JPH06267674A - 冷陰極管点灯装置 - Google Patents

冷陰極管点灯装置

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JPH06267674A
JPH06267674A JP5594093A JP5594093A JPH06267674A JP H06267674 A JPH06267674 A JP H06267674A JP 5594093 A JP5594093 A JP 5594093A JP 5594093 A JP5594093 A JP 5594093A JP H06267674 A JPH06267674 A JP H06267674A
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cold cathode
circuit
voltage
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JP5594093A
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Shinichi Ishida
晋一 石田
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の冷陰極管の全てを確実に点灯させるこ
とができる冷陰極管点灯装置を提供すること。 【構成】 電流検出回路14及び調光回路15によって
複数の冷陰極管11a〜11cに流れる感電流の総和に
対応した電圧を分圧して制御電圧Vcon としてDC/D
Cコンバータ回路12に出力する。DC/DCコンバー
タ回路12は制御電圧Vcon が低くなるほどインバータ
回路13への出力電圧を上昇させる。また、不点灯検出
回路16によって各冷陰極管11a〜11cの管電流を
検出し、何れか1つでも不点灯状態にあり、管電流が流
れていないときに制御電圧Vconを接地電位に引き落と
す。 【効果】 点灯開始時において全ての冷陰極管を確実に
点灯させることができると共に、装置の形状を小型に形
成することができ、コストの低減を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷陰極管点灯装置に関
し、特に並列接続された複数の冷陰極管を同時に点灯さ
せる冷陰極管点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示器のバックライト用等に
冷陰極管が使用されている。この冷陰極管を点灯させる
には、蛍光管と同様に点灯開始時において、一瞬の間、
高電圧(例えば1000Vrms程度の電圧:放電開始電圧)を
印加する必要がある。
【0003】この高電圧を印加されて一度放電を開始し
た冷陰極管は、放電開始電圧よりも低い印加電圧(例え
ば500Vrms程度の電圧)によって安定した放電を行い、
点灯状態を維持する。
【0004】また、複数の冷陰極管を点灯する場合の方
法としては、一般に次の2つの方法が用いられている。
即ち、第1の方法としては個々の冷陰極管に流れる管電
流を個別に制御する方法があり、第2の方法としては複
数の冷陰極管のそれぞれに流れる管電流を合成し、この
合成電流を制御する方法がある。
【0005】この第1の方法を用いた冷陰極管点灯装置
では、図2に示すように複数の冷陰極管1a,1b毎に
DC/DCコンバータ回路2a,2b、インバータ回路
3a,3b、電流検出回路4a,4b及び調光回路5
a,5bが設けられている。直流電源6の出力電圧は各
DC/DCコンバータ回路2a,2bの入力側に印加さ
れ、DC/DCコンバータ回路2a,2bによって電圧
値が変化される。
【0006】DC/DCコンバータ回路2a,2bは、
調光回路5a,5bから入力する制御電圧に基づいて、
直流電源6から入力した直流電圧を所定レベルの直流電
圧に変換して出力する。この際、DC/DCコンバータ
回路2a,2bは制御電圧がほぼ一定値を維持するよう
にその出力電圧を制御している。DC/DCコンバータ
回路2a,2bの出力電圧は対応するインバータ回路3
a,3bの入力側に印加され、インバータ回路3a,3
bの出力側にはそれぞれコンデンサCb1,Cb2を介して
冷陰極管1a,1bが接続されている。
【0007】インバータ回路3a,3bは、変圧器31
及びトランジスタ32,33等からなる周知の自励式共
振型プッシュプルマルチバイブレータ回路によって構成
されている。
【0008】さらに、各冷陰極管1a,1bに流れる管
電流は電流検出回路4a,4bによって検出され、管電
流の値に対応したレベルの直流電圧V1,V2が電流検
出回路4a,4bから出力される。これらの電圧V1,
V2は、対応する調光回路5a,5bによって所定値の
電圧V3,V4に変換され、この電圧V3,V4は制御
電圧として対応するDC/DCコンバータ回路2a,2
bに入力される。ここで、調光回路5a,5bのそれぞ
れは、例えば直列接続された抵抗器51,52及び可変
抵抗器53からなり、電圧V1,V2を分圧した電圧V
3,V4を出力している。
【0009】前述の構成によれば、DC/DCコンバー
タ回路2a,2bからインバータ回路3a,3bに電圧
が印加されると、インバータ回路3a,3bは直流電圧
を交流電圧に変化して出力し、冷陰極間1a,1bを点
灯する。即ち、インバータ回路3a,3bに直流電圧が
印加されると、2つのトランジスタ32,33がプッシ
ュプル動作を開始し、変圧器31の二次巻線に交流電圧
が発生する。この交流電圧の値が冷陰極管1a,1bの
放電開始電圧に達すると、冷陰極管1a,1bはブレー
クして冷陰極管1a,1bに通電され、冷陰極管1a,
1bが点灯する。これと同時に、電流検出回路4a,4
bから電圧V1,V2が出力され、調光回路5a,5b
からDC/DCコンバータ回路2a,2bに制御電圧V
3,V4が出力されるので、安定した点灯状態が維持さ
れる。また、調光回路5a,5bの可変抵抗器53の抵
抗値を変えれば、電圧V3,V4のレベルが変化し、冷
陰極管1a,1bの輝度調整(調光)を行うことができ
る。
【0010】また、前述した第2の方法を用いた冷陰極
管点灯装置では、図3に示すようにDC/DCコンバー
タ回路2a、インバータ回路3a、電流検出回路4a及
び調光回路5aが設けられ、インバータ回路3aの出力
側に複数の冷陰極管1a,1bがコンデンサCb1,Cb2
を介して並列接続されている。これにより、電流検出回
路4aは、各冷陰極管1a,1bを流れる管電流ICFL
1,ICFL2の合成電流Io を検出し、この合成電流Io
の値に対応したレベルの直流電圧V5を出力する。さら
に、調光回路5aは電圧V5を分圧した電圧V6を制御
電圧としてDC/DCコンバータ回路2aに出力する。
これにより、第2の方法においても、調光回路5aの可
変抵抗器53の抵抗値を変えることにより冷陰極管1
a,1bの輝度を調整することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た2つの方法にはそれぞれ次のような問題点があった。
即ち、第1の方法を用いた場合、各冷陰極管1a,1b
毎に、DC/DCコンバータ回路2a,2b、インバー
タ回路3a,3b、電流検出回路4a,4b及び調光回
路5a,5bを設ける必要があるため、装置の形状が大
型化すると共に、コスト高になってしまう。
【0012】また、第2の方法を用いた場合、各冷陰極
管1a,1bに流れる管電流の総和を検出して調光を行
っているため、1つの冷陰極管だけしか点灯しないこと
があった。即ち、図4に示す等価回路を用いて説明する
と、インバータ回路3aの出力側において一方の冷陰極
管1aによって構成される回路のインピーダンスZ1は
次の (1)式で表される。 Z1 ={(1/2πfCb1)2 +RL12 1/2 …(1) 同様に、他方の冷陰極管1bによって構成される回路の
インピーダンスZ2 は次の (2)式で表される。 Z2 ={(1/2πfCb2)2 +RL22 1/2 …(2) (1)(2)式において、fは変圧器31から出力される交流
電圧の周波数、RL1,RL2のそれぞれは冷陰極管1a,
1bにおける負荷抵抗である。
【0013】ここで、他方の冷陰極管1bがブレークし
ていないとすると、その負荷抵抗RL2は無限大の値とな
り、インピーダンスZ2 は無限大となる。また、通常、
冷陰極管1a,1bの双方に流れる管電流I1とI2と
が等しい状態で安定するように回路定数が設定されてい
るので、一方の冷陰極管1a(負荷抵抗RL1)に安定動
作状態の2倍の管電流がながれても安定した動作を行う
ことになる。この時の負荷抵抗RL1はその両端間の電圧
をVCFL1とすると次の (3)式によって、また変圧器31
の出力電圧をVT とすると、回路の合成インピーダンス
Zは (4)によってそれぞれ表され、変圧器31の出力電
圧VT は、前記 (1)式及び(3)(4)を用いると (5)式によ
って表される。 RL1=VCFL1/(2×ICFL1) …(3) Z=Z1 =VT /(2×ICFL1) …(4) VT =[{(2ICFL1)/(2πfCb1)}2 +VCFL121/2 …(5) ここで、他方の冷陰極管1bの負荷抵抗RL2が無限大の
ときには、負荷抵抗RL2の両端間の電圧VCFL2は変圧器
31の出力電圧VT にほぼ等しくなるが、この電圧VT
が冷陰極管1bの放電開始電圧に達していない場合には
冷陰極管1bは不点灯状態を維持することになる。
【0014】例えば、冷陰極管1a,1bの放電開始電
圧を1000Vrms 、f=50KHz、Cb1=Cb2=3
3pFとし、調光回路5aによってICFL1=ICFL2=6
〜2mA,VCFL1=VCFL2=500〜600Vrms に変
化できるものとすると、調光回路5aによって最大輝度
に設定したとき、即ち変圧器31の出力電圧VT が最大
となるときの電圧VT の値は (5)式から1260Vrms
となる。また、最低輝度に設定したとき、即ち電圧VT
が最小となるときの電圧VT の値は713Vrms とな
る。従って、最大輝度に設定したときには電圧VT が放
電開始電圧よりもたかくなるので、他方の冷陰極管1b
は点灯するが、最小輝度に設定したときには電圧VT が
放電開始電圧よりも低くなるので、他方の冷陰極管1b
は不点灯状態に維持されてしまう。
【0015】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、複数
の冷陰極管の全てを確実に点灯させることができる冷陰
極管点灯装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、インバータ回路と、制御電圧に基づいて
入力した直流電圧を変化させて前記インバータ回路へ出
力するDC/DCコンバータ回路と、前記インバータ回
路の出力に並列接続された複数の冷陰極管とを備えた冷
陰極管点灯装置において、前記複数の冷陰極管のそれぞ
れに流れる電流を合成した合成電流の値に対応するレベ
ルの直流電流を出力する電流検出回路と、前記冷陰極管
に流れる電流を検出すると共に、該電流値と所定の基準
値とを比較し、該比較結果に基づく二値化信号を出力す
る複数の電流値判定回路と、前記電流検出回路の出力電
流及び前記各電流値判定回路から出力される二値化信号
とに基づいて、前記制御電圧を生成する制御電圧生成回
路とを設けた冷陰極管点灯装置を提案する。
【0017】
【作用】本発明によれば、DC/DCコンバータ回路に
よりインバータ回路に印加される電圧は制御電圧に基づ
いて変化される。また、前記インバータ回路の出力に並
列接続された複数の冷陰極管のそれぞれに流れる電流は
電流検出回路によって検出されると共に、これらの電流
の合成電流の値に対応したレベルの直流電流が出力され
る。さらに、各冷陰極管に流れる電流は、それぞれに対
応した電流値判定回路によって検出されると共に、該検
出電流の値と所定の基準値とが比較され、該比較結果に
基づく二値化信号が、電流値判定回路から出力される。
例えば、冷陰極管を流れる電流の値が所定値よりも低い
ときにハイレベルの信号が、また高いときにローレベル
の信号が前記電流値判定回路から出力される。前記電流
検出回路から出力される直流電流及び前記各電流値判定
回路から出力される二値化信号は、制御電圧生成回路に
入力される。さらに、該制御電圧生成回路によって、こ
れら入力した直流電流及び二値化信号に基づいて、前記
制御電圧が生成されて前記DC/DCコンバータ回路に
出力される。例えば、前記制御電圧生成回路は、前記電
流検出回路から入力する直流電流を所定の抵抗器に通電
したときに発生する電圧を前記制御電圧として出力する
と共に、前記複数の電流値判定回路のそれぞれから出力
される二値化信号の何れかがハイレベルの時に、前記D
C/DCコンバータ回路の出力電圧をその可変範囲の最
大値とするような制御電圧を出力する。
【0018】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図1は本発明の一実施例を示す構成図である。
図において、11a〜11cは冷陰極管、12はDC/
DCコンバータ回路、13はインバータ回路、14は電
流検出回路、15は調光回路、16は不点灯検出回路、
17は直流電源である。
【0019】DC/DCコンバータ回路12は、PNP
型のトランジスタ121 、パルス・ワイド・モジュレーシ
ョン回路(以下、PWM回路と称する。)122 、誤差増
幅器123 、ダイオード124 、コンデンサ125a,125b 及び
チョークコイル126 から構成されている。トランジスタ
121 のエミッタは直流電源17の正極に接続されると共
にコンデンサ125aを介して接地されている。また、直流
電源17の負極は接地され、チョークコイル126 の一端
はトランジスタ121 のコレクタ及びダイオード124 のカ
ソードに接続されると共に、他端はコンデンサ125bを介
して接地されている。
【0020】また、誤差増幅器123 の2つの入力端子の
一方に所定の基準電圧Vthが印加されると共に、他方の
入力端子には制御電圧Vcon が印加され、誤差増幅器12
3 はこれらの電圧Vth,Vcon の差の電圧(Vcon −V
th)を増幅した電圧VrfをPWM回路122 に出力する。
【0021】PWM回路122 は、電圧Vrfの値に対応し
て出力する所定電圧のパルス信号VPWM のパルス幅を変
化させる。例えば、電圧Vrfが上昇すに伴ってパルス信
号VPWM のハイレベルの時間幅を広げる。このパルス信
号VPWM は、トランジスタ121 のベースに印加されてい
る。
【0022】インバータ回路13は、周知の自励式共振
型プッシュプルマルチバイブレータ回路で構成されてい
る。即ち、中間タップを有する一次巻線131aと、二次巻
線131b及び三次巻線131cとを備えた変圧器131 、NPN
型のトランジスタ132,133 、抵抗器134,135 、コンデン
サ136 及びチョークコイル137 から構成されている。一
次巻線411 と並列にコンデンサ46が接続され、この一
次巻線131aの一端にトランジスタ132 のコレクタが、ま
た一次巻線131aの他端にトランジスタ133 のコレクタが
それぞれ接続されている。さらに、トランジスタ132,13
3 のそれぞれのエミッタは接地されると共に、トランジ
スタ132 のベ−スは三次巻線131cの他端に、またトラン
ジスタ133 のベ−スは三次巻線131cの一端にそれぞれ接
続されている。
【0023】さらに、一次巻線131aの中間タップはチョ
ークコイル137 を介してDC/DCコンバータ回路12
のチョークコイル126 の他端に接続されると共に、抵抗
器134 を介してトランジスタ132 のベースに、また抵抗
器135 を介してトランジスタ133 のベースにそれぞれ接
続されている。
【0024】電流検出回路14は、抵抗器141a〜141c、
ダイオード142a〜142c及びコンデンサ143 から構成さ
れ、各抵抗器141a〜141cの一端は対応する冷陰極管11
a〜11cの一端及びダイオード142a〜142cのアノード
に接続され、他端は接地されている。また、各ダイオー
ド142a〜142cのカソードは互いに接続されると共にコン
デンサ143 を介して接地されている。さらに、各冷陰極
管11a〜11cの他端はそれぞれコンデンサCb1〜C
b3を介して変圧器131 の二次巻線131bの他端に接続され
ている。
【0025】調光回路15は、抵抗器151,152 及び可変
抵抗器153 から構成され、抵抗器151 の一端はダイオー
ド142a〜142cのカソードに接続され、他端は誤差増幅器
123の他方の入力端子に接続されると共に、直列接続さ
れた抵抗器152 と可変抵抗器153 を介して接地されてい
る。
【0026】不点灯検出回路16は、コンパレータ161a
〜161c、ダイオード162a〜162f、コンデンサ163a〜163
c、抵抗器164a,164b 及びNPN型のトランジスタ165
から構成されている。ダイオード162a〜162cのそれぞれ
のアノードは対応する抵抗器141a〜141cの一端に接続さ
れ、カソードは対応するコンパレータ161a〜161cの反転
入力端子に接続されると共にコンデンサ163a〜163cを介
して接地されている。
【0027】また、各コンパレータ161a〜161cの非反転
入力端子には所定の基準電圧Vth1が印加され、各コン
パレータ161a〜161cの出力端子は対応するダイオード16
2d〜162fのアノードに接続されている。各ダイオード16
2d〜162fのカソードは互いに接続されると共に抵抗器16
4aを介してトランジスタ165 のベースに接続されてい
る。さらに、トランジスタ165 のベースは抵抗器164bを
介して接地され、エミッタも接地されている。また、ト
ランジスタ165 のコレクタは誤差増幅器123 の他方の入
力端子に接続されている。
【0028】次に、前述の構成よりなる本実施例の動作
を説明する。初期状態において、DC/DCコンバータ
回路12のトランジスタ121 がオン状態にあり、インバ
ータ回路13に通電されているとき、例えばインバータ
回路13において、抵抗器134,135 の値及びトランジス
タ132,133 の特性の違いにより、トランジスタ132,133
の何れかが先にオン状態となる。トランジスタ132 が先
にオン状態となった場合、変圧器131 の三次巻線131cの
誘起電圧により、トランジスタ132 のオン状態を安定化
するように正帰還ドライブされる。トランジスタ132 は
変圧器131 のインダクタンス、コンデンサ136 の静電容
量、共振コンデンサCb1〜Cb3の静電容量及び変圧器13
1 の巻線容量等によって決まる共振回路の共振周波数で
動作する。この共振周波数の半周期毎にトランジスタ13
2,133 のオンオフ状態が反転し、トランジスタ132 がオ
ンのときトランジスタ133 がオフ状態となるプッシュプ
ル動作により自励共振が行われる。これにより変圧器13
1の二次巻線131bに交流電圧が発生して冷陰極管11a
〜11cが点灯される。
【0029】さらに、各冷陰極管11a〜11cに流れ
る電流ICFL1〜ICFL3は、電流検出回路14によって検
出されると共に電圧Vrf1 〜Vrf3 に変換される。この
電圧Vrf1 〜Vrf3 は、ダイオード142a〜142cによって
合成された後、コンデンサ143 によって平滑され、電流
検出回路14から調光回路15には電流ICFL1〜ICFL3
の合成電流の値に対応した直流電流Io が通電される。
【0030】調光回路15においては、電流Io が直列
接続された抵抗器151,152 と可変抵抗153 に通電され、
これらの抵抗器の両端間に発生する電圧を分圧した電圧
が制御電圧Vcon としてDC/DCコンバータ回路12
に入力される。ここで、可変抵抗器153 の値は十分な調
光効果が得られる値に設定されており、可変抵抗器153
の値を変化させることにより制御電圧Vcon のレベルが
変化し、冷陰極管11a〜11cの輝度を調節すること
ができる。
【0031】一方、不点灯検出回路16は、電圧Vrf1
〜Vrf3 をダイオード162a〜162cを介して入力し、これ
をコンデンサ163a〜163cによって平滑した後、平滑後の
電圧Vrf1'〜Vrf3'と基準電圧Vth1 とをコンパレータ
161a〜161cによって比較する。この比較の結果、電圧V
rf1'〜Vrf3'が基準電圧Vth1 よりも低いとき、即ち冷
陰極管11a〜11cがブレークせずに不点灯状態にあ
るときに、コンパレータ161a〜161cの出力電圧はハイレ
ベルとなる。コンパレータ161a〜161cの出力電圧の何れ
か1つでもハイレベルになるとトランジスタ165 がオン
状態になる。
【0032】これにより、制御電圧Vcon は接地レベル
に引き落とされるため、PWM回路122 に入力される電
圧Vrfが低下し、パルス信号VPWM のハイレベルの時間
幅が広げられて、DC/DCコンバータ回路12の出力
電圧が上昇する。この結果、インバータ回路13の出力
電圧が上昇し、冷陰極管11a〜11cの放電開始電圧
に至り、不点灯状態にあった冷陰極管11a〜11cが
点灯する。
【0033】不点灯状態にあった冷陰極管11a〜11
cが点灯すると、不点灯検出回路16のトランジスタ16
5 はオフ状態となり、通常の調光動作が行われる。従っ
て、点灯開始時において、複数の冷陰極管11a〜11
cを確実に同時に点灯させることができると共に、外観
形状も比較的小型に形成することができる。
【0034】尚、本実施例の構成は一例でありこれに限
定されることはない。例えば、図5に示すようにコンパ
レータ161a〜161cに代えてトランジスタ171a〜171cを用
いた不点灯検出回路17を用いても良い。この不点灯検
出回路17は、NPN型のトランジスタ171a〜171cをト
ーテムポール型に接続し、それぞれのベースに抵抗器17
2a〜172cを介してダイオード162a〜162cからの出力電圧
を印加している。さらに、最下段のトランジスタ171cの
エミッタを接地し、上2段のトランジスタ171a,171b の
エミッタはそれぞれ抵抗器172d,172e を介して接地され
ている。また、最上段のトランジスタ171aのコレクタは
トランジスタ165 のベースに接続されると共に、抵抗器
172fを介して所定の電圧Vccが印加されている。
【0035】これにより、何れかの冷陰極管11a〜1
1cが不点灯状態になると、この冷陰極管11a〜11
cに対応したトランジスタ171a〜171cがオフ状態とな
り、トランジスタ165 がオン状態とされ、前述した実施
例と同様の動作が行われる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
流値判定回路によって点灯対象となる冷陰極管に流れる
電流値と基準値とを比較することにより冷陰極管の不点
灯状態を検出し、冷陰極管が不点灯状態にあるときは、
制御電圧生成回路によってDC/DCコンバータ回路の
出力電圧をその可変範囲の最大値とするような制御電圧
を出力しているので、点灯開始時において複数の冷陰極
管の全てを確実に点灯させることができる。さらに、複
数のDC/DCコンバータ回路及びインバータ回路を設
ける必要がないので、従来に比べて装置の形状を小型に
形成することができると共に、コストの低減を図ること
ができるという非常に優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図
【図2】従来例を示す構成図
【図3】従来例を示す構成図
【図4】従来例の問題点を説明する等価回路図
【図5】本発明の他の実施例の要部を示す構成図
【符号の説明】
11a〜11c…冷陰極管、12…DC/DCコンバー
タ回路、121 …トランジスタ、122 …PWM回路、123
…誤差増幅器、124 …ダイオード、125a,125b…コンデ
ンサ、126 …チョークコイル、13…インバータ回路、
131 …変圧器、132,133 …トランジスタ、134,135 …抵
抗器、136 …コンデンサ、137 …チョークコイル、14
…電流検出回路、141a〜141c…抵抗器、142a〜142c…ダ
イオード、143 …コンデンサ、15…調光回路、151,15
2 …抵抗器、153 …可変抵抗器、16,17…不点灯検
出回路、161a〜161c…コンパレータ、162a〜162f…ダイ
オード、163a〜163c…コンデンサ、164a,164b …抵抗
器、165 …トランジスタ、171a〜171c…トランジスタ、
172a〜172f…抵抗器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インバータ回路と、制御電圧に基づいて
    入力した直流電圧を変化させて前記インバータ回路へ出
    力するDC/DCコンバータ回路と、前記インバータ回
    路の出力に並列接続された複数の冷陰極管とを備えた冷
    陰極管点灯装置において、 前記複数の冷陰極管のそれぞれに流れる電流を合成した
    合成電流の値に対応するレベルの直流電流を出力する電
    流検出回路と、 前記冷陰極管に流れる電流を検出すると共に、該電流値
    と所定の基準値とを比較し、該比較結果に基づく二値化
    信号を出力する複数の電流値判定回路と、 前記電流検出回路の出力電流及び前記各電流値判定回路
    から出力される二値化信号とに基づいて、前記制御電圧
    を生成する制御電圧生成回路とを設けた、 ことを特徴とする冷陰極管点灯装置。
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