JP4826548B2 - 放電灯点灯装置及びこれを用いた照明装置、液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明はフィラメントを有する放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置、及びこれを用いた照明装置、液晶表示装置に関するものである。

パーソナルコンピュータやＯＡ機器、液晶テレビなどの液晶表示装置や看板灯などの照明装置において、表示面を背面から照明する光源（所謂バックライト）が用いられることが多く、その中でも広い発光面を高輝度に照明するために、反射板上に複数本の放電灯を配置し、放電灯上方に拡散板等を配置して構成される直下型バックライトが知られている。

図１１に直下型バックライトを備えた液晶表示装置の分解斜視図を示す。液晶パネルＬＣＰの背面（直下）にバックライトＢＬが配置されており、バックライトＢＬは、筐体２１と、この上に設置された反射板２２及び複数の放電灯１〜８と、その上方に設置された拡散板２３、プリズムシート等の光学シート２４とから構成されている。また、筐体２１の背面に放電灯１〜８を点灯する放電灯点灯装置１０が設置されている。

この放電灯点灯装置１０は、入力電圧として１２Ｖや２４Ｖといった低い直流電圧源を用いられることが多く、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を点灯させる場合は非常に高い昇圧比のトランスが必要となる。

近年、特に液晶表示装置の分野では画面の大型化、高輝度化、均一化の要求により、装置１セット当たりに採用する灯数は増加し、使用される放電灯の管電圧はより高電圧になる傾向にある。ＣＣＦＬは３２インチサイズのバックライトに用いられるものでも管電圧がおよそ１ｋＶｒｍｓである。このため、高インピーダンス負荷と筐体間との寄生容量の影響が無視できず、筐体への漏れ電流の影響でランプの輝度分布に偏りが生じ、輝度が不均一となる問題がある。

そこで、ＣＣＦＬよりも高出力で、管電圧が低い熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）を利用することが考えられる。ＨＣＦＬを用いれば、ＣＣＦＬに比べランプ本数を激減させることができ、点灯回路を減らせる利点がある。また、管電圧が低いので、筐体間との寄生容量の影響が小さく、輝度の偏りも小さくなる。さらに低ノイズであるため、液晶パネル等周辺回路への影響も小さくなる。

しかし、ＨＣＦＬをインバータ回路により高周波点灯する放電灯点灯装置では、無負荷状態（放電灯が外れた状態）や寿命末期等で放電灯のフィラメントが断線した時にインバータ回路の発振が継続されると出力部やソケット部分に高電圧が発生して感電等の危険が生じる虞があるので、上記のような異常発生時にはインバータ回路の発振を強制的に停止することが一般的によく行われている。

特許文献１（特許第３８５８３１７号公報）には、放電灯のフィラメント予熱用にフィラメントの非電源側端子間に共振コンデンサを並列接続した構成のインバータ回路において、放電灯のステム間電圧を検出し、それが所定値を超えた場合にインバータ回路を停止もしくは出力を低下させる構成が開示されている。

特許文献２（特開平１０−２８４２７５号公報）には、放電灯のフィラメントに直流電流を流し、この直流電流の有無によりフィラメントの断線の有無を検出する構成が開示されている。
特許第３８５８３１７号公報 特開平１０−２８４２７５号公報

特許文献１のように、共振コンデンサと予熱用コンデンサを兼用した放電灯点灯装置では、フィラメント電流は共振特性によって決まるので、フィラメント抵抗値が小さい範囲においてフィラメント電流はほぼ定電流となる。そのためフィラメントの加熱状態によってステム間電圧は変動することになり、正常状態でのステム間電圧の変動範囲よりも検出しきい値を高く設定しなければならないので、検出精度を高くできないという問題がある。

また、液晶テレビ用のバックライトに使用される場合、バックライトの薄型化が望まれることから、ランプはより細管化の傾向にある。さらに、液晶テレビではバックライトの長寿命が望まれることから、フィラメントの予熱条件の制約が厳しいので、点灯回路の共振特性とは独立して予熱電流を設計可能な予熱方式が好ましい。

そのため、特許文献２のように、別途設けた予熱用のトランスを用いてフィラメント予熱を行う巻線予熱方式が有利である。この巻線予熱方式では、フィラメント抵抗値によってフィラメント電流が変化するため、ステム間の電圧変化は小さい。したがって、巻線予熱方式では特許文献１のようなステム間電圧の検出によるフィラメントの断線検出は困難であり、フィラメントに直流電流を供給する構成が必要となる。ところが、電源と放電灯負荷の間に絶縁が必要な場合、電源側（１次側）から放電灯のフィラメントに直流電流を供給できないという問題がある。したがって、負荷側（２次側）にて別途フィラメント断線検出用の電源が必要となる。

本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、トランスを含んで構成されるインバータ回路によりフィラメントを有する放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置において、フィラメント断線や放電灯の接続不良を検出可能として安全性を確保することを課題とする。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１、図２に示すように、直流電源ＤＣに接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を含み、該スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作により直流を高周波出力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作を制御する制御回路１５と、前記インバータ回路の出力をフィラメントを有する放電灯ＦＬに供給する端子（図２のＡ〜Ｄ）と、前記フィラメントに予熱電流を供給するためのフィラメント予熱巻線（図１では予熱トランスＴ２の２次巻線）とを備え、前記フィラメント予熱巻線の出力が、前記各フィラメントにそれぞれコンデンサＣ４，Ｃ５を介して接続された放電灯点灯装置において、前記インバータ回路は、電源側を１次とし、負荷側を２次とするトランスＴ１を含んで構成され、前記トランスＴ１の２次側基準電位Ｇ２に対して正負に交番する２次側電圧を入力とした２つの直流電圧源回路（図１ではコンデンサＣ６，Ｃ７と巻線ｎ２３，ｎ２１及びその直列ダイオード）を備え、前記２つの直流電圧源回路は、前記２次側基準電位Ｇ２に対して正負に交番する２次側電圧の正負で交互に略等しいエネルギーで電流供給され、前記２つの直流電圧源回路の出力には、それぞれ抵抗Ｒ１１；Ｒ１２、Ｒ２を介して前記放電灯ＦＬの各フィラメントが接続され、前記各フィラメントの少なくとも一端に、その一端の２次側基準電位Ｇ２に対する直流電圧成分を検出する検出回路１１，１２を備え、前記検出回路１１，１２の出力を入力し、基準電圧と比較する比較器１３，１４を備え、前記制御回路１５は、前記比較器１３，１４の出力を受けて前記インバータ回路の出力を制限若しくは前記インバータ回路の動作を停止させることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記２つの直流電圧源回路の出力は、略等しい電圧であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記トランスＴ１は、図３または図４に示すように、前記直流電圧源回路用の出力巻線ｎ３１，ｎ３２を備え、該出力巻線ｎ３１，ｎ３２の両端に一対の整流素子のアノードをそれぞれ接続し、前記各整流素子のカソード同士を接続することで、前記２つの直流電圧源回路の出力を１つの直流電圧出力としたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記２つの直流電圧源回路は、図５に示すように、前記トランスＴ１の２次側基準電位Ｇ２に対して正負略対称に交番する２次側の巻線電位を一対の整流素子Ｄ１，Ｄ２によりそれぞれ半波整流したものであり、前記各整流素子Ｄ１，Ｄ２はそれぞれのフィラメントに互いに逆方向に接続されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、図６に示すように、前記直流電圧成分の検出回路１１’，１２’は、前記フィラメント予熱巻線とフィラメントの間に接続されたコンデンサＣ４，Ｃ５の直流電圧成分を検出することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、図１０に示すように、前記フィラメントの両端にそれぞれ２次側基準電位Ｇ２に対する直流電圧成分検出回路１１ａ，１１ｂを備え、一方の直流電圧成分検出回路１１ａの検出電圧Ｖａを前記比較器１３’の基準電圧とすることで、前記各直流電圧成分検出回路１１ａ，１１ｂの出力同士（Ｖａ，Ｖｂ）を前記比較器１３’で比較することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記トランスＴ１は絶縁トランスであり、１次側と２次側の回路が絶縁されていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含んでなる照明装置である。

請求項９の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含んでなる液晶表示装置である（図１１参照）。

請求項１の発明によれば、インバータ回路のトランスの２次側に２つの直流電圧源回路を構成し、放電灯の各フィラメントに抵抗を介して直流電流を流すことにより、電源側と負荷側の間にトランスを有する点灯装置においても、フィラメント断線や放電灯の接続不良を確実に検出可能とし、安全性を確保できる。また、２つの直流電圧源回路は２次側基準電位に対して正負に交番する２次側電圧の正負で交互に略等しいエネルギーで電流供給されることで、トランスの偏磁を防止でき、トランスの小型化、高効率化が可能となる。

請求項２の発明によれば、２つの直流電圧源回路の出力は、略等しい電圧であることにより、比較器の基準電圧を共用化できる。また、トランスの偏磁をより確実に防止できる。

請求項３の発明によれば、２つの直流電圧源回路の出力を１つの直流電圧出力としたことで、回路構成を簡単化できる。

請求項４の発明によれば、トランスの２次側基準電位に対して正負略対称に交番する２次側の巻線電位をそれぞれ半波整流して各フィラメントに電流を供給するようにしたので、回路構成を簡単化できる。

請求項５の発明によれば、フィラメント予熱巻線とフィラメントの間に接続されたコンデンサの直流電圧成分を検出するようにしたので、ランプ寿命末期のランプ整流作用に関係なく、フィラメント断線や放電灯の接続不良を確実に検出できる。

請求項６の発明によれば、フィラメント両端の２次側基準電位に対する直流電圧成分をそれぞれ検出して比較するようにしたので、ランプ寿命末期のランプ整流作用に関係なく、フィラメント断線や放電灯の接続不良を確実に検出できる。

請求項７の発明によれば、１次側と２次側の回路が絶縁されているので、感電を防止できる。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の回路図である。直流電源ＤＣは所定の直流電圧を出力する電源であり、例えば商用交流電源を全波整流し、周知の昇圧チョッパ回路により平滑化して出力する回路などで構成できる。直流電源ＤＣの負極は１次側の基準電位（グランド）に接続されている。直流電源ＤＣの正極と負極の間には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路よりなるハーフブリッジ回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は例えばパワーＭＯＳＦＥＴよりなり、制御回路１５の出力によりドライバ１６を介して高周波で交互にオン・オフ駆動される。スイッチング素子Ｑ２の両端には、直流カット用コンデンサＣ８を介して、絶縁トランスＴ１の１次巻線が接続されている。

絶縁トランスＴ１の２次側には、コンデンサＣ３と予熱トランスＴ２の１次巻線の直列回路が接続されている。予熱トランスＴ２は一対の２次巻線を備え、それぞれ予熱用コンデンサＣ４，Ｃ５を介して放電灯ＦＬの各フィラメントに接続されている。放電灯ＦＬは各電極にそれぞれフィラメントを有する熱陰極型の蛍光ランプである。コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５及び予熱トランスＴ２によりランプフィラメント予熱回路が構成されている。

絶縁トランスＴ１の２次側には、さらにインダクタＬ１、コンデンサＣ１，Ｃ２で構成される、ランプ点灯のための共振回路が接続されている。このランプ点灯のための共振回路の出力には、ランプフィラメントの一方の端子（電源側端子と呼ぶ）がそれぞれ接続されている。ランプフィラメントの他方の端子（非電源側端子と呼ぶ）はそれぞれランプフィラメント予熱回路のコンデンサＣ４，Ｃ５に接続されている。

ここで、絶縁トランスＴ１の２次巻線はｎ２１、ｎ２２、ｎ２３で構成され、ｎ２１に並列にダイオードを介してコンデンサＣ７を接続し、ｎ２３に並列にダイオードを介してコンデンサＣ６を接続し、コンデンサＣ６，Ｃ７に略等しい直流電圧を蓄積する。そのため、ｎ２１とｎ２３は略等しい巻数とする。

フィラメント断線を検出するための微小な直流電流を流すために、コンデンサＣ６，Ｃ７からそれぞれ抵抗を介してランプフィラメントの一端に接続している。コンデンサＣ７の正極は抵抗Ｒ２を介して低圧側フィラメントの非電源側端子に、また、コンデンサＣ６の正極は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介して高圧側フィラメントの電源側端子、非電源側端子にそれぞれ接続している。

低圧側フィラメントの電源側端子（コンデンサＣ７の負極）を２次側の基準電位Ｇ２とする。トランスＴ１の２次側の基準電位Ｇ２は、直流電源ＤＣの負極が接続された１次側の基準電位（グランド）とは絶縁されている。

高圧側フィラメントの電源側端子及び非電源側端子には、２次側の基準電位Ｇ２に対する直流電圧成分を検出する検出回路１１が接続されている。また、低圧側フィラメントの非電源側端子には、２次側の基準電位Ｇ２に対する直流電圧成分を検出する検出回路１２が接続されている。

各検出回路１１，１２に含まれる抵抗とコンデンサの並列回路及びこれと直列に接続された抵抗による時定数は、入力された高周波電圧を平均化（平滑）して、その直流電圧成分を検出出力できるような値に設定されている。また、各検出回路１１，１２の入力インピーダンスはフィラメント抵抗に比べると高く設定されている。

これらの検出回路１１，１２の出力電圧をそれぞれ基準電圧（図示せず）と比較する比較器１３，１４を備え、この比較器１３，１４の出力によって制御回路１５の発振周波数を変化させる、もしくは発振を停止させる機能を備える。

＜低圧側フィラメント異常時の動作説明＞
低圧側フィラメントが正常時（断線なし、正常に装着）では、フィラメント抵抗が十分小さく、コンデンサＣ７から抵抗Ｒ２を介して流れる微弱な直流電流は、大部分が低圧側フィラメントを介して流れるので、低圧側フィラメントの非電源側端子の直流電圧成分はほぼ０となり、検出回路１２の出力もほぼ０となる。

低圧側フィラメントが断線した場合、もしくは少なくとも一方のフィラメント端子が外れたり、フィラメント端子の接触不良等によって、フィラメント抵抗が等価的に増大したりすると、コンデンサＣ７からの直流電流は抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ５に充電され、低圧側フィラメントの非電源側端子に直流電圧成分が発生する。この非電源側端子の電圧を検出回路１２によって平滑することで直流電圧成分を比較器１４に入力する。検出回路１２の出力が比較器１４の基準電圧を超えたとき異常と判断し、制御回路１５に異常判定信号を入力して、回路的に危険なモードにならない発振周波数に変化させる、もしくは制御回路１５の発振を停止させ、回路を保護する。

＜高圧側フィラメント異常時の動作説明＞
図２は高圧側フィラメント異常時の動作説明図である。図中の矢印は、直流電流の流れを示す。ランプ点灯時の等価抵抗をＲｌａとすると、Ｒｌａ≪Ｒ１１、Ｒ１２である。

図２（ａ）は電源側端子が外れた場合、もしくはフィラメントが断線した場合の動作説明図である。抵抗Ｒ１１を介して、コンデンサＣ２，Ｃ４に図示された極性で直流電圧が充電される。そのため、電源側端子Ａに２次側の基準電位Ｇ２に対して正の直流電圧成分が発生する。

図２（ｂ）は非電源側端子が外れた場合、もしくはフィラメントが断線した場合の動作説明図である。抵抗Ｒ１２を介して、コンデンサＣ４に図示された極性で直流電圧が充電される。そのため、非電源側端子Ｂに２次側の基準電位Ｇ２に対して正の直流電圧成分が発生する。

検出回路１１は端子Ａ、Ｂの直流電圧成分の和に相当する電圧を検出するもので、これを比較器１３に入力し、あとは低圧側のときと同様の動作を行なう。検出回路１１を端子Ａ、Ｂそれぞれ個別に設け、それぞれ個別の比較器を用いて判断してもよい。

本実施形態によれば、２次側の直流電圧源となるコンデンサＣ６、Ｃ７に直流電圧を蓄積するようにし、絶縁トランスＴ１の２次側出力電圧によって、正負交互にコンデンサＣ６、Ｃ７へ略等しく充電することで、絶縁トランスＴ１の偏磁をほぼ防止したことを特徴とする。

ここで、比較器１３，１４の基準電圧の共有化等を考慮して、コンデンサＣ６、Ｃ７の充電電圧は略等しい直流電圧とすることが望ましい。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とＲ２の値を適切に選べば、絶縁トランスＴ１の２次側出力電圧によって、正負交互にコンデンサＣ６、Ｃ７へ略等しく充電されるので、絶縁トランスＴ１の偏磁をほぼ防止できる。これにより、絶縁トランスＴ１のコアをギャップ無しにして励磁インダクタンスを大きくできるので、１次側の回路電流を低減することが可能となる。したがって、効率が向上し、また、トランスの巻数も減らせるので、トランスの小型化が可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、電源−負荷間に絶縁が必要な場合であっても放電灯ＦＬのフィラメントの断線、一線外れ等が検出可能で、保護動作に移行することで安全性が高まる。

また、ランプ寿命末期に何れか一方のフィラメントのエミッタが消耗してランプに整流作用が現れた場合、図２の端子Ａ、Ｂにほぼ同等の直流電圧成分が発生する。この直流電圧成分は検出回路１１によって検出できるので、比較器１３をウィンドウコンパレータとし、２つの基準電圧の範囲内であれば正常、２つの基準電圧の範囲外となった場合には異常と判断して制御回路１５に異常判定信号を送り、保護動作に移行させることで、ランプ寿命末期の保護も可能である。

なお、図１の回路では、絶縁トランスＴ１の２次巻線に２個のタップを設けた例を示しているが、ｎ２１、ｎ２３を別巻線としても良いことは言うまでもない。

また、図１の回路では、絶縁トランスＴ１の２次巻線に、直流カット用のコンデンサＣ３を介して予熱トランスＴ２を接続しているが、予熱トランスＴ２の各２次巻線を絶縁トランスＴ１に設けても構わない。あるいは、スイッチング素子Ｑ２の両端間に、直流カット用のコンデンサＣ３を介して予熱トランスＴ２を接続しても構わない。さらに言えば、図１の回路は、フィラメント予熱回路とインバータ回路のスイッチング素子とが兼用された構成となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、別途フィラメント予熱回路用のスイッチング素子を設けて、放電灯点灯用のインバータ回路と独立に制御させる構成としてもよい。以下の各実施形態においても同様である。

（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２の回路図である。絶縁トランスＴ１に巻線ｎ３１、ｎ３２を設けて、その出力を一対のダイオードで全波整流し、コンデンサＣ７を正負各極性で充電することで、２次側の直流電圧源とした例である。巻線ｎ３１とその直列ダイオードは１つの直流電圧源回路を構成しており、巻線ｎ３２とその直列ダイオードは他の１つの直流電圧源回路を構成している。これら２つの直流電圧源回路の出力をコンデンサＣ７に充電することで、１つの直流電圧出力としている。ｎ３１、ｎ３２は略等しい巻数に設定してある。

＜低圧側フィラメント異常時の動作説明＞
本実施形態の検出動作は、低圧側のフィラメントについては実施形態１と同様である。低圧側のフィラメントの非電源側端子に接続された直流電圧成分検出回路１２の構成は図１と同じで良い。

＜高圧側フィラメント異常時の動作説明＞
高圧側フィラメントの電源側端子が外れた場合、もしくはフィラメントが断線した場合、コンデンサＣ７の正極→抵抗Ｒ１１→コンデンサＣ２→コンデンサＣ１→コンデンサＣ７の負極の経路でコンデンサＣ２を２次側基準電位Ｇ２に対して正方向に充電する電流が流れるから、検出回路１１により平均化されて検出される高圧側フィラメントの電源側端子の直流電圧成分は、２次側基準電位Ｇ２に対して上昇する。

高圧側フィラメントの非電源側端子が外れた場合、もしくはフィラメントが断線した場合、コンデンサＣ７の正極→抵抗Ｒ１２→コンデンサＣ４→予熱トランスＴ２の２次巻線→放電灯ＦＬの負荷抵抗Ｒｌａ→コンデンサＣ７の負極の経路でコンデンサＣ４を充電する電流が流れるから、検出回路１１により平均化されて検出される高圧側フィラメントの非電源側端子の直流電圧成分は、２次側基準電位Ｇ２に対して上昇する。

この電圧上昇を比較器１３により判定することで、高圧側フィラメントの断線または端子外れを検出する。

本実施形態においても絶縁トランスＴ１の偏磁がほぼ防止できるので、効率が向上し、小型化が可能となる。

なお、図３はトランスＴ１に中間タップを設けた構成とした例を示しているが、図４に示すように、中間タップを設けず、巻線ｎ３にダイオードブリッジＤＢを接続して全波整流したものでもよいことは言うまでもない。

（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３の回路図である。絶縁トランスＴ１の２次側出力端子から、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２及び抵抗Ｒ１１；Ｒ１２、Ｒ２を介してランプフィラメントの一端に接続し、絶縁トランスＴ１の２次側出力電圧を正負各極性で半波整流し、直流パルス電圧（半波整流された高周波電圧）を用いて断線検出を行う例である。

高圧側フィラメントと低圧側フィラメントとでダイオードＤ１，Ｄ２の向きを逆としているので、２次側の出力電圧の正負でそれぞれ低圧側、高圧側の各フィラメントに交互に直流電流を供給し、これによって絶縁トランスＴ１の偏磁を防止している。

＜低圧側フィラメント異常時の動作説明＞
低圧側のフィラメントの非電源側端子に接続された直流電圧成分検出回路１２の構成は図１と同じで良い。図１では巻線ｎ２１からダイオードを介してコンデンサＣ７を充電しているが、図５の構成では、フィラメント断線時または端子外れ時には、直流電圧成分検出回路１２の内部のコンデンサがダイオードＤ２、抵抗Ｒ２を介して充電されることになる。このコンデンサの電圧上昇を比較器１４により判定することで、低圧側フィラメントの断線または端子外れを検出する。

＜高圧側フィラメント異常時の動作説明＞
高圧側フィラメントの電源側端子が外れた場合、もしくはフィラメントが断線した場合、トランスＴ１の２次巻線→コンデンサＣ１→コンデンサＣ２→抵抗Ｒ１１→ダイオードＤ１→トランスＴ１の２次巻線の経路でコンデンサＣ２を２次側基準電位Ｇ２に対して負方向に充電する電流が流れるから、検出回路１１により平均化されて検出される高圧側フィラメントの電源側端子の直流電圧成分は、２次側基準電位Ｇ２に対して低下する。

高圧側フィラメントの非電源側端子が外れた場合、もしくはフィラメントが断線した場合、トランスＴ１の２次巻線→放電灯ＦＬの負荷抵抗Ｒｌａ→予熱トランスＴ２の２次巻線→コンデンサＣ４→抵抗Ｒ１２→ダイオードＤ１→トランスＴ１の２次巻線の経路でコンデンサＣ４を充電する電流が流れるから、検出回路１１により平均化されて検出される高圧側フィラメントの非電源側端子の直流電圧成分は、２次側基準電位Ｇ２に対して低下する。

この電圧低下を比較器１３により判定することで、高圧側フィラメントの断線または端子外れを検出する。

（実施形態４）
図６は本発明の実施形態４の回路図である。ランプ点灯のための共振回路の出力を抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５で分圧し、抵抗Ｒ３に並列に、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ６を接続し、抵抗Ｒ５に並列にダイオードＤ２を介してコンデンサＣ７を接続することで、コンデンサＣ６，Ｃ７に略等しい直流電圧を蓄積する。そのため、抵抗Ｒ３とＲ５は略等しい抵抗値とする。

フィラメント断線を検出するための微小な直流電流を流すために、コンデンサＣ６，Ｃ７からそれぞれ抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してランプフィラメントの非電源側端子に接続している。

コンデンサＣ４、Ｃ５の直流電圧成分を検出する検出回路１１’，１２’を備え、この検出回路１１’，１２’の出力電圧をそれぞれ基準電圧（図示せず）と比較する比較器１３，１４を備え、この比較器１３，１４の出力によって制御回路１５の発振周波数を変化もしくは発振を停止させる機能を備える。

図７は本実施形態の動作説明図である。高圧側フィラメントの断線時を例に説明する。低圧側フィラメントの断線時も基本的に同じ動作である。図中の矢印は、直流電流の流れを示す。フィラメントの等価抵抗をＲｆ１とする。正常時のＲｆ１≪Ｒ１とすると、コンデンサＣ４の直流電圧成分はほぼ０となっている。今、フィラメント断線や少なくとも一方のフィラメント端子外れ、フィラメント端子の接触不良等によって、フィラメント抵抗Ｒｆ１が等価的に増大したとすると、コンデンサＣ６からの直流電流はコンデンサＣ４に充電され、非電源側端子に直流電圧成分が発生する。この直流電圧成分を検出することによって異常と判断する。

図８は本実施形態に用いる検出回路１１’の一例である。コンデンサＣ４に並列に抵抗Ｒ４１、コンデンサＣ４１の並列回路を設けて平滑し、コンデンサＣ４１に並列にツェナーダイオードＺＤ１とフォトカプラＰＣ１の１次側を接続し、フォトカプラＰＣ１の２次側を制御回路１５に出力している。コンデンサＣ４１の直流電圧がツェナーダイオードＺＤ１の電圧を超えるとツェナーダイオードＺＤ１がオンとなり、フォトカプラＰＣ１がオンする。制御回路１５はこれを受けて保護動作に移行する。

上述の実施形態１〜３の回路では、ランプ寿命末期のランプ整流作用と高圧側のフィラメント断線の区別ができない。また、これらを同じ基準電圧で判定可能とするためには、コンデンサＣ６，Ｃ７の電圧を上げなければならないという制約がある。

これに対して、本実施形態では、正常時、ランプ寿命末期時とも、フィラメント断線でなければコンデンサＣ４の直流電圧成分はほぼ０であり、フィラメント断線等が発生して初めてコンデンサＣ４に直流電圧成分が発生するので、フィラメント端子外れやフィラメント断線の検出だけに適した基準電圧（図８ではツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧）を設定することが可能となり、また、コンデンサＣ６，Ｃ７の電圧は低くできる。

（実施形態５）
図９は本発明の実施形態５の回路図である。図６に示した実施形態４において、放電灯ＦＬの非電源側のフィラメント端子の直流電圧成分を検出した例である。高圧側フィラメントにおいて、電源側端子と非電源側端子のどちらが外れてもコンデンサＣ４に同じ極性の直流電圧成分が充電されるので、検出回路１１ｂは非電源側の直流電圧成分のみを検出している。

この図９の回路でも、実施形態１〜３と同様に、ランプ寿命末期のランプ整流作用と高圧側のフィラメント断線の区別ができない。また、これらを比較器１３の同じ基準電圧で判定可能とするためには、コンデンサＣ６，Ｃ７の電圧を上げなければならないという制約がある。

これに対して、上述の実施形態４または次の実施形態６ではコンデンサＣ４の電圧変化を検出することで、正常時、ランプ寿命末期時とも、高圧側のフィラメント断線を確実に検出できる。

（実施形態６）
図１０は本発明の実施形態６に用いる検出回路の回路図である。ここでは、高圧側フィラメントについて検出回路を図示しているが、低圧側フィラメントについても同様の構成の検出回路を具備しても良い。

本実施形態では、放電灯ＦＬのフィラメントの電源側端子、非電源側端子の直流電圧成分を検出回路１１ａ，１１ｂでそれぞれ検出し、それらを比較器１３’で比較している。また、フィラメント断線の有無を容易に判別可能とするために、電源側の直流電圧成分の検出電圧Ｖａには、直流電源Ｖ１によって直流電圧を重畳しておき、これを比較器１３’の基準電圧とする。非電源側の直流電圧成分の検出電圧をＶｂとする。

フィラメントが正常に装着され、断線が無ければ、正常時、ランプ寿命末期時とも、コンデンサＣ４の直流電圧成分はほぼ０となる。このとき、フィラメントの電源側、非電源側の直流電圧成分の差はほとんどないので、直流電源Ｖ１によるバイアスにより、Ｖａ＞Ｖｂとなる。

フィラメント断線あるいは端子外れ、接触不良等が発生すると、コンデンサＣ６を電源として抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ４が充電されて直流電圧成分が発生し、フィラメントの非電源側の直流電圧成分が上昇する。このとき、Ｖａ＜Ｖｂとなるように回路定数を設定しておく。これによって、比較器１３’の出力が反転するので、これを受けて制御回路１５がインバータ回路を保護動作に移行させる。

本実施形態では、直流電源Ｖ１によってフィラメント断線検出の基準電圧が決定されるので、フィラメント断線検出についてのみ個別に基準電圧を設定可能である。

なお、図１０において、高圧側フィラメントの電源側、非電源側の何れか一方の直流電圧成分検出回路１１ａまたは１１ｂの出力を、別に用意したウィンドウコンパレータに入力し、２つの基準電圧の範囲外となった場合にランプの整流点灯（半波点灯）による異常と判断して制御回路１５に異常判定信号を送り、インバータ回路を保護動作に移行させることで、ランプ寿命末期の保護も可能である。

（実施形態７）
図１１に本発明の放電灯点灯装置を用いた液晶表示装置の概略構成を示す。液晶パネルＬＣＰの背面（直下）にバックライトＢＬが配置されており、バックライトＢＬは、筐体２１と、この上に設置された反射板２２及び複数の放電灯１〜８と、その上方に設置された拡散板２３、プリズムシート等の光学シート２４とから構成されている。また筐体２１の背面に放電灯１〜８を点灯する放電灯点灯装置１０が設置されている。反射板２２は各放電灯１〜８の光を有効に前面に指向させるものである。拡散板２３は放電灯１〜８及び反射板２２からの光を拡散させて前面への照明光の明るさ分布を平均化する機能を有する。液晶パネルＬＣＰの各画素では、映像信号に応じて液晶が駆動され、バックライトＢＬから放射された光が透過され、液晶パネルＬＣＰ上に画像が表示される。

なお、本発明の放電灯点灯装置の用途は液晶表示装置に限定されるものではなく、放電灯を用いた照明装置にも搭載できることは言うまでもない。

本発明の実施形態１の回路図である。 本発明の実施形態１の動作説明のための回路図である。 本発明の実施形態２の回路図である。 本発明の実施形態２の一変形例の要部回路図である。 本発明の実施形態３の回路図である。 本発明の実施形態４の回路図である。 本発明の実施形態４の動作説明のための回路図である。 本発明の実施形態４に用いる検出回路の回路図である。 本発明の実施形態５の回路図である。 本発明の実施形態６に用いる検出回路の回路図である。 本発明の実施形態７の液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

ＦＬ 放電灯
Ｔ１ 絶縁トランス
Ｔ２ 予熱トランス
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子
Ｃ４，Ｃ５ 予熱用コンデンサ
Ｃ６，Ｃ７ コンデンサ（２次側の直流電圧源）
Ｒ１１；Ｒ１２ 抵抗（高圧側フィラメント検出用）
Ｒ２ 抵抗（低圧側フィラメント検出用）
１１，１２ 検出回路
１３，１４ 比較器
１５ 制御回路

Claims (9)

1. 直流電源に接続されたスイッチング素子を含み、該スイッチング素子のスイッチング動作により直流を高周波出力に変換するインバータ回路と、
   前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、
   前記インバータ回路の出力をフィラメントを有する放電灯に供給する端子と、
   前記フィラメントに予熱電流を供給するためのフィラメント予熱巻線とを備え、
   前記フィラメント予熱巻線の出力が、前記各フィラメントにそれぞれコンデンサを介して接続された放電灯点灯装置において、
   前記インバータ回路は、電源側を１次とし、負荷側を２次とするトランスを含んで構成され、前記トランスの２次側基準電位に対して正負に交番する２次側電圧を入力とした２つの直流電圧源回路を備え、
   前記２つの直流電圧源回路は、前記２次側基準電位に対して正負に交番する２次側電圧の正負で交互に略等しいエネルギーで電流供給され、
   前記２つの直流電圧源回路出力には、それぞれ抵抗を介して前記放電灯の各フィラメントが接続され、
   前記各フィラメントの少なくとも一端に、その一端の２次側基準電位に対する直流電圧成分を検出する検出回路を備え、
   前記検出回路の出力を入力し、基準電圧と比較する比較器を備え、
   前記制御回路は、前記比較器の出力を受けて前記インバータ回路の出力を制限若しくは前記インバータ回路の動作を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記２つの直流電圧源回路の出力は、略等しい電圧であることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記トランスは、前記直流電圧源回路用の出力巻線を備え、該出力巻線の両端に一対の整流素子のアノードをそれぞれ接続し、前記各整流素子のカソード同士を接続することで、前記２つの直流電圧源回路の出力を１つの直流電圧出力としたことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記２つの直流電圧源回路は、前記トランスの２次側基準電位に対して正負略対称に交番する２次側の巻線電位を一対の整流素子によりそれぞれ半波整流したものであり、前記各整流素子はそれぞれのフィラメントに互いに逆方向に接続されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
5. 前記直流電圧成分の検出回路は、前記フィラメント予熱巻線とフィラメントの間に接続されたコンデンサの直流電圧成分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。
6. 前記フィラメントの両端にそれぞれ２次側基準電位に対する直流電圧成分検出回路を備え、一方の直流電圧成分検出回路の検出電圧を前記比較器の基準電圧とすることで、前記各直流電圧成分検出回路の出力同士を前記比較器で比較することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
7. 前記トランスは絶縁トランスであり、１次側と２次側の回路が絶縁されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含んでなる照明装置。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含んでなる液晶表示装置。

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