JPH0878180A

JPH0878180A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH0878180A
Application number: JP6208364A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kawabata; 賢治川端; Takashi Okada; 岡田　　隆; Soichiro Ogawa; 壯一郎小川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶ディスプレイのバックライトの調光範囲
を広くし、且つ低温時に冷陰極放電灯の寿命を損なわな
いようにする。【構成】管電流を断続し、そのデューティーを変化さ
せて調光する方式において、通常の温度の時は管電流が
休止期間から流れる期間に移行した直後の短時間、管電
流検出抵抗を通常よりも低くして、定常時よりも大きな
管電流を流す構成とし、低温時は逆に管電流が休止期間
から流れる期間に移行した直後の短時間、定常時以下の
管電流に押さえ且つ調光範囲狭くする構成とした。【効果】短時間通常よりも高い電流を流すことにより
調光範囲を広くしても安定して点灯し、低温時も放電灯
の寿命を損なわない装置を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電灯の点灯装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電灯点灯装置は実開平５−８０
１９１号公報に記載されているように点灯回路の前段に
設けられた電圧制御手段に管電流検出回路で検出した管
電流をフィードバックして、放電管を流れる管電流が一
定になるように電圧制御手段を動作させ、点灯回路に点
灯電圧を供給していた。上記管電流検出回路は通常抵抗
に管電流を流して、その抵抗の両端に発生する電圧を出
力する構成になっている。上記のような放電灯点灯装置
は一般に電流帰還形点灯装置と呼ばれ、インピーダンス
が比較的高い細径の冷陰極形放電管を光源に用いた液晶
バックライトのように、放電管の周囲に金属の反射フィ
ルムが近接しているために生じる浮遊容量の影響によっ
て始動性が低下したり特性が変動しやすいという不具合
が生じにくく始動性や特性が安定した点灯状態が得られ
るという特長を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の方式では管電流
検出回路の出力電圧を一定にするよう制御されるため、
管電流検出回路の検出抵抗を変化させることによって管
電流を変化させ管の明るさを変化させることができる。
あるいは点灯回路の動作を点灯回路の発振周波数よりも
充分低い周波数で断続し、その断続のデューティーを変
化させることによって管の明るさを変化させることもで
きる。

【０００４】前者は調光を絞って管電流を小さくしてい
くと、管電流の波高値が低下し、ある程度以上波高値が
低下すると放電管のインピーダンスが高くなって放電維
持しにくくなり放電が不安定となるため調光範囲はせい
ぜい１００〜４０％程度しかとれない。一方後者の断続
のデューティーを変化させる方式は調光を絞って管を暗
くしても、管電流の波高値が変化しないため放電状態が
比較的安定な状態に保たれる。したがって、調光範囲は
１００〜２０％程度まで広げることができる。但し、後
者の方式は点灯回路の構成部品の１つであるチョークコ
イルやトランスといった磁性部品に通電／非通電が繰り
返されるため、通電／非通電の度に磁性部品から発生す
る磁界が変化し、その磁界の変化が磁性部品の巻線やコ
ア等に機械振動を引き起こす。これが騒音として耳に聞
こえるという問題がある。前者の方式は管電流が連続的
に流れるため騒音の発生はない。

【０００５】したがって、広い調光範囲を特に必要とさ
れる用途に後者の調光方式が用いられている。

【０００６】しかし、例えば自動車用のディスプレイ装
置や屋外で使用するディスプレイ装置等に用いる液晶バ
ックライトのように、昼間日光の下で使用する場合と夜
間に使用する場合では明るさの差をより大きく、例えば
１００〜５％程度の調光範囲を必要とする。このような
より広い調光範囲が必要な場合には上記断続のデューテ
ィーを変化させる方式といえども、調光を絞った状態で
不安定な放電に陥る。

【０００７】本発明の第一の目的は従来にない広い調光
範囲が得られるディスプレイ装置用放電灯点灯装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、点灯回路の断続動作のうち、不動作状態から動作状
態になった直後の短時間、定常時の管電流よりも大きな
管電流を流すことにより確実に放電を開始せしめること
により、例えば１００〜５％程度の調光範囲に広げても
放電の不安定などの問題のない安定した点灯が得られ
る。

【０００９】上記のように点灯回路の不動作状態から動
作状態になった直後の短時間、定常時の管電流よりも大
きな管電流を流すことは、点灯回路の不動作状態から動
作状態になった直後の短時間管電流の検出抵抗の抵抗値
を小さくしたり、管電流検出回路の構成部品のひとつで
ある出力電圧平滑用コンデンサの電荷を所定の量点灯回
路の不動作状態のときに放電することにより達成でき
る。

【００１０】

【作用】一方、液晶ディスプレイ装置のバックライトに
多く用いられている冷陰極放電管は低温時に寿命が短く
なるという傾向がある。その対策として、上記断続のデ
ューティーを変化させる方式において不動作状態から動
作状態に移行するときに管電流を徐々に立ちあげるいわ
ゆるソフトスタートにすることが一般に行われている。
これは不動作状態から動作状態に移行したときに電極が
受けるダメージを軽減する効果があるためである。しか
しこれはこれまで説明してきた調光範囲を広げる方法と
矛盾する。

【００１１】本発明の第二の目的は、調光範囲が広く且
つ低温での放電管の寿命に悪影響のない放電灯点灯装置
とそれを用いたディスプレイ装置を提供することにあ
る。

【００１２】上記目的を達成するため、周囲温度の検出
装置を設け、周囲温度が高いときは不動作状態から動作
状態になった直後の短時間、定常時の管電流よりも大き
な管電流を流し広い調光範囲を得る。反対に周囲温度が
低いときは放電管が短寿命となりやすくなるので、調光
範囲は制限し、ソフトスタートにして電極の受けるダメ
ージを軽減する。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図１を用いて説明する。図
中、１は直流電源、２はチョッピングトランジスタ、３
はダイオード、４はチョークコイル、５及び６はスイッ
チングトンジスタ、７はトランジスタ５及び６のベース
抵抗、８は共振コンデンサ、９はトランス、１０はバラ
ストコンデンサ、１１は放電灯、１２は管電流検出抵抗
１３、ダイオード１４および１５、コンデンサ１６、管
電流検出抵抗１７および１８、トランジスタ１９より構
成される管電流検出器、２０は誤差増幅器、２１は基準
電圧源、２２はコンデンサ、２３は基準三角波発生器、
２４はコンパレータ、２５および２７はトランジスタ、
２６はチョッピングトランジスタ２のベース抵抗、２８
はトランジスタ２７のベース抵抗、２９はパルス発生
器、３０は単安定マルチバイブレータ、３１はコンデン
サ、３２は抵抗、３３はトランジスタ１９のベース抵
抗、５８は可変抵抗である。また図２は図１の回路の動
作説明図である。

【００１４】直流電源１の直流電圧はチョッピングトラ
ンジスタ２によってチョッピングされ、チョッピングの
デューティーに応じた電圧に降圧される。降圧された直
流電圧はチョークコイル４を介してトランス９に入力さ
れる。ダイオード３はチョッピングによりチョークコイ
ル４に発生するサージ電圧を吸収するためのものであ
る。トランス９、スイッチングトランジスタ５および
６、ベース抵抗７、共振コンデンサ８の部分はいわゆる
プッシュプル形電圧共振式インバータ回路でスイッチン
グトランジスタ５および６が交互にＯＮ／ＯＦＦするこ
とによりトランス９と共振コンデンサ８の間に共振電流
が流れ、直流電圧を交流電圧に変換する。トランス９の
二次側には、トランス９の巻数比に応じた電圧が発生
し、バラストコンデンサ１０を介して放電灯１１に印加
され放電灯１１が点灯する。

【００１５】放電灯１１が点灯すると、管電流検出器１
２の出力に放電灯１１に流れる管電流の値に応じた電圧
が発生する。交流の管電流はダイオード１４および１５
によって直流電圧として検出される。管電流検出器１２
からは、トランジスタ１９がＯＮのときは抵抗１３と１
７の合成抵抗値に管電流値を乗じた値からダイオード１
５の順方向電圧を引いた電圧値が、トランジスタ１９が
ＯＦＦのときは抵抗１３、１７および１８の合成抵抗値
に管電流値を乗じた値からダイオード１５の順方向電圧
を引いた電圧値が、出力される。そして管電流検出器１
２の出力電圧と基準電圧源２１の基準電圧の差に応じた
電圧が誤差増幅器２０から出力される。図２（ア）の実
線の直線が誤差増幅器２０の出力電圧波形である。次に
誤差増幅器２０の出力電圧と、図２（ア）に実線の曲線
で示すような基準三角波発生器２３の出力電圧とが、コ
ンパレータ２４で比較される。コンパレータ２４の出力
電圧波形は図２（イ）の実線の波形である。コンパレー
タ２４の出力電圧が図２でＯＮと示す電圧レベルのとき
にトランジスタ２５がＯＮし、コンパレータ２４の出力
電圧がＯＦＦと示す電圧レベルのときにトランジスタ２
５がＯＦＦする。パルス発生器２９からは図２（ウ）に
示す電圧波形が出力されており、パルス発生器２９の出
力電圧が図２でＯＮと示す電圧レベルのときにトランジ
スタ２７がＯＮし、パルス発生器２９の出力電圧がＯＦ
Ｆと示す電圧レベルのときにトランジスタ２７がＯＦＦ
する。トランジスタ２５と２７が両方共ＯＮの時にトラ
ンジスタ２がＯＮするので、トランジスタ２のコレクタ
電圧波形は図２（エ）のような波形となる。すなわちパ
ルス発生器２９の出力電圧がＯＮと示す電圧レベルのと
きにのみトランス９に給電される。パルス発生器２９の
出力パルスは可変抵抗５８の抵抗値を変化させることに
よりデューティーを変化させることができる。よって、
パルス発生器２９の出力電圧がＯＮと示す電圧レベルの
時間とＯＦＦと示す電圧レベルの時間との比率を変える
ことによって放電灯１１に電流が流れる時間的割合が変
化し、放電灯の明るさを変えることができる。

【００１６】トランス９の出力電圧はトランス９の一次
側電圧と巻数比とによって決まる。トランス９の一次側
電圧は図２（エ）に示すトランジスタ２のＯＮ／ＯＦＦ
の波形におけるＯＮデューティーによって決まる。トラ
ンス９の一次側電圧が所定の電圧になるようにトランジ
スタ２のＯＮデューティーを制御する。トランス９の一
次側電圧が所定の電圧のときに放電灯１１に所定の管電
流が流れるようバラストコンデンサ１０の定数を決め
る。点灯中なんらかの原因で管電流が増加すると管電流
検出器１２の出力電圧が上昇し誤差増幅器２０の出力電
圧も図２（ア）破線で示す波形のように上昇する。した
がって、コンパレータ２４の出力電圧波形は図２（イ）
破線で示す波形のように、すなわちＯＮの期間が短くな
るように変化する。その結果図２（エ）破線で示す波形
のようにトランジスタ２のＯＮの期間が短くなり、トラ
ンス９の一次電圧が低下して所定の管電流に戻すように
制御がかかる。

【００１７】以上が図１の回路の基本的な動作で、一定
の波高値の管電流の流れる時間的割合を変化させて明る
さを変化させる、というのがこの回路の基本動作であ
る。

【００１８】ところで単安定マルチバイブレータ３０は
パルス発生器２９の出力パルスの立ち上がりから、コン
デンサ３１と抵抗３２の時定数で決まる時間的長さのパ
ルスを出力するもので、出力電圧波形を図２（オ）に示
す。単安定マルチバイブレータ３０からパルスが出力さ
れている期間、トランジスタ１９がＯＮし、抵抗１８を
短絡する。このため抵抗１３、１７及び１８の合成抵抗
が低下し、一瞬管電流検出器１２の出力電圧が低下す
る。そのため上記でなんらかの原因で管電流が増加した
場合とは反対の動作で、管電流を増やして管電流検出器
１２の出力電圧を一定に保つよう制御がかかる。そのた
め図２（カ）にしめす管電流波形のように点灯回路が不
動作状態から動作状態に移った直後一定時間の間定常よ
りも大きな電流が流れることになる。

【００１９】このためパルス発生器２９から発生するパ
ルスのデューティーを１００％から５％程度まで絞って
も安定した点灯が得られるようになる。

【００２０】図３の回路図は本発明の他の一実施例で、
図１の回路と同じ記号は同等の部分を示す。図３におい
て３４および３５は抵抗、３６はトランジスタ、３７は
管電流検出器、３８はコンデンサを示す。図５は図３の
回路の動作説明図で、パルス発生器２９の出力電圧波形
（図５（ウ））を抵抗３９とコンデンサ３８で積分した
図５（キ）のような電圧波形をトランジスタ３６に入力
する。このためトランジスタ３６は点灯回路が不動作状
態から動作状態に移った直後はＯＦＦのため抵抗１３、
３４、３５およびトランジスタ３６の合成抵抗が高く、
小さな管電流でも管電流検出器３７からは所定の電圧が
出力されるため小さな管電流しか流れない。その後徐々
にトランジスタ３６がＯＮしていくのに伴い、抵抗１
３、３４、３５およびトランジスタ３６の合成抵抗は低
くなり、図５（ク）に示すように管電流が増加してゆき
定常電流値に収まる。このため低温度下でも電極の受け
るダメージが軽減され、放電灯の寿命を長く伸ばすこと
ができる。

【００２１】上記図１の実施例と図３の実施例は管電流
波形作を相反する方向に操作する個とを示しており、同
時に実施することはできない。図４はこの問題を解決す
る実施例の回路図を示している。図４において４０は管
電流検出器、４１および４２はスイッチ、４３はインバ
ータ、４４はコンパレータ、４５は基準電圧源、４６は
正特性サーミスタ、４７は抵抗である。その他図１及び
図３と同一記号は同一もしくは同等の部分を示す。

【００２２】周囲温度が低い時は、正特性サーミスタの
抵抗が低いためコンパレータ４４のマイナス入力に入力
される電圧は基準電圧源４５の電圧よりも高く、コンパ
レータ４４はローの電圧を出力する。このため、スイッ
チ４２がＯＮ、スイッチ４１がＯＦＦになり、図３の回
路と同様の動作を行う。反対に周囲温度が高い時は、正
特性サーミスタの抵抗が高いためコンパレータ４４のマ
イナス入力に入力される電圧は基準電圧源４５の電圧よ
りも低く、コンパレータ４４はハイの電圧を出力する。
このため、スイッチ４１がＯＮ、スイッチ４２がＯＦＦ
になり、図１の回路と同様の動作を行う。このように周
囲温度によって、動作モードを切り替えることにより、
図１の回路と図３の回路を共存させることができる。

【００２３】ただし、低温時は不動作状態から動作状態
に移った直後の電流波形が定常電流よりも低くなるた
め、調光範囲を広くすると、調光を絞ったときに放電が
不安定になる場合が生じる。そこでインバータ４３の出
力電圧をパルス発生器２９にも入力して低温時はパルス
のデューティーの変化範囲を狭くする。

【００２４】次に、図６は不動作状態から動作状態に移
った直後の電流を一時、定常電流よりも大きくするため
の方法として考えられる他の一実施例を示す。図６にお
いて４９は管電流検出器、５０および５１は抵抗、５１
はトランジスタ、５４は抵抗、５５はコンデンサ、５６
は抵抗、５７は単安定マルチバイブレータで、その他図
１と同一符号は同一もしくは同等の部分を示す。図７は
図６の回路の動作説明図である。単安定マルチバイブレ
ータ５７はパルス発生器２９の出力パルスの立ち下がり
から、コンデンサ５５および抵抗５６の時定数で決まる
時間長さのパルスを図７（ケ）に示すように出力する。
図７（コ）は管電流検出器４９の出力電圧波形で通常は
ほぼの波形を示すが、図７（ケ）のパルスが出力されて
いる期間抵抗５０およびトランジスタ５１を介してコン
デンサ１６が放電するのに対しこの期間は管電流が流れ
ていないためコンデンサ１６への充電がないことから、
一旦低下する。次にパルス発生器２９からパルスが出
て、管電流が流れ始めるとコンデンサ１６への充電が行
われ、定常状態の電圧レベルに戻る。但し、管電流が流
れ始めてコンデンサ１６への充電が行われ管電流検出器
４９の電圧レベルが定常状態の電圧レベルに戻るまでの
間、誤差増幅器２０の出力電圧は定常状態よりも低いた
め、コンパレータ２４から出力されるパルスのデューテ
ィーは定常状態より大きくなる。したがって、図１の回
路図の場合と同様に不動作状態から動作状態に移った直
後の電流が一時、定常電流よりも大きくなり、図１の回
路と同様の効果が得られる。

【００２５】なお図６の実施例は図７（ケ）のパルスが
出力されている期間抵抗５０およびトランジスタ５１を
介してコンデンサ１６を放電して不動作状態から動作状
態に移った直後の管電流を一時、定常電流よりも大きく
する場合の例を示しているが、図７（ケ）のパルスが出
力されている期間、コンデンサ１６をある抵抗とスイッ
チ素子を介して充電する構成とすることにより、不動作
状態から動作状態に移った直後の管電流を一時、定常電
流以下にすることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来にない広い調光範囲が安定して得ることができ、且
つ信頼性の高い液晶ディスプレイ用放電灯点灯装置を実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第一の実施例の回路図である。

【図２】図２は第一の実施例の動作説明図である。

【図３】図３は第二の実施例の回路図である。

【図４】図４は第三の実施例の回路図である。

【図５】図５は第二の実施例の動作説明図である。

【図６】図６は第四の実施例の回路図である。

【図７】図７は第四の実施例の動作説明図である。

【符号の説明】

１・・・直流電源２・・・チョッピングトランジスタ９・・・トランス１１・・・放電灯１２・・・管電流検出器１９・・・トランジスタ２０・・・誤差増幅器２４・・・コンパレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源の直流電圧を高周波電圧に変換し
放電管に前記高周波電圧を供給するインバータと、前記
インバータの動作／不動作を繰り返せしめ、前記動作／
不動作の時間的割合を変化させて前記放電管の明るさを
変化させる構成の放電灯点灯装置において、前記インバ
ータが不動作状態から動作状態に移行した直後、前記放
電管に流れる電流として一旦定常状態に流れる電流値よ
りも大きい電流を流した後、定常状態の電流値に切り替
える機能を有することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】前記請求項１項に記載の放電灯点灯装置
は、前記インバータが不動作状態から動作状態に移行し
た直後は定常状態に放電管に流す電流値以下にし、その
後定常電流値に移行させる機能を有することを特徴とす
る放電灯点灯装置。
【請求項３】前記請求項２項に記載の放電灯点灯装置に
設けた立上りモード選択端子に入力する信号によって、
前記インバータが不動作状態から動作状態に移行した直
後の前記放電管に流れる電流値を、定常電流値よりも大
きい値とするか、定常電流値以下とするか、を選択でき
る構成とした前記請求項２項に記載の放電灯点灯装置
と、前記立上りモード選択端子に入力する信号の発生装
置を具備したことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】前記放電灯点灯装置は管電流検出手段を有
し、前記管電流検出手段は前記放電管に流れる電流の一
部あるいは全部をインピーダンス素子に流すことによっ
て前記放電管に流れる電流値に応じた電圧値を出力する
構成となっており、前記インバータが不動作状態から動
作状態に移行した直後の前記インピーダンス素子のイン
ピーダンスが定常状態の前記インピーダンス素子のイン
ピーダンスよりも低いことを特徴とする放電灯点灯装
置。
【請求項５】前記放電灯点灯装置は管電流検出手段を有
し、前記管電流検出手段は前記放電管に流れる電流の一
部あるいは全部をインピーダンス素子に流すことによっ
て前記放電管に流れる電流値に比例した電圧値を出力す
る構成となっており、前記インバータが不動作状態から
動作状態に移行した直後の前記インピーダンス素子のイ
ンピーダンスが定常状態の前記インピーダンス素子のイ
ンピーダンスよりも高いことを特徴とする放電灯点灯装
置。
【請求項６】前記管電流検出手段は出力電圧平滑用コン
デンサを有し、前記インバータの動作が不動作状態中
に、所定の電荷量を前記出力電圧平滑用コンデンサから
放電せしめることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項７】前記管電流検出手段は出力電圧平滑用コン
デンサを有し、前記インバータの動作が不動作状態中
に、所定の電荷量を前記出力電圧平滑用コンデンサに充
電せしめることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項８】前記立上りモード選択端子に入力する信号
の発生装置は、周囲温度の検出装置を具備し、周囲温度
の検出結果によって前記立上りモード選択端子に入力す
る信号を切り替えることを特徴とする前記請求項（３）
項に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】周囲温度が所定の温度より低いときは、前
記インバータが不動作状態から動作状態に移行した直後
の前記放電管に流れる電流値を定常電流値以下の値に
し、周囲温度が所定の温度以上のときは、前記インバー
タが不動作状態から動作状態に移行した直後の前記放電
管に流れる電流値を定常電流値よりも大きい値とし、周
囲温度が所定の温度より低いときの調光範囲を周囲温度
が所定の温度以上のときの調光範囲よりも狭くすること
を特徴とする前記請求項（８）項に記載のディスプレイ
装置。