JP4735789B2

JP4735789B2 - 蛍光管用点灯装置

Info

Publication number: JP4735789B2
Application number: JP2000335680A
Authority: JP
Inventors: 和重平田; 幸雄角田
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: JP2002141186A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライトを点灯させる際に用いて好適な蛍光管用点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パソコン等における液晶ディスプレイは、並列接続した複数の蛍光管（冷陰極蛍光管）を使用したバックライトを備えるともに、各蛍光管を同時に点灯させる蛍光管用点灯装置を備えている。
【０００３】
従来の蛍光管用点灯装置５０を図２に示す。この蛍光管用点灯装置５０は大別して、直流電源５１，インバータ回路５２，調光パルス発生回路５３，異常検出回路５４及びオン−オフ回路５５を備える。
【０００４】
インバータ回路５２は、センタタップ付一次巻線５６ｆ，二次巻線５６ｒ及び帰還巻線５６ｂを有するトランス５６を備え、一次巻線５６ｆの両端はトランジスタ５７，５８を介して接地するとともに、トランジスタ５７，５８のベースには帰還巻線５６ｂの両端をそれぞれ接続することにより帰還巻線５６ｂの出力電圧を正帰還させる。また、一方のトランジスタ５７のベースは、トランジスタ５９及び抵抗６０を介して、直流電源５１からインバータ回路５２に給電する電源ラインＨｒに接続するとともに、一次巻線５６ｆのセンタタップも同電源ラインＨｒに接続する。一方、トランジスタ５９のベースは、抵抗６２及びトランジスタ６３を介して調光パルス発生回路５３の出力部５３ｏに接続する。なお、６１は一次巻線５６ｆの両端間に接続したコンデンサを示す。
【０００５】
調光パルス発生回路５３は、入力部５３ｉに付与される調光信号（直流電圧）Ｓｉの大きさによりデューティ比が変化する制御信号（パルス信号）Ｓｃを出力する。制御信号Ｓｃの周波数は２５０〔Ｈｚ〕程度である。
【０００６】
異常検出回路５４は、コンパレータ６４を備え、このコンパレータ６４の出力部はトランジスタ６３のベースに接続する。他方、トランス５６の二次巻線５６ｒには、バラクタコンデンサ６５，６６を介して蛍光管６７，６８の一端を並列接続し、他端は異常検出回路５４の検出抵抗６９を介して接地する。検出抵抗６９の端子電圧は、ダイオード７０，コンデンサ７１及び抵抗７２からなる整流回路により直流化し、検出電圧Ｅｄとしてコンパレータ６４の非反転入力部に付与する。一方、オン−オフ回路５５は、トランジスタ７３，７４及び抵抗７５，７６により構成し、トランジスタ７４のエミッタは、電源ラインＨｒに接続するとともに、コレクタは、電流制限抵抗７７及びツェナダイオード７８の直列回路を介して接地する。そして、ツェナダイオード７８の端子電圧は、分圧抵抗７９と８０からなる分圧回路８１に付与し、分圧抵抗７９と８０により分圧された分圧電圧は、基準電圧Ｅｓｒとしてコンパレータ６４の反転入力部に付与する。なお、ツェナダイオード７８の端子電圧は、調光パルス発生回路５３とコンパレータ６４に電源電圧として付与される。図中、８２はコンデンサ、８３は抵抗をそれぞれ示す。
【０００７】
このように構成される蛍光管用点灯装置５０は、オン−オフ回路５５のトランジスタ７３をオン−オフ制御すれば、全体の動作をオン又はオフさせることができる。一方、動作中は、調光パルス発生回路５３から制御信号Ｓｃが出力し、この制御信号Ｓｃのハイレベル期間ではトランジスタ６３，５９が共にオン、ローレベル期間ではトランジスタ６３，５９が共にオフとなる。トランジスタ５９のオンにより、トランジスタ５７，５８には、抵抗６０に基づくベース電流が流れ、インバータ回路５２は連続発振する。これにより、二次巻線５６ｒには、１５００〔Ｖ〕程度（周波数５０〔ｋＨｚ〕程度）の高電圧が出力し、バラクタコンデンサ６５，６６を介して蛍光管６７，６８に印加されるため、蛍光管６７，６８は点灯する。他方、トランジスタ５９がオフのときは、蛍光管６７，６８は消灯する。したがって、制御信号Ｓｃのディーティ比を変化させれば、蛍光管６７，６８の輝度を変化させることができる。
【０００８】
ところで、任意の蛍光管、例えば、蛍光管６７が気密性低下等の異常によりオープン状態となった場合、負荷が小さくなるため、トランス５６の出力電圧が過大となり、絶縁破壊等を招く虞れがある。異常検出回路５４は、蛍光管６７がオープン状態になったことを検出してインバータ回路５２の動作を停止させるものであり、蛍光管６７のオープン状態時における検出抵抗６９に流れる総電流Ｉｄの減少を検出する。即ち、検出電圧Ｅｄが低下して基準電圧Ｅｓｒよりも下がれば、コンパレータ６４の出力はハイレベルからローレベルになり、トランジスタ６３，５９をオフにしてインバータ回路５２の発振を停止させる。このため、基準電圧Ｅｓｒは、正常時の検出電圧Ｅｄと一本の蛍光管６７がオープン状態になったときの検出電圧Ｅｄの中間に設定している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の蛍光管用点灯装置５０は、次のような解決すべき課題が存在した。
【００１０】
即ち、異常検出回路５４は、検出電圧Ｅｄと基準電圧Ｅｓｒの比較により蛍光管６７がオープン状態になったことを検出するが、検出電圧Ｅｄは、いろいろな要因により変動する。中でも最大の要因は電源電圧Ｅｐ（電源ラインＨｒの電圧）である。図４は、電源電圧Ｅｐと蛍光管１本当たりの管電流Ｉｏの関係を示す。同図において、１２〔Ｖ〕が正規の電源電圧Ｅｐである場合、１２〔Ｖ〕から１３．２〔Ｖ〕まで１０〔％〕変化することにより、管電流Ｉｏは、６．７〔ｍＡ〕から７．８〔ｍＡ〕に変化する。即ち、変動率では電源電圧Ｅｐが１０〔％〕であるのに対して、管電流Ｉｏは１６．４〔％〕となり、約１．６倍の変動を生じる。
【００１１】
一方、調光時には、検出電圧Ｅｄも変化し、輝度を最小にした際の検出電圧（Ｅｄ）は図３に示すＥｄｓとなる。なお、同図中、Ｅｄｎは輝度を最大にした際の検出電圧（Ｅｄ）を示し、Ｅｄｅは一本の蛍光管６７がオープン状態になったときの検出電圧（Ｅｄ）を示す。
【００１２】
これに対して、基準電圧Ｅｓｒは、図３に示すように一定となる。したがって、輝度を最小に調光した状態であって、電源電圧Ｅｐが１０〔Ｖ〕近辺まで低下した際には、検出電圧Ｅｄｓが基準電圧Ｅｓｒよりも小さくなり、正常状態における誤検出を生じるとともに、電源電圧Ｅｐが１４〔Ｖ〕近辺まで上昇した際には、検出電圧Ｅｄｅが基準電圧Ｅｓｒよりも大きくなり、異常が発生しても検出不能となる事態を生じる。このように、従来の蛍光管用点灯装置５０は、正確で確実な検出を保証できないなど、安定性及び信頼性に劣る問題があった。
【００１３】
なお、通常、基準電圧Ｅｓｒは、正常時の検出電圧Ｅｄと一本の蛍光管６７がオープン状態になったときの検出電圧Ｅｄの中間に設定するため、蛍光管６７…の本数が増加すれば、正常時の検出電圧Ｅｄと一本の蛍光管６７がオープン状態になったときの検出電圧Ｅｄの電圧差が小さくなり、この問題はさらに顕在化する。
【００１４】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、蛍光管に発生した異常を正確かつ確実に検出し、もって、安定性及び信頼性を飛躍的に高めることができる蛍光管用点灯装置の提供を目的とする。
（手続補正２変更）
【００１５】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、直流電源２と、並列接続した複数の蛍光管Ｌａ，Ｌｂを点灯させるインバータ回路３と、蛍光管Ｌａ，Ｌｂに流れる総電流Ｉｄから得る検出電圧Ｅｄと基準電圧生成回路４から得る基準電圧Ｅｓを比較して蛍光管Ｌａ，Ｌｂの異常を検出する異常検出回路５を備え、液晶ディスプレイのバックライトに適用する蛍光管用点灯装置１を構成するに際して、電源電圧Ｅｐの変動に対する基準電圧Ｅｓの変動率と検出電圧Ｅｄの変動率が略一致する特性電圧（ツェナ電圧）Ｅａを有する定電圧素子（ツェナダイオード）Ｄａ，及び一対の分圧抵抗Ｒａ及びＲｂを直列に接続した分圧回路６を備え、直流電源２からインバータ回路３に付与する電源電圧Ｅｐを分圧して基準電圧Ｅｓを得る基準電圧生成回路４を具備することを特徴とする。
【００１６】
これにより、電源電圧Ｅｐに変動があっても基準電圧Ｅｓも追従して変動するため、電源電圧Ｅｐの変動分が検出電圧Ｅｄに含まれていても、その変動分は相殺され、検出精度には影響しない。特に、定電圧素子Ｄａを接続して、電源電圧Ｅｐの変動に対する基準電圧Ｅｓの変動率を検出電圧Ｅｄの変動率に略一致させる設定を行うため、より正確で高精度の検出が可能となる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
まず、本実施例に係る蛍光管用点灯装置１の構成について、図１を参照して具体的に説明する。
【００１９】
蛍光管用点灯装置１は大別して、直流電源２，インバータ回路３，調光パルス発生回路１１，異常検出回路５及びオン−オフ回路１２を備える。
【００２０】
インバータ回路３は、センタタップ付一次巻線Ｔｆ，二次巻線Ｔｒ及び帰還巻線Ｔｂを有するトランスＴを備え、一次巻線Ｔｆの両端はトランジスタＱ１，Ｑ２を介して接地するとともに、トランジスタＱ１，Ｑ２のベースには帰還巻線Ｔｂの両端をそれぞれ接続することにより帰還巻線Ｔｂの出力電圧を正帰還させる。また、一方のトランジスタＱ１のベースは、トランジスタＱ３及び抵抗Ｒ１を介して、直流電源２からインバータ回路３に給電する電源ラインＨに接続するとともに、一次巻線Ｔｆのセンタタップも同電源ラインＨに接続する。一方、トランジスタＱ３のベースは、抵抗Ｒ２及びトランジスタＱ４を介して調光パルス発生回路１１の出力部１１ｏに接続する。なお、Ｃ１は一次巻線Ｔｆの両端間に接続したコンデンサを示す。
【００２１】
調光パルス発生回路１１は、入力部１１ｉに付与される調光信号（直流電圧）Ｓｉの大きさによりデューティ比が変化する制御信号（パルス信号）Ｓｃを出力する。制御信号Ｓｃの周波数は２５０〔Ｈｚ〕程度である。
【００２２】
異常検出回路５は、コンパレータ１３を備え、このコンパレータ１３の出力部はトランジスタＱ４のベースに接続する。他方、トランスＴの二次巻線Ｔｒには、バラクタコンデンサＣａ，Ｃｂを介して蛍光管Ｌａ，Ｌｂの一端を並列接続し、他端は異常検出回路５の検出抵抗Ｒｄを介して接地する。検出抵抗Ｒｄの端子電圧は、ダイオードＤ１，コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ３からなる整流回路により直流化し、検出電圧Ｅｄとしてコンパレータ１３の非反転入力部に付与する。
【００２３】
一方、オン−オフ回路１２は、トランジスタＱ５，Ｑ６及び抵抗Ｒ４，Ｒ６により構成する。トランジスタＱ６のエミッタは、電源ラインＨに接続するとともに、コレクタは、電流制限抵抗Ｒ６及びツェナダイオードＤ２の直列回路を介して接地する。なお、ツェナダイオードＤ２の端子電圧は、調光パルス発生回路１１及びコンパレータ１３に電源電圧として付与される。そして、トランジスタＱ６のコレクタの端子電圧は、抵抗Ｒｃを介してツェナダイオードＤａと一対の分圧抵抗Ｒａ，Ｒｂを直列接続した分圧回路６に付与する。これにより、分圧抵抗ＲａとＲｂにより分圧された分圧電圧が、基準電圧Ｅｓとしてコンパレータ１３の反転入力部に付与される基準電圧生成回路４が構成される。なお、Ｃ３，Ｃ４はコンデンサ、Ｒ７は抵抗を示す。
【００２４】
次に、本実施例に係る蛍光管用点灯装置１の動作について、各図を参照して具体的に説明する。
【００２５】
今、オン−オフ回路１２のトランジスタＱ５をオン−オフ制御すれば、全体の動作をオン又はオフさせることができる。一方、動作中は、調光パルス発生回路１１から制御信号Ｓｃが出力し、この制御信号Ｓｃのハイレベル期間ではトランジスタＱ４，Ｑ３が共にオン、ローレベル期間ではトランジスタＱ４，Ｑ３が共にオフとなる。トランジスタＱ３のオンにより、トランジスタＱ１，Ｑ２には、抵抗Ｒ１に基づくベース電流が流れ、インバータ回路３は連続発振する。これにより、二次巻線Ｔｒには、１５００〔Ｖ〕程度（周波数５０〔ｋＨｚ〕程度）の高電圧が出力し、バラクタコンデンサＣａ，Ｃｂを介して蛍光管Ｌａ，Ｌｂに印加されるため、蛍光管Ｌａ，Ｌｂは点灯する。他方、トランジスタＱ３がオフのときは、蛍光管Ｌａ，Ｌｂは消灯する。したがって、制御信号Ｓｃのディーティ比を変化させれば、蛍光管Ｌａ，Ｌｂの輝度を変化させることができる。
【００２６】
一方、任意の蛍光管、例えば、蛍光管Ｌａが気密性低下等の異常によりオープン状態となった場合を想定する。この場合、検出抵抗Ｒｄに流れる総電流Ｉｄが減少し、検出電圧Ｅｄが低下する。基準電圧Ｅｓは、正常時の検出電圧Ｅｄと一本の蛍光管Ｌａがオープン状態になったときの検出電圧Ｅｄの中間に設定され、コンパレータ１３により蛍光管Ｌａがオープン状態になったことを検出する。即ち、検出電圧Ｅｄが低下して基準電圧Ｅｓよりも下がれば、コンパレータ１３の出力がハイレベルからローレベルとなり、トランジスタＱ４，Ｑ３をオフにしてインバータ回路３の発振を停止させる。
【００２７】
ところで、この際、基準電圧生成回路４の動作は次のようになる。トランジスタＱ６の電圧降下分は僅かであるため、ツェナダイオードＤａのカソードには、直流電源２からインバータ回路３に給電する電源ラインＨの電源電圧Ｅｐにほぼ等しい電圧が付与される。なお、抵抗Ｒｃは、トランジスタＱ６がオンになるときに、同トランジスタＱ６にコンデンサＣ４を充電する過大電流が流れるのを防止する。抵抗Ｒｃの抵抗値は、通常時の電圧降下が無視できる程度の小さな値に選定する。
【００２８】
一方、基準電圧Ｅｓは、トランジスタＱ６がオン時のエミッタ−コレクタ間電圧及び抵抗Ｒｃによる電圧降下を無視した場合、次式で表される。
【００２９】
Ｅｓ＝（Ｅｐ−Ｅａ）×Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｂ） …（１）なお、ＥａはツェナダイオードＤａのツェナ電圧である。
【００３０】
また、Ｅｐが１０％上昇し、１．１×Ｅｐになったときの基準電圧Ｅｓｕは、次式で表される。
【００３１】
Ｅｓｕ＝（１．１×Ｅｐ−Ｅａ）×Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｂ） …（２）
【００３２】
基準電圧Ｅｓの変動率を示す１００×（Ｅｓｕ−Ｅｓ）／Ｅｓを、蛍光管Ｌａ…に流れる総電流Ｉｄの変動率に一致するように設定、具体的には、図４に示した１６．４〔％〕に設定すれば、総電流Ｉｄの変動を相殺できる。即ち、
【００３３】
（Ｅｓｕ−Ｅｓ）／Ｅｓ＝０．１６４ …（３）
とし、（１）式と（２）式を（３）式に代入し、次に電源電圧Ｅｐ＝１２〔Ｖ〕を代入すれば、ツェナダイオードＤａのツェナ電圧Ｅａを求めることができる。したがって、得られたツェナ電圧Ｅａ（例えば、約４．７〔Ｖ〕）の特性電圧を有するツェナダイオードＤａを使用すれば、基準電圧（Ｅｓ）は、図３に示すＥｓａのようになり、電源電圧Ｅｐに対する基準電圧Ｅｓの変動率を検出電圧Ｅｄ（Ｅｄｎ，Ｅｄｓ，Ｅｄｅ）の変動率に略一致させることができ、電源電圧Ｅｐの変動に基づく総電流Ｉｄ（検出電圧Ｅｄ）の変動を相殺できる。
【００３４】
このように、ツェナダイオードＤａのツェナ電圧Ｅａを選択（設定）することにより、電源電圧Ｅｐに変動があっても、基準電圧Ｅｓを当該変動に追従させることができるため、検出電圧Ｅｄ（電源電圧Ｅｐ）の変動は基準電圧Ｅｓの変動により相殺され、検出精度への影響が回避される。特に、ツェナダイオードＤａのツェナ電圧Ｅａの設定により、電源電圧Ｅｐに対する基準電圧Ｅｓの変動率を検出電圧Ｅｄの変動率に略一致させるため、より正確で高精度の検出が可能となり、このような蛍光管用点灯装置１は、例えば、液晶ディスプレイのバックライトに適用して最適となる。
【００３５】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の回路構成等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に、変更，追加，削除することができる。例えば、通常のダイオードとツェナダイオードの組合わせを使用することも可能である。また、検出抵抗Ｒｄは、蛍光管Ｌａ…の接地側に接続しているが、トランスＴの二次巻線Ｔｒの接地側に接続してもよいし、ツェナダイオードＤａと分圧抵抗Ｒａは相互に入れ替えて接続してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
このように、本発明は、直流電源と、並列接続した複数の蛍光管を点灯させるインバータ回路と、蛍光管に流れる総電流から得る検出電圧と基準電圧生成回路から得る基準電圧を比較して蛍光管の異常を検出する異常検出回路を備え、液晶ディスプレイのバックライトに適用する蛍光管用点灯装置において、電源電圧の変動に対する基準電圧の変動率と検出電圧の変動率が略一致する特性電圧（ツェナ電圧）を有する定電圧素子，及び一対の分圧抵抗を直列に接続した分圧回路を備え、直流電源からインバータ回路に付与する電源電圧を分圧して基準電圧を得る基準電圧生成回路を設けてなるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００３７】
（１）蛍光管に発生した異常を正確かつ確実に検出し、安定性及び信頼性を飛躍的に高めることができる。
【００３８】
（２）基準電圧生成回路を、定電圧素子と一対の分圧抵抗を直列に接続した分圧回路を備えて構成するとともに、特に、定電圧素子の特性電圧を、電源電圧に対する基準電圧の変動率が検出電圧の変動率に略一致するように設定したため、より正確で高精度の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る蛍光管用点灯装置の電気回路図、
【図２】従来の技術に係る蛍光管用点灯装置の電気回路図、
【図３】電源電圧の変化に対する基準電圧及び検出電圧の変化特性図、
【図４】電源電圧の変化に対する蛍光管一本当たりの管電流の変化特性図、
【符号の説明】
１：蛍光管用点灯装置，２：直流電源，３：インバータ回路，４：基準電圧生成回路，５：異常検出回路，６：分圧回路，Ｌａ…：蛍光管，Ｄａ：ツェナダイオード，Ｒａ：分圧抵抗，Ｒｂ：分圧抵抗，Ｉｄ：総電流，Ｅｄ：検出電圧，Ｅｓ：基準電圧，Ｅｐ：電源電圧，Ｅａ：ツェナ電圧

Claims

直流電源と、並列接続した複数の蛍光管を点灯させるインバータ回路と、前記蛍光管に流れる総電流から得る検出電圧と基準電圧生成回路から得る基準電圧を比較して前記蛍光管の異常を検出する異常検出回路を備え、液晶ディスプレイのバックライトに適用する蛍光管用点灯装置において、前記電源電圧の変動に対する前記基準電圧の変動率と前記検出電圧の変動率が略一致する特性電圧（ツェナ電圧）を有する定電圧素子，及び一対の分圧抵抗を直列に接続した分圧回路を備え、前記直流電源から前記インバータ回路に付与する電源電圧を分圧して前記基準電圧を得る基準電圧生成回路を具備することを特徴とする蛍光管用点灯装置。