JPWO2007055289A1 - 蛍光灯の点灯装置 - Google Patents

Abstract

直流入力に対して、２０ｋＨｚ以下の低い周波数(f)で極性切り替えを行う極性切換回路５と、極性切換回路５の出力回線に対して接続された複数の蛍光灯７１・・７ｎと、蛍光灯７１・・７ｎの他端に接続され、各蛍光灯７１・・７ｎに等しい電流を流すためのトランジスタを含む定電流回路６１・・６ｎからなる均流回路６とを備える蛍光灯の点灯装置。２０ｋＨｚ以下の低い周波数(f)で蛍光灯を点灯するので、浮遊容量の影響を受けにくくなり、蛍光灯７１・・７ｎを表示装置のシャーシ８に近づけることができ、配線を長く引き延ばすこともできる。

Description

本発明は、複数の蛍光灯を同時に点灯することのできる蛍光灯の点灯装置に関するものである。

液晶表示装置など各種表示装置のバックライトには、蛍光灯の一種である冷陰極管(Cold Cathode Fluorescent Tube)が用いられる。この冷陰極管の点灯駆動には、従来から、インバータを用いた高周波交流点灯方式が採用されている。
図１５は、従来の高周波交流点灯装置を示す回路図である。この高周波交流点灯装置は、数十ｋＨｚの高周波交流電源を供給するためのインバータ回路２１と、主変圧器３１と、その主変圧器３１の出力回線に対して一端が接続された複数の冷陰極管７０と、前記複数の冷陰極管７０の他端に接続され、各冷陰極管７０に等しい電流を流すための、複数の変圧器からなる均流回路６０１とを備えている。

図１５の高周波点灯装置の各部の波形を、図１６に示す。図１６の（ａ）はインバータ２に入力される直流入力電圧を示す。図１６の（ｂ）は、インバータ２の出力電圧すなわち主変圧器３１の一次側電圧の波形を示す。図１６の（ｃ）は主変圧器３１の二次側の高周波電圧の波形を示す。
特開2000-294391号公報

このような高周波点灯装置においては、均流回路６０１が複数の変圧器を含むものであるため、その大きさが大きくなっている。
また、従来の高周波交流点灯装置では、全体の寸法と価格から言えば主変圧器３１の占める割合が一番大きいので、主変圧器３１の小型化も望まれている。
また、蛍光灯とその周りのシャーシなどとの間に浮遊容量が存在するため、数十ｋＨｚの高周波交流電源で蛍光灯を点灯すれば、高周波電流が浮遊容量を通ってシャーシに流れ、点灯中の効率が低下するという問題がある。

本発明は、小さな均流回路を用いることができ、効率よく蛍光灯を点灯でき、全体として小型にできる蛍光灯の点灯装置を提供することを目的とする。

本発明の蛍光灯の点灯装置は、直流入力に対して所定の周波数(f)で極性切り替えを行うことにより、前記所定の周波数(f)の低周波駆動電圧を出力する極性切換回路と、前記極性切換回路の出力回線に一端が接続された複数の蛍光灯と、前記複数の蛍光灯の他端にそれぞれ接続され、各蛍光灯に等しい電流を流すための、トランジスタを含む定電流回路からなる均流回路とを備えることを特徴とする。

この蛍光灯の点灯装置であれば、均流回路がトランジスタを含む定電流回路からなるため、均流回路を小型にすることができる。したがって、高周波交流点灯装置の全体の小型化を図ることができる。
前記均流回路はトランジスタを含む定電流回路からなるため、蛍光灯の駆動周波数が従来のように高い場合には、損失が大きく、発熱量が増える傾向にある。そのため、前記極性切換回路の周波数(f)は、できるだけ低く、０Ｈｚを超え、１０ｋＨｚ以下とすることが好ましい。０Ｈｚを超え、１ｋＨｚ以下とすればさらに好ましい。

このように、極性切換回路の周波数(f)を従来よりも低くすることによって、蛍光灯の点灯装置は、蛍光灯若しくはその配線とシャーシ（接地電位）との間の浮遊容量の影響を受けることが少なくなる。このため蛍光灯を、表示装置のシャーシに直付けすることができ、配線を長く引き延ばすこともできる。蛍光灯をシャーシに直付けすることにより、表示装置の厚みを薄くすることができる。配線を長く引き延ばすことができれば、大きな画面の表示装置を容易に製作することができる。

なお、従来から蛍光灯の直流（０Ｈｚ）点灯が試みられている。直流点灯すれば、浮遊容量の影響はなくなる。ところが、蛍光灯の直流点灯をすると、蛍光灯の水銀が電界により移動して、陽極方向が時間とともに暗くなる「暗端現象」が発生する。また、一方のみ電極が摩耗する「スパッター現象」も発生する。このため、画面輝度を均一にすることができない。

そこで、本発明は、前記のように低周波点灯とすることにより、直流点灯の利点と従来の高周波点灯の利点とを兼ね備えた蛍光灯の点灯装置を提供することができる。
前記極性切換回路の周波数は、蛍光灯の点灯始動時の周波数(f1)のほうが、点灯中の周波数(f)よりも高く設定されるようにすれば、蛍光灯の点灯始動が容易になる。なぜなら、低周波数(f)で点灯始動すると、特に外気温の低い場合、点灯始動が難しくなることがある。そこで、点灯始動時だけ高い周波数(f1)で蛍光灯を始動すれば、低温時でも簡単に点灯始動できるようになる。点灯始動後は、低周波数(f)に切り替えることにより、浮遊容量の影響を受けることのない蛍光灯の点灯装置とすることができる。

周波数を前記所定の周波数(f)よりも高くなるように制御する時間(T)は、蛍光灯の点灯始動に必要な時間とすればよい。外気温条件などに応じて設定することが望ましい。例えば１秒〜１０秒である。
また、周波数(f)を変えるのでなく、低周波駆動電圧に、より高い周波数(f2)の高周波電圧を重畳するという構成を採用してもよい。すなわち、蛍光灯に前記所定の周波数(f)よりも高い周波数(f2)の高周波電圧を前記低周波駆動電圧に重畳するための高周波電圧重畳回路をさらに設ける。

この構成であれば、蛍光灯を点灯始動するときは、高周波電圧重畳回路により重畳された高周波電圧を利用して点灯始動する。点灯始動後は、極性切換回路から出力される低周波駆動電圧を用いて点灯を続けることができる。この点灯中も、高周波電圧重畳回路により重畳された高周波電流は流れ続けるが、高周波電圧の振幅を、低周波駆動電圧の振幅よりも小さく設定しておけば、蛍光灯若しくはその配線とシャーシとの間の浮遊容量の影響を受けることも少ないので問題ない。もちろん点灯中、高周波電圧重畳回路をオフにして高周波電流を流さないようにしてもよい。

前記高周波電圧重畳回路として、一次側に高周波電源が接続され、二次側から高周波電圧を取り出すことのできる高周波重畳トランスを用いてもよい。高周波重畳トランスを用いれば、蛍光灯と高周波電源との間を簡単に絶縁できるメリットもある。
前記高周波重畳トランスの二次側巻線には中間タップが設けられ、前記極性切換回路の出力回線は、この中間タップに接続され、前記複数の蛍光灯が２つのグループに分割され、前記二次側巻線の両端に、各グループに属する蛍光灯の一端がそれぞれ接続されている構成であってもよい。こうすれば、高周波重畳トランスをさらに小さくすることができる。

また、前記高周波重畳トランスの二次側巻線は、１つのキャパシタを通して前記極性切換回路の一方の出力回線に接続され、他のキャパシタを通して前記極性切換回路の他方の出力回線に接続されている構成であってもよい。こうすれば、高周波重畳トランスを小さくすることができ、また蛍光灯の両端から同相の低周波駆動電圧を用いてバランス点灯することができるので輝度ムラを一層解消することができる。

前記極性切換回路と前記複数の蛍光灯との間に、直列に接続されたインダクタと並列に接続されたキャパシタとを有するＬＣ共振回路を接続してもよい。これにより、低周波駆動電圧から、高周波電圧を自励式で作り出すことができる。
前記直流入力を生成するための直流電源回路は、交流電圧を変換するための主変圧器と、当該主変圧器の出力を整流する整流回路とを有するものであってもよい。この主変圧器の巻数比を設定することにより、蛍光灯の点灯に必要な所望の直流電圧を得ることができる。

前記整流回路を、倍圧整流回路とすれば、倍圧整流回路で電圧を上げることができるので、主変圧器に対する昇圧比の負担を下げることができる。したがって、主変圧器の巻数比を下げることができ、主変圧器の小型化に有利となる。
前記主変圧器に供給される交流電圧は、直流から所定周波数の高周波出力を得るインバータによって生成することが好ましい。これによって、インバータによって生成される高周波の周波数を、主変圧器の変換効率向上に有利な高い周波数とすることができる。一般に変圧器は周波数が高いほど変換効率が向上するので、これで主変圧器の巻数が少なくてもよくなり、主変圧器を十分小型にできる。

図１５に示した従来の高周波交流点灯装置では、インバータの周波数を上げれば、主変圧器を小さくできるのでよいが、周波数が高くなると、蛍光灯とシャーシとの間の浮遊容量の影響が大きくなってくる。浮遊容量が大きくなると、配線距離を長くできなくなり、機器内の蛍光灯の配置に制約を受ける。また無効電流が大きくなり、蛍光灯の照度が低下し、画面輝度を均一にすることが難しくなる。

このように、従来ではインバータの周波数を、主変圧器に都合がよいような周波数まで上げることができなかった。
ところが本発明では、インバータからの高周波出力は、整流回路によっていったん直流化され、極性切換回路を介して蛍光灯に供給される。すなわち、インバータの周波数と、蛍光灯の駆動周波数とを、別々に設定することができる。したがって、インバータの周波数を主変圧器の変換効率向上に有利な十分高い周波数とすることができる。このため、主変圧器の小型化が容易になるとともに、蛍光灯の駆動周波数ｆを、前述のように低くすることができるので、蛍光灯やその配線は、浮遊容量の影響を受けることがなくなる。

本発明における上述の、又はさらに他の利点、特徴及び効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の蛍光灯の点灯装置の回路図である。 図１の点灯装置の各部の波形を示すグラフである。 蛍光灯の点灯始動時だけ速めの周波数ｆ１に設定し、点灯してから遅い周波数ｆに切り替える様子を示すグラフである。 蛍光灯の点灯始動時だけ速めの周波数ｆ１に設定し、点灯してから遅い周波数ｆに切り替える様子を示すグラフである。 極性切換回路５と複数の冷陰極管７１・・７ｎとの間に高周波電圧重畳回路が設けられた、本発明の蛍光灯の点灯装置の回路図である。 極性切換回路５の出力電圧波形を示す波形図である。 高周波電圧重畳回路によって高周波電圧が重畳された後の出力電圧波形を示す波形図である。 ２つのトランジスタＱ１，Ｑ２を高周波電源９の具体的回路図である。 変形例に係る高周波電圧重畳回路を備えた、本発明の蛍光灯の点灯装置の回路図である。 さらに他の変形例に係る高周波電圧重畳回路を備えた、本発明の蛍光灯の点灯装置の回路図である。 自励式の高周波電源重畳回路を用いた蛍光灯の点灯装置の回路図である。 極性切換回路５の出力電圧波形を示す図である。 高周波電圧が重畳された後の出力電圧波形を示す図である。 主変圧器３を省略したトランスレス点灯装置の要部回路図である。 インバータ回路２及び主変圧器３を省略して、この点灯装置が組み込まれる機器１０のインバータ回路及び変圧器を流用する構成を示す要部回路図である。 均流回路の他の例を示す回路図である。 従来の高周波交流点灯装置を示す回路図である。 図１５の高周波点灯装置の各部の波形を示すグラフである。

符号の説明

１，１′ 高周波電圧重畳回路
２ インバータ
３ 主変圧器
４ 倍圧整流回路
５ 極性切換回路
６ 均流回路
６１・・６ｎ 定電流回路
７１・・７ｎ 冷陰極管
８ シャーシ
９ 高周波電源
１０ 機器
１２ 電圧重畳トランス
５１ 制御回路

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の蛍光灯の点灯装置の回路図である。
この点灯装置は、直流入力を交流に変換するインバータ２と、インバータ２からの交流電圧を昇圧する主変圧器３と、主変圧器３から出力された交流電圧を倍圧整流する倍圧整流回路４と、整流された直流電圧の極性切り替えを行う極性切換回路５と、極性切換回路５の出力回線(e),(f)に対してそれぞれ接続された複数（ｎ本）の冷陰極管７１・・７ｎと、前記複数の冷陰極管７１・・７ｎの他端に接続され、各冷陰極管７１・・７ｎに等しい電流を流すための均流回路６とを備えている。

この装置の動作説明をする。まず直流入力を、インバータ２に含まれるスイッチングトランジスタの切換えにより主変圧器３に最適な交流周波数に変換する。この「主変圧器３に最適な交流周波数」とは、主変圧器３として十分な変換効率が得られる周波数のことであり、通常は数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚである。周波数がこの範囲より低すぎると、主変圧器３を大きくする必要があり、装置全体が大きく重くなる。周波数がこの範囲よりも高いと、主変圧器３内部で発生する並列容量の影響が大きくなり、共振が発生して変換効率が低下する。

次に、所定の巻き数と巻き数比を持つ主変圧器３によって、前記交流電圧を所定の昇圧比で昇圧する。さらに、倍圧整流回路４によって整流と昇圧とを行う。これによって、冷陰極管７１・・７ｎの点灯に必要な直流電圧を得ることができる。なお「冷陰極管７１・・７ｎの点灯に必要な直流電圧」とは、１０００Ｖ〜２０００Ｖ程度である。
この直流電圧を、極性切換回路５のスイッチングトランジスタのオンオフにより、交流に変換する。このスイッチングトランジスタのオンオフを制御するのは、制御回路５１である。制御回路５１は各スイッチングトランジスタのゲートにオンオフ信号を供給することにより、各スイッチングトランジスタのオンオフを制御する。

オンオフ信号の周波数ｆの範囲は、０Ｈｚを超え、２０ｋＨｚ以下であればよい。できれば、０Ｈｚを超え１０ｋＨｚ以下がよく、さらに好ましくは、０Ｈｚを超え１ｋＨｚ以下がよい。
均流回路６は、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に流れる電流を利用して定電流を得る電子回路（定電流回路という）６１・・６ｎを、冷陰極管７１・・７ｎの数に応じて備えている。各冷陰極管７１・・７ｎと各定電流回路６１・・６ｎとは、それぞれ直列に接続されている。この冷陰極管７１・・７ｎと定電流回路６１・・６ｎとの直列回路（冷陰極管７１・・７ｎの本数だけある）が、極性切換回路５の２本の出力回線(e),(f)に対して接続されている。

各定電流回路６１・・６ｎのトランジスタは、図１に示すように、ｎｐｎ型とｐｎｐ型とが並列に接続されている。ｎｐｎ型について説明すれば、エミッタ・接地間に抵抗Ｒが接続されている。各トランジスタのベースは互いに共通に接続されている。この共通ベース電圧をＶｂと表記する。抵抗Ｒの両端電圧は電圧Ｖｂにほぼ等しく、電圧Ｖｂは各トランジスタで共通であるから、抵抗Ｒの両端電圧は、各定電流回路６１・・６ｎでほぼ等しくなる。このため各定電流回路６１・・６ｎを一方向（ｎｐｎ型トランジスタのコレクタからエミッタ方向）に流れる電流がほぼ等しくなり、定電流が得られる。逆方向（ｐｎｐ型トランジスタのエミッタからコレクタ方向）に流れる電流も、ｐｎｐ型のトランジスタの同様の作用により、均一化され、定電流が得られる。

このように、トランジスタを含む定電流回路６１・・６ｎを用いて定電流を実現しているので、従来のように複数の変圧器を利用した均流回路６０１に比べて小型化・軽量化が可能となる。
図２は、図１の点灯装置の各部の波形を示すグラフである。
図２の（ａ）はインバータ２に入力される直流入力電圧を示す。図２の（ｂ）は、インバータ２の出力電圧すなわち主変圧器の一次側電圧の波形である。図２の（ｃ）は主変圧器３の二次側電圧の波形である。主変圧器３の二次側電圧は、主変圧器３の一次側電圧に対して、主変圧器３の巻き数比に応じて昇圧されている。図２の（ｄ）は、倍圧整流回路４の出力波形である。この出力電圧は主変圧器３の二次側電圧よりもさらに上昇していると同時に、脈流に整流されている。図２の（ｅ）は、極性切換回路５の出力波形を示す。極性切換回路５によって、脈流に整流された直流出力が交互に正負になるように切換えられる。この切り替えられた出力電流が、均流回路６を通って各冷陰極管７１・・７ｎに供給される。

なお、極性切換回路５の切換周波数を点灯始動時だけ速くするという設定をすることが好ましいので、このことについて説明する。前記では、極性切換回路５の切換周波数ｆの範囲は、０Ｈｚを超え、２０ｋＨｚ以下と述べたが、点灯始動時だけさらに速めの周波数ｆ１（ｆ１≧ｆ）に設定し、点灯してからは、前記０Ｈｚを超え２０ｋＨｚの範囲内で、遅い周波数ｆに切り替えることとしてもよい。

図２の（ｅ）に、制御回路５１のオンオフ周波数を、点灯始動時だけ速めの周波数ｆ１に設定し、点灯してからは遅い周波数ｆに切り替える例を示している。
図３は、時間と周波数の関係を示すグラフであり、点灯始動時だけ速めの周波数ｆ１に設定し、所定時間Ｔ経過後、遅い周波数ｆに切り替えている。例えば、点灯始動時はｆ１＝１ｋＨｚとし、点灯後はそれより遅いｆ＝１２０Ｈｚとする。所定時間Ｔは、外気温に応じて設定するが、常温では約１秒から１０秒の間に設定される。点灯始動しにくい低温環境で用いる場合は長めに設定し、高温環境で用いる場合は短めに設定する。

また、図４のように点灯始動時だけ速めの周波数ｆ１に設定し、点灯始動から所定時間Ｔの経過とともに、徐々に周波数ｆ１を下げて周波数ｆに収束するようにしてもよい。所定時間Ｔの設定範囲は、図３のケースとほぼ同様である。
このように極性切換回路５の切換周波数を点灯始動時だけ速くすると、冷陰極管７１・・７ｎ及び冷陰極管７１・・７ｎにつながる配線と、冷陰極管７１・・７ｎを支持するシャーシ８との間の浮遊容量を利用して、冷陰極管７１・・７ｎの点灯始動がしやすくなる。特に低温時の始動に有利となる。

以上のような本発明の点灯装置の構成によって、複数の冷陰極管７１・・７ｎを、周波数ｆで低周波点灯することができる。
ここで「低周波点灯」とは、直流を、極性切換回路５によって従来よりも低い周波数ｆで切換えながら、点灯するという意味である。低周波数ｆの範囲は、前述したように、０Ｈｚを超え、２０ｋＨｚ以下である。好ましくは０Ｈｚを超え１０ｋＨｚ以下、さらに好ましくは０Ｈｚを超え１ｋＨｚ以下である。

従来では、インバータ２によって冷陰極管７１・・７ｎに数十ｋＨｚの高周波電流を流して点灯していたのと比較して、このように低い周波数ｆの電流で冷陰極管７１・・７ｎを点灯することにより、冷陰極管７１・・７ｎ及びそれにつながる配線とシャーシ８との間に発生する浮遊容量の影響を低減することができ、画面輝度の均一性を理想に近いものとすることができる。この画面輝度の均一性を保つ効果は、極性切換回路５の切換周波数ｆが低いほど有利となる。

また、主変圧器３は、極性切換回路５の切換周波数ｆとは関係なく、高周波で駆動することができるので、主変圧器３の寸法を小さくできる。
したがって、本点灯装置を液晶表示装置などのバックライト用に用いれば、点灯装置全体を小さくできる。また低周波を用いて冷陰極管を点灯することにより、浮遊容量の影響を低減できるので、冷陰極管と、それを支えるシャーシとを無限に近づけることができる。従って、液晶表示装置の厚さを薄くすることができる。

次に、前記低周波数ｆよりも高い周波数ｆ２の高周波電圧を、前記低周波駆動電圧に重畳するための高周波電圧重畳回路が設けられた回路例を説明する。
この周波数ｆ２の電圧を重畳する場合、点灯始動時だけでなく、点灯中の全時間にわたって、周波数ｆの電圧に周波数ｆ２の電圧を重畳する。
図５は、極性切換回路５と複数の冷陰極管７１・・７ｎとの間にインダクタＬ１、キャパシタＣ１、高周波電源９及び電圧重畳トランス１２が設けられた蛍光灯の点灯装置の回路図である。これらのインダクタＬ１、キャパシタＣ１、高周波電源９及び電圧重畳トランス１２によって、高周波電圧重畳回路１を構成する。

インダクタＬ１は、極性切換回路５と冷陰極管７１・・７ｎとの間に直列に接続され、重畳された高周波電流が極性切換回路５に逆流するのを防止する。キャパシタＣ１は低周波駆動電圧の短絡を防止するために設けられる。電圧重畳トランス１２は一次側巻線Ｔ１，二次側巻線Ｔ２からなり、一次側巻線Ｔ１には高周波電源９が接続されている。この高周波電源９の周波数を「ｆ２」と書く。周波数をｆ２は、前記低周波数ｆの５〜５０倍程度に設定するとよい。例えば、ｆ＝１００Ｈｚであれば、ｆ２＝５００Ｈｚ〜５ｋＨｚである。

図６Ａは、極性切換回路５の出力電圧波形を示す。この波形は、図２の（ｅ）と同じものであるが、脈流を省略して描いている。図６Ｂは高周波電圧重畳回路１によって周波数ｆ２の高周波電圧が重畳された出力電圧波形を示す。
ここで、振幅の関係について説明する。極性切換回路５の出力電圧の振幅を”ａ”、周波数ｆ２の高周波電圧の振幅を”ｂ”とすると、ｂはａの０．１〜０．５倍程度であることが望ましい。０．１倍よりも低ければ、高周波ｆ２を重畳する効果が薄くなり、低周波ｆのみで始動したのと変わらなくなる。０．５倍よりも高ければ、浮遊容量の影響を受けて点灯中の電力損失が大きくなる。

このように極性切換回路５の出力電圧波形に周波数ｆ２の高周波電圧が重畳されているので、冷陰極管７１・・７ｎの点灯始動にこの高周波電圧を利用して点灯始動を容易に行うことができる。特に低温時の点灯始動に有効である。
また、周波数ｆ２の高周波電圧の振幅”ｂ”を調節することで、点灯中の冷陰極管７１・・７ｎの明るさを制御できる。”ｂ”が大きいほど明るくすることができ、”ｂ”が小さいほど暗くすることができる。

また、周波数ｆ２の値を選択することによって点灯中の冷陰極管７１・・７ｎの明るさを調節することができる。すなわち、電圧重畳トランス１２の二次側巻線Ｔ２の漏れ磁界(leakage magbetic flux)がある場合、周波数ｆ２を高くすれば冷陰極管７１・・７ｎを暗くすることができ、周波数ｆ２を低くすれば冷陰極管７１・・７ｎを明るくすることができる。逆に二次側巻線Ｔ２の漏れ磁界がない場合、周波数ｆ２を高くすれば冷陰極管７１・・７ｎを明るくすることができ、周波数ｆ２を低くすれば冷陰極管７１・・７ｎを暗くすることができる。

図７は、いままで説明した高周波電源９の具体的回路図である。高周波電源９は、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２を直列に接続した回路であり、トランジスタＱ１，Ｑ２のベースに、周波数ｆ２で高電圧／低電圧を交互に出力する交流スイッチング回路１１を接続している。交流スイッチング回路１１が高電圧を出力しているときはトランジスタＱ１がオンになり、電源Ｆから、キャパシタＣ３を通して一次側巻線Ｔ１に電流が充電される。交流スイッチング回路１１が低電圧を出力しているときはトランジスタＱ２がオンになり、一次側巻線Ｔ１に充電された電流は、キャパシタＣ３を放電する。このようにして、一次側巻線Ｔ１に高周波電流を流すことができる。

次に高周波電圧重畳回路１の変形例を、図８、図９を用いて説明する。
図８では、電圧重畳トランス１２としてタップ付の二次側巻線Ｔ２を有するトランスを使い、極性切換回路５の出力回線(e)をこのタップに接続している。複数の冷陰極管を２つのグループに分けて、各グループ内で冷陰極管を並列接続し、冷陰極管の接続端を、二次側巻線Ｔ２の両端部(g),(h)にそれぞれ接続した回路構成を示す図である。１つのグループに属する冷陰極管を７１，７２・・・と表示し、他のグループに属する冷陰極管を８１，８２・・・と表示している。電圧重畳トランス１２の一次側巻線Ｔ１には、図５と同様、高周波電源９が接続されている。この高周波電源９の周波数ｆ２は、前記低周波数ｆの５〜５０倍程度に設定される。

この回路によれば、極性切換回路５から出力された低周波電圧はタップから分かれて二次側巻線Ｔ２の両端部(g),(h)から各グループに出て行き、各グループの冷陰極管を点灯駆動する。極性切換回路５から出力された低周波電圧は二次側巻線Ｔ２の両端部(g),(h)において同位相である。また高周波電源９から出力された高周波電圧は、二次側巻線Ｔ２の両端から、各グループの冷陰極管を逆位相で点灯始動する。つまり、高周波電源９から出力された高周波電圧は、二次側巻線Ｔ２の両端部(g),(h)において逆位相である。この回路によれば、図５の回路にあるようなキャパシタＣ１は不要になる。またセンタータップを有する二次側巻線Ｔ２を用いるので、直流電流によるコアの偏磁が相殺される。よってコアの飽和が少なくなり、コアの小さな小型のトランスを用いることができる。

図９は、極性切換回路５の出力線路に、互いに直列に接続されたキャパシタＣ１，Ｃ２をつないで、キャパシタＣ１，Ｃ２の中間接続点(i)に電圧重畳トランス１２をつなぎ、電圧重畳トランス１２から、キャパシタＣ１，Ｃ２を通して、冷陰極管７１・・７ｎに点灯始動用高周波電圧を供給する回路例を示している。
この回路によれば、高周波電源９から出力された高周波電圧は、二次側巻線Ｔ２から、キャパシタＣ１，Ｃ２を通して各冷陰極管７１・・７ｎを点灯始動する。キャパシタＣ１，Ｃ２の値は、互いに等しくてもよく（Ｃ１＝Ｃ２）、異なっていてもよい（Ｃ１≠Ｃ２）。また、キャパシタＣ１，Ｃ２の何れかがなくてもよい。つまりＣ１が短絡されているもの、又はＣ２が短絡されているものであってもよい。

この回路では、特にキャパシタＣ１，Ｃ２の値が接近している場合、極性切換回路５の出力側の両線路(e),(h)にそれぞれ高周波電圧が現れ、これらの高周波電圧はほぼ同じ電位、同じ位相を持つ。つまり、各冷陰極管の両端から、ほぼ同じ電位、同じ位相の高周波電圧を印加することができ、これらの高周波電流は、冷陰極管７１・・７ｎやそれにつながる配線を介してすべてシャーシ８に流れることになる。従って、冷陰極管７１・・７ｎの管内に発生するおそれのある輝度ムラを解消することができる。また、小さなコアを有する小型のトランスを用いることができる。

次に、本発明の点灯装置の他の回路例を説明する。いままでの図５〜図９で説明した高周波電圧重畳回路１は、高周波電源９を用いた他励式の回路であった。しかし、キャパシタＣとインダクタＬとの共振回路を極性切換回路５の出力側の両線路(e),(f)に設けて、高周波電圧を発振させる自励式の回路を採用することもできる。
図１０は、自励式の高周波電圧重畳回路１′を用いた蛍光灯の点灯装置の回路図である。

極性切換回路５と冷陰極管７１・・７ｎとの間に直列にインダクタＬを接続し、接地に対して並列にキャパシタＣを接続している。インダクタＬとキャパシタＣで発振させるのであるから、ＬとＣとの関係は、２πｆ２＝１／√（ＬＣ）を満たしているようにする。
図１１Ａは、ＬＣ共振回路が存在しない場合の極性切換回路５の出力電圧波形を示す。この波形は、図６Ａと同じものである。図１１Ｂは、ＬＣ共振回路により高周波電圧が重畳された出力電圧波形を示す。ＬＣ共振回路により、低周波の出力波形が負から正に、又は正から負に切り替わった時点で発振出力が現れ、徐々に減衰している。

このように極性切換回路５の出力電圧波形には、高周波電圧が重畳されるので、冷陰極管７１・・７ｎの点灯始動にこの高周波電圧を利用して点灯始動を容易に行うことができる。
なお、前記キャパシタＣは冷陰極管７１・・７ｎ及び配線とシャーシ８との間の浮遊容量で構成してもよい。

以下、蛍光灯の点灯装置の回路変形例を説明する。
図１２は、主変圧器３を省略したトランスレス点灯装置の要部回路図である。この回路では、直流入力に対して、コイルとトランジスタとを用いた共振回路２′により直接、交流電圧を得ている。共振回路で得られる交流電圧は、直流入力に対して１０倍程度、例えば２４０Ｖ、周波数は２００ｋＨｚである。この交流電圧を、倍圧整流回路４に通すことにより、所定電圧、例えば１５００Ｖの直流電圧を得ている。倍圧整流回路４よりも後段の構成は、図１〜図１０に示したものと同じである。

この構成により、主変圧器３をなくすことができるので、点灯装置をさらに小型にできる。
図１３は、インバータ回路２及び主変圧器３を省略して、この点灯装置が組み込まれる機器（例えばテレビジョン受像機）１０のインバータ回路２及び主変圧器３を流用する構成を示す要部回路図である。機器１０の電源変圧器の二次側巻き線から、交流電圧を得て、それを倍圧整流回路４に通して、昇圧・整流している。この構成により、冷陰極管７１・・７ｎ専用のインバータ２と変圧器とが不要になるので、機器全体を小型化できる。

図１４は、均流回路の他の例を示す回路図である。この均流回路では、定電流を一方向に流す回路６ａと他方向に流す回路６ｂとが互いに分離され、冷陰極管の両側に設置されている。各定電流回路６ａ，６ｂの動作は、図１を用いて説明したのと同様である。この均流回路によれば、全てｎｐｎ型のトランジスタが使えるので、コスト面で有利になる。
いままで本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、前記実施の形態に限られるものでないことはもちろんである。例えば、主変圧器３の出力に対して、倍圧整流回路４によって整流と昇圧とを行っていた。しかし、昇圧と整流を切り離して、昇圧は主変圧器で行い、整流は倍圧でない単なる整流回路で行ってもよい。また、均流回路の回路例は図１、図１４に示されたものに限られず、トランジスタを用いた任意の定電流回路を用いてもよい。また、本発明は、前記実施の形態で用いた冷陰極管に限られず、蛍光灯一般に適用できるものである。

Claims (11)

1. 直流入力に対して所定の周波数(f)で極性切り替えを行うことにより、前記所定の周波数(f)の低周波駆動電圧を出力する極性切換回路と、
   前記極性切換回路の出力回線に一端が接続された複数の蛍光灯と、
   前記複数の蛍光灯の他端にそれぞれ接続され、各蛍光灯に等しい電流を流すための、トランジスタを含む定電流回路からなる均流回路とを備える蛍光灯の点灯装置。
2. 前記極性切換回路の周波数(f)は、０Ｈｚを超え、１０ｋＨｚ以下の周波数である請求項１記載の蛍光灯の点灯装置。
3. 前記極性切換回路の周波数(f)は、０Ｈｚを超え、１ｋＨｚ以下の周波数である請求項２記載の蛍光灯の点灯装置。
4. 前記極性切換回路の周波数(f)を制御する制御回路をさらに有し、
   当該制御回路は、蛍光灯の点灯始動時における周波数を、前記所定の周波数(f)よりも高くなるように制御する請求項１記載の蛍光灯の点灯装置。
5. 前記制御回路が、前記周波数を前記所定の周波数(f)よりも高くなるように制御する時間(T)は、１秒〜１０秒である請求項４記載の蛍光灯の点灯装置。
6. 前記周波数(f)の低周波駆動電圧に、前記所定の周波数(f)よりも高い周波数(f2)の高周波電圧を重畳するための高周波電圧重畳回路がさらに設けられている請求項１記載の蛍光灯の点灯装置。
7. 前記高周波電圧重畳回路は、一次側に周波数(f2)の高周波電源が接続され、二次側から高周波電圧を取り出すことのできる高周波重畳トランスを含む請求項６記載の蛍光灯の点灯装置。
8. 前記高周波重畳トランスの二次側巻線には中間タップが設けられ、前記極性切換回路の出力回線は、この中間タップに接続され、前記複数の蛍光灯が２つのグループに分割され、前記二次側巻線の両端に、各グループに属する蛍光灯の一端がそれぞれ接続されている請求項７記載の蛍光灯の点灯装置。
9. 前記高周波重畳トランスの二次側巻線は、１つのキャパシタを通して前記極性切換回路の一方の出力回線に接続され、他のキャパシタを通して前記極性切換回路の他方の出力回線に接続されている請求項７記載の蛍光灯の点灯装置。
10. 前記極性切換回路と前記複数の蛍光灯との間に、直列に接続されたインダクタと並列に接続されたキャパシタとを有するＬＣ共振回路が接続され、当該ＬＣ共振回路の共振周波数は、前記所定の周波数(f)よりも高い周波数である請求項１記載の蛍光灯の点灯装置。
11. 前記直流入力を生成するための直流電源回路をさらに備え、
    当該直流電源回路は、交流電圧を変換するための主変圧器と、当該主変圧器の出力を整流する倍圧整流回路とを有し、前記主変圧器に供給される交流電圧は、直流から高周波出力を得るためのインバータによって生成される請求項１記載の蛍光灯の点灯装置。

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