適切に決定されるものであり、その個数が放電灯数の灯数未満である限り、上述したような、従来の回路構成にはない有利の作用及び効果が得られるものである。

なお、図２において、第２のトランスＴＢ１、ＴＢ２のそれぞれの一次巻線Ｗｐ１、Ｗｐ２は、インバータ手段１２Ｂに対して並列に接続されており、この接続態様は、一次巻線Ｗｐ１、Ｗｐ２を直列に接続する場合と比較して、一次巻線Ｗｐ１、Ｗｐ２に流れる電流を小さくすることができるため、トランスの小型化のために有利な構成である。ただし、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置は、一次巻線Ｗｐ１、Ｗｐ２の接続態様に限定されるものではない。

図３は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第３の実施形態を概略的に示す回路構成図である。図３に示す多灯式放電灯点灯装置３０は、図２に示す多灯式放電灯点灯装置２０と比較して、２個の第２のトランスＴＢ１、ＴＢ２を備えている点で共通するものであるが、複数の放電灯（放電灯数ｎは、ｎ＞２）が、Ｌａ（１）〜Ｌａ（ｋ）からなる第１組と、Ｌａ（ｋ＋１）〜Ｌａ（ｎ）からなる第２組から構成され（ただし、１≦ｋ＜ｎ）、第２のトランスＴＢ１の二次巻線Ｗｓ１の非接地側の一端が、第１組を構成する放電灯Ｌａ（１）〜Ｌａ（ｋ）の、第１のトランスＴＡ（１）〜ＴＡ（ｋ）とは反対側の一端に接続され、第２のトランスＴＢ２の二次巻線Ｗｓ２の非接地側の一端が、第２組を構成する放電灯Ｌａ（ｋ＋１）〜Ｌａ（ｎ）の、第１のトランスＴＡ（ｋ＋１）〜ＴＡ（ｎ）に接続する側とは反対側の一端に接続されている点で相違するものである。

本実施形態における多灯式放電灯点灯装置３０は、上述した多灯式放電灯点灯装置２０と比較して、第２のトランスＴＢ１と第２のトランスＴＢ２とを、それぞれ別の基板上に実装する場合に、それらの基板間を、第２のトランスＴＢ１、ＴＢ２の二次側の高圧配線で接続することなく構成できる点で有利なものである。

図４及び図５は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第４の実施形態を概略的に示す回路構成図である。図４に示す多灯式放電灯点灯装置４０は、図１に示す多灯式放電灯点灯装置１０と比較して、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎが、一端側の電極同士が接続された２本の直管４１、４２からなり、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎを直列に接続した一次側巻線Ｎｐと、第２のトランスＴＢの一次巻線Ｗｐとを、１つのインバータ手段１２Ａに対して並列に接続している点で相違するものである。また、図５に示す放電灯点灯装置５０は、放電灯点灯装置４０に対して、２個の第２のトランスＴＢ１、ＴＢ２を備えた場合の例を示すものである。

本実施形態における多灯式放電灯点灯装置４０、５０は、少なくとも第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎと第２のトランスＴＢとを１つの基板上に実装する上で有利な構成であり、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の更なる小型化に寄与するものである。この場合、図４、図５に示す多灯式放電灯点灯装置４０（または、５０）のように、１つのインバータ手段１２Ａによって、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎと第２のトランスＴＢ（または、ＴＢ１、ＴＢ２）を駆動することが好ましいが、本発明に係る放電灯点灯装置は、必ずしもこの構成に限定されるものではない。なお、多灯式放電灯点灯装置５０において、第２のトランスＴＢ１、ＴＢ２の一次巻線Ｗｐ１、Ｗｐ２が並列に接続されているのは、図２に示す多灯式放電灯点灯装置２０の場合と同様の理由である。

また、図示は省略するが、多灯式放電灯点灯装置４０、５０において、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎを、例えばＵ字管等の１本の屈曲管とすることもできる。

ここで、図６に、上述した多灯式放電灯点灯装置１０〜５０における第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの好ましい実施形態を示す。図６に示すトランスは、二次巻線の出力が１つのトランスの例であり、Ｉ−ロ型コアを備え、そのＩ型コアに一次巻線Ｎｐと二次巻線Ｎｓを巻回したボビンを装着してなるものである。また、上述したように、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置における第１のトランスは、二次巻線の出力が２つ以上のトランスが含まれるものであってもよい。例えば、二次巻線の出力が２つのトランスの好適な構成は、図７に示すように、２つのＩ型コアを有するＩ−ロ型コアを備え、それぞれのＩ型コアに、一次巻線Ｎｐと二次巻線Ｎｓを巻回したボビンを装着してなるものである。また、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置におけるトランスは、そのコア形状に限定されるものではなく、例えば、Ｅ−Ｅ型コア、Ｅ−Ｉ型コア、Ｕ−Ｕ型コア、Ｕ−Ｉ型コアを使用することができる。

以上、本発明に係る多灯式放電灯装置の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明に係る多灯式放電灯装置は、上述した放電灯点灯装置１０〜５０に限定されるものではなく、例えば、図１に示す第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの各一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎを、インバータ手段１２Ａに対して、並列に接続するものであってもよい。図８は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第５の実施形態を概略的に示す回路構成図である。図８に示すように、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの各一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎをインバータ手段１２Ａに対して並列に接続し、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの各二次巻線Ｎｓ１〜ＮｓｎのリーケージインダクタンスＬｓ１〜Ｌｓｎを、バラストインピーダンス素子として機能させることによって、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎのランプ電流を均一化することができる。

さらに、この場合には、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの二次側回路に、それらのトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの各リーケージインダクタンスＬｓ１〜Ｌｓｎ、Ｌｔｂと、寄生容量Ｃｓとからなる共振回路が形成される。一般に、インバータトランスは、その一次側の電圧と電流の位相差が小さい範囲の周波数において、良好な電力効率で動作するものであり、その周波数は、二次側の共振回路の直列共振周波数よりも低い領域に含まれる。したがって、インバータ手段１２Ａ、１２Ｂは、二次側共振回路の直列共振周波数未満であって、かつ、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの一次側の電圧と電流の位相差が最小となる周波数近傍の周波数で、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎ、Ｗｐを駆動することが好ましい。そのような駆動周波数は、例えば、一次側の電圧と電流の位相差が０°〜―３０°となる範囲内の周波数とすることができる。

加えて、バラストインピーダンス素子として、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢのリーケージインダクタンスを用いる場合、それらのリーケージインダクタンスがバラストインピーダンス素子として十分な大きさであれば、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの各二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎ、Ｗｓの各リーケージインダクタンスＬｓ１〜Ｌｓｎ、Ｌｔｂをバラストインピーダンス素子として用いることにより、図８に示すように、図１に示すバラストインピーダンス素子１８Ａ、１８Ｂは取り除くことができる。また、インバータ手段１２Ａ、１２Ｂの駆動周波数が、上述したように、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの一次側の電圧と電流の位相差が０°〜―３０°となる範囲内となるように設計すれば、図１に示す位相調整用コンデンサ１９Ａ、１９Ｂも取り除くことができる。また、図８において、第１及び第２のトランスＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢの各二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎ、Ｗｓの各接地側には電流検知回路２３ａ〜２３ｎ、２３ｔｂが設けられ、それらの信号は制御回路２１に出力される。

図９は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第６の実施形態を概略的に示す回路構成図である。本実施形態における多灯式放電灯点灯装置７０は、図８に示す多灯式放電灯点灯装置６０と比べて、一次側が並列に接続された第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎと第２のトランスＴＢの一次巻線Ｗｐが直列に接続されている点で相違するものである。このような接続により第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎから各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎに出力される電流と、第２のトランスＴＢの二次巻線Ｗｓから各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎに出力される電流の位相差を１８０°にすることが容易となり、効率が良くなる。

図１０は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第７の実施形態を概略的に示す回路構成図である。本実施形態における多灯式放電灯点灯装置８０は、図８に示す多灯式放電灯点灯装置６０と比べて、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎが、一端の電極同士が接続された２本の直管からなり、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎが並列に接続した一次巻線Ｎｐと、第２のトランスＴＢの一次巻線Ｗｐとを１つのインバータ手段１２Ａに対して並列に接続している点で相違する。

図１１は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第８の実施形態を概略的に示す回路構成図である。本実施形態における多灯式放電灯点灯装置８５は、図９に示す多灯式放電灯点灯装置７０と比べて、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎが、一端の電極同士が接続された２本の直管からなる点で相違する。

上述の図１０、図１１に示す放電灯点灯装置８０、８５は、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎと第２のトランスＴＢとを一つの基板上に実装する上で有利な構成であり、更なる小型化を実現できる効果を奏するものである。

図１２は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の第９の実施形態を概略的に示す回路構成図である。本実施形態における多灯式放電灯点灯装置９０は、図５に示す多灯式放電灯点灯装置５０と比べて、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎと第２のトランスＴＢ１〜ＴＢ２の一次巻線Ｗｐ１〜Ｗｐ２を直列に接続することにより、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎから出力される電流波形と第２のトランスＴＢ１〜ＴＢ２から出力される電流波形に位相差が生じなくなり、効率のよい駆動が可能となる。また、第２のトランスＴＢ１〜ＴＢ２の二次側を並列接続することにより、出力インピーダンスを低下させることが可能となり、第２のトランスＴＢ１〜ＴＢ２と並列接続された放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎとのインピーダンス整合を図る上で有効である。なお、第２のトランスＴＢ１〜ＴＢ２の一次側は直列、並列いずれであってもよい。

また、図１に示す第１の実施形態における多灯式放電灯点灯装置１０では、第１のトランスの一次側巻線Ｎｔ1〜Ｎｔｎが直列に接続されており、図８に示す第５の実施形態における多灯式放電灯点灯装置６０では、第１のトランスの一次側巻線Ｎｔ1〜Ｎｔnが並列に接続されていることを記述したが、一次巻線Ｎｔ1〜Ｎｔｎは直列接続と並列接続の組み合わせでも良い。

図１３は、本発明の第１０の実施形態における多灯式放電灯点灯装置９５を概略的に示す回路構成図である。本実施形態における多灯式放電灯点灯装置９５では、二次巻線の出力が２つのトランスＴＡ（図１３の点線の箇所に該当する）を用いて、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎが構成されている。図１４は、第１のトランスＴＡ１及びＴＡ２を構成するトランスＴＡを例として、その概略構成を示す図であり、他の第１のトランスＴＡ３及びＴＡ４、・・・、ＴＡｎ−１及びＴＡｎも、それぞれ同様に構成されるものである。図１４に示すように、トランスＴＡは、Ｅ−Ｅ型コアから構成されており、両側の脚部の一方側に一次巻線Ｎｐ１と二次巻線Ｎｓ１が巻回されてトランスＴＡ１が構成され、他方側に一次巻線Ｎｐ２と二次巻線Ｎｓ２が巻回されてトランスＴＡ２が構成されている。図１４に示すようなＥ−Ｅ型コアから構成されたトランスＴＡは、図７に示すようなＩ−ロ型コアから構成されたトランスに比べ、二つの一次巻線Ｎｐ１、Ｎｐ２の間のコア、又は二つの二次巻線Ｎｓ１、Ｎｓ２の間のコアにギャップがないため、コアを介してそれぞれの巻線から生じた磁束同士が干渉し易い（図１４中に磁束の流れの例を示す）。このようなトランスＴＡにおいて、二つの一次巻線Ｎｐ１、Ｎｐ２を直列に接続すると、それぞれの一次巻線Ｎｐ１、Ｎｐ２に印加される電圧は同じになり難く、ランプ電流が不均一になり易い。したがって、多灯式放電灯点灯装置９５では、一次巻線Ｎｐ１とＮｐ２、Ｎｐ３とＮｐ４、・・・、Ｎｐｎ−１とＮｐｎをそれぞれ並列に接続することにより、各巻線対を構成する２つの一次巻線Ｎｐ１とＮｐ２、Ｎｐ３とＮｐ４、・・・、Ｎｐｎ−１とＮｐｎにそれぞれ同じ電圧が印加されるようにするとともに、二つの一次巻線Ｎｐ１とＮｐ２、Ｎｐ３とＮｐ４、・・・、Ｎｐｎ−１とＮｐｎを並列に接続してなる各巻線対を直列に接続することにより、第１のトランスＴＡ１〜ＴＡｎの各一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎに流れる電流の均一化を図っている。なお、図１４に示すトランスＴＡは、中央の脚部にギャップを有するものとしたが、本実施形態において、トランスＴＡは、中央の脚部にギャップを有さないものであってもよい。

Claims (10)

1. 昇圧用のトランスと、直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ手段とを含み、前記インバータ手段により前記トランスの一次巻線を駆動することによって、前記トランスの二次巻線に接続された複数の放電灯を点灯する多灯式放電灯点灯装置において、
   前記トランスは、前記放電灯の灯数と同数の出力を有する第１のトランスと、１以上かつ前記放電灯の灯数未満の第２のトランスとを含み、前記第１のトランスおよび前記第２のトランスの二次巻線の一端を接地し、
   前記第１のトランスそれぞれの二次巻線の非接地側の一端を、それぞれ対応する１灯の前記放電灯の一端に接続すると共に、少なくとも１つの前記第２のトランスの二次巻線の非接地側の一端を、複数の前記放電灯の他端に接続し、
   前記第１のトランスの二次巻線の非接地側の電位と、前記第２のトランスの二次巻線の非接地側の電位を、互いに逆位相に変化させることを特徴とする多灯式放電灯点灯装置。
2. 複数の前記第１のトランスの一次巻線は、直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の多灯式放電灯点灯装置。
3. 前記第１のトランスの一次巻線の一端は、該一次巻線に直列に接続されたバラストインピーダンス素子を介して、前記インバータ手段に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多灯式放電灯点灯装置。
4. 前記第１のトランスの一次巻線に並列に位相調整用コンデンサが接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の多灯式放電灯点灯装置。
5. 前記トランスの二次側配線に、前記トランスの自己インダクタンスまたは励磁インダクタンスと寄生容量からなる共振回路を形成し、前記インバータ手段は、前記共振回路の並列共振周波数近傍の周波数で前記トランスの一次巻線を駆動することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の多灯式放電灯点灯装置。
6. 前記トランスの二次側配線に、前記トランスの二次巻線のリーケージインダクタンスと寄生容量からなる共振回路を形成し、前記インバータ手段は、前記共振回路の直列共振周波数未満であって、かつ、前記トランスの一次側の電圧と電流の位相差が最小となる周波数近傍の周波数で、前記トランスの一次巻線を駆動することを特徴とする請求項１に記載の多灯式放電灯点灯装置。
7. １灯の前記放電灯は、一端側の電極同士が接続された２本の直管か、または、屈曲管からなり、前記第１のトランスの一次巻線と前記第２のトランスの一次巻線を、少なくとも１つの前記インバータ手段により駆動することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の多灯式放電灯点灯装置。
8. 前記第１のトランスは、１つの出力を備えたトランスを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の多灯式放電灯点灯装置。
9. 前記第１のトランスは、２つ以上の出力を備えたトランスを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の多灯式放電灯点灯装置。
10. 液晶表示装置用のバックライトに用いられることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の多灯式放電灯点灯装置。

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