KR101181142B1 - 희가스 형광 램프 점등 장치 - Google Patents

Abstract

버스트(burst) 조광(調光)을 했을 경우의 희가스 형광 램프 축방향 휘도 분포의 균일성을 유지하고, 또 깜박거림을 억제하는 것이다.

밝기 제어 신호가 온으로 되면 교류 변환 회로(2a)는, 직류 전원(2b)으로부터의 직류 전압을 고주파 전압으로 변환하고, 희가스 형광 램프(1)에 인가해 점등시키고, 밝기 제어 신호가 오프 되면 고주파 전압의 출력을 정지한다. 이 온 기간과 오프 기간의 시간 비율의 제어에 의해 램프(1)를 조광한다. 램프(1)를 점등시킬 때, 반전 전류가 교류 변환 회로부(2a)로부터 직류 전원(2b)으로 흐른다. 차단 회로(4)는, 제어 회로(3)가 출력하는 반전 전류 제어 신호가 오프인 경우, 상기 반전 전류를 저지한다. 반전 전류를 저지함으로써, 방전에 의해 램프에 축적된 전하를 유지할 수 있고, 발광의 지연을 단축할 수 있다. 이 때문에, 휘도 분포의 균일성의 악화, 밝기의 깜박거림 등을 개선할 수 있다.

Description

희가스 형광 램프 점등 장치{LIGHTING APPARATUS FOR RARE GAS FLUORESCENT LAMP}

본 발명은, 액정 디스플레이 패널의 백 라이트, 조명 등에 이용되는 희가스 형광 램프 점등 장치에 관한 것이다.

액정 디스플레이 패널의 백 라이트 광원이나 조명용 램프에는, 냉음극 형광 램프나, 열음극 형광 램프가 많이 이용되고 있다. 이들 램프는, 내부에 미량의 수은이 봉입되어 있고, 방전에 의해 여기된 수은으로부터 발생되는 자외선에 의해 형광체를 발광시키는 것으로서, 고휘도이고 효율적인 발광을 얻을 수 있는 점에서 우수하다.

그러나, 환경 오염의 방지의 관점으로부터, 수은을 포함하지 않는 새로운 광원이 바람직하다. 수은을 포함하지 않는 형광 램프로서는, 유리관의 외면에 띠 형상의 복수 개의 전극을 배치하고, 이들의 전극에, 예를 들면, 승압 트랜스로 승압된 고주파의 고전압을 인가하여 점등하는 희가스 형광 램프가 제안되고 있다. 이러한 희가스 형광 램프에는, 예를 들면 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이, 유리관 단부의 내부에 도전성 물질을 도포하는 등, 희가스 형광 램프의 시동을 보조하기 위 한 용이 시동 부위가 형성되어 있다.

또, 고주파의 고전압을 인가하여 점등하는 외부 전극형 희가스 형광 램프에서는, 특허 문헌 2에 나타낸 바와 같이, 전극에 인가되는 램프 전압 파형은, 정현파 전압이 아니라, 사각파 전압과 같이 급격한 전압 변화를 포함하는 전압을 인가함으로써 발광 효율이 높아진다.

도 14는, 종래의 희가스 형광 램프에 관련되는 점등 장치 및 램프의 등가 회로를 나타낸다.

동 도면에 나타낸 점등 장치(2)는, 직류 전원(2b), 교류 변환 회로(2a), 승압 트랜스(2c)로 구성된다.

교류 변환 회로(2a)는, 발진 회로(2d), 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4), 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성된다. 스위칭 소자(Q1~Q4)는 H형으로 접속되어 풀 브리지 회로를 구성한다. 다이오드(D1~D4)는, 스위칭 소자(Q1~Q4)의 기생 다이오드, 또는 별도로 부가한 것으로서, 스위칭 소자(Q1~Q4)에 대해 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위로부터 고전위의 방향을 순방향으로 한다.

발진 회로(2d)로부터의 출력 신호(S1)는, 스위칭 소자(Q1)와, 그 대각으로 위치하는 Q4로 입력되고, 출력 신호(S2)는, 스위칭 소자(Q2)와, 그에 대각으로 위치하는 Q3으로 입력된다. 출력 신호(S1, S2)는, 고주파 펄스 신호이고, 위상을 서로 반주기 슬라이드시켜 출력된다.

스위칭 소자(Q1~Q4)는, 출력 신호(S1, S2)에 따라 온, 오프 동작을 행한다. 직류 전원(2b)로부터의 직류 전압은, 교류 변환 회로부(2a)의 풀 브리지 회로에 입 력되어, 주파수가 예를 들면 50㎑ 정도의 고주파 전압으로 변환된다. 이 고주파 전압은 승압 트랜스(2c)로 고전압으로 변환되어, 램프(1)에 공급된다.

램프(1)의 등가 회로는, 부유 용량(Cs), 유리의 정전 용량(Cg), 방전 공간의 정전 용량(Cd), 방전 임피던스(P)로 구성된다. 유리의 정전 용량(Cg)과 방전 임피던스(P)는 직렬로 접속되고, 방전 공간의 정전 용량(Cd)은 방전 임피던스(P)와 병렬로 접속된다. 부유 용량(Cs)은, 직렬 접속된 유리의 정전 용량(Cg)과 방전 임피던스(P)에 대해 병렬로 접속된다. 방전 임피던스(P)는 크기가 주기적으로 변화하는, 저항 성분과 용량 성분의 합성 임피던스라고 생각된다.

도 15는, 도 14에 나타낸 점등 장치에서의 발진 회로(2d)의 출력 신호(S1, S2), 직류 전원(2b)의 출력 전류 파형, 램프 전류 파형, 램프 전압 파형을 나타낸 것으로서, (a)는 발진 회로(2d)의 출력 신호, (b)는 직류 전원(2b)의 출력 전류 파형, (c)는 램프 전류 파형, (d)는 램프 전압 파형이다.

시각 t1에서 발진 회로 출력 신호(S1)가 온으로 되면, 램프 전압의 극성이 반전하여, 램프 전압이 급격하게 변화함으로써 방전이 발생한다. 램프(1)에는 펄스적인 램프 전류가 흐르고, 승압 트랜스(2c)의 1차측에서는, 그에 관한 「제1 펄스 전류」가 직류 전원(2b)으로부터 교류 변환 회로부(2a)에 흐른다.

시각 t2에서 램프 전류는 0이 되고, t2~t4 사이는, t1~t2의 역방향의 펄스 전류가 흐른다. 이 반대 방향의 펄스 전류는, 램프의 용량 성분, 승압 트랜스(2c)의 누설 인덕턴스 성분 등에 의한 공진 전류이다. 승압 트랜스(2c)의 1차측에서는 그에 관한「반전 전류」가 교류 변환 회로부(2a)로부터 직류 전원(2b)으로 흐른다.

발진 회로(2d)의 출력 신호(S1)는, t2~t4 사이의 t3에서 오프된다. t2~t3 사이는, 스위칭 소자(Q1, Q4)가 온되어 있으므로, 반전 전류는, 승압 트랜스(2c)로부터, 스위칭 소자(Q1), 직류 전원, 스위칭 소자(Q4), 승압 트랜스(2c)로의 주회(周回) 경로를 흐른다. t3~t4의 사이는, 스위칭 소자(Q1, Q4)가 오프이므로, 반전 전류는, 승압 트랜스(2c)로부터, 다이오드(D1), 직류 전원, 다이오드(D4), 승압 트랜스(2c)로의 주회 경로를 흐른다. t4로부터는, 정방향의 공진 전류가 흐르려고 하지만, 스위칭그 소자(Q1, Q4)는 오프이고, 그 방향의 전류를 저지하도록 작용하기 때문에, 공진 전류는 정지한다. 시각 t5에서 발진 회로(2d)의 출력 신호(S2)가 온되면, 램프 전압의 극성이 반전해, 전압이 급격하게 변화됨으로써 방전이 발생한다. 이 이후의 동작은, t1~t5와 같다.

이와 같은 희가스 형광 램프를 장착하는 액정 디스플레이 패널의 화면 휘도는, 일반적으로, 주위의 밝기, 유저의 취향, 화상 정보 등에 따라 적당한 크기로 조절 가능하게 되어 있고, 이 화면 휘도의 조절은 백 라이트의 조광에 의해 행해지고 있다.

백 라이트의 조광은 버스트 조광이 일반적이다. 또, 조명 용도에서도, 간접 조명 등으로서는 사용 환경에 맞춘 밝기로 조절하기 위해 넓은 조광 범위가 요구된다. 수법으로서는, 백 라이트와 같이 버스트 조광이 일반적이다.

버스트 조광은, 듀티 조광이라고도 하지만, 예를 들면, 램프(1)에 교류 전압을 인가하는 온 기간(점등 기간)과 램프에 교류 전압을 인가하지 않는 오프 기간(소등 기간)을 60~1㎑ 정도로 주기적인 반복, 온 기간과 오프 기간의 시간 비율의 제어에 의해 조광하는 것이다. 이 조광 주기는, 액정 백 라이트에서는 60~300㎐ 정도, 조명 용도로서는 1㎑ 정도가 적절히 선택된다. 이러한 주기는 인간의 눈에 감지되지 않는 주기로 선택되는데, 주기는 상기 기재의 범위에 특정되는 것이 아니다.

[특허 문헌 1: 일본국 특허 제3149780호 공보]

[특허 문헌 2: 일본국 특허 공개 평6－163008호 공보]

도 16, 도 17을 이용해 희가스 형광 램프(1)를 버스트 조광할 경우의 램프(1)의 발광에 대해 설명한다.

도 16은 희가스 형광 램프에 교류 전압을 인가해 점등시키는 온 기간에서의 램프(1)의 발광 모습을 나타낸 개념도이다. 동 도면 (a)는 버스트 조광 신호를 나타내고, 동 도면 (b)는 온 기간에서의 램프의 점등 상태의 변화를 나타낸다.

동 도면 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 램프(1)에 교류 전압을 인가하면, 램프(1)는 용이 발광 부위(15) 부근 (용이 발광 부위가 설치되어 있지 않는 경우에는, 시동하기 쉬운 부분)으로부터 발광을 개시하고, 시간의 경과에 따라 부분의 길이(L)가 길어지고, 램프에 교류 전압의 인가를 개시하고 어떤 시간이 경과되면, 램프 전체 길이에 걸쳐 발광하게 된다. 즉, 램프(1)의 A부분이 우선 발광하고, B부분이 늦게 발광한다. 그리고, 램프(1)로의 교류 전압의 인가가 정지하면, 램프(1)는 바로 소등한다.

또, 도 16(c)에 나타낸 바와 같이 램프(1)가 전체 길이에 걸쳐 발광하게 될 때까지의 시간은 반드시 일정하지 않고 랜덤으로 변동한다.

도 17은, 동 도면 (a)에 나타낸 용이 시동 부위(15)가 설치된 희가스 형광 램프(1)에서, 용이 시동 부위(15) 근방을 측정점 A로 하고, 용이 시동 부위(15)로부터 멀어진 장소를 측정점 B로 하여 버스트 조광 점등시켰을 때의, 측정점 A 및 측정점 B의 광출력을 측정한 결과를 나타낸 도면이다. 또한, 동 도면 (b)는 버스트 조광 신호를 나타내고, (c)는 측정점 A에서의 광출력, (d)는 측정점 B에서의 광출력을 나타낸다.

도 16에서 설명한 바와 같이, 측정점 A에서의 광출력은 온 기간의 상승과 거의 같은 타이밍으로 발광하지만, 측정점 B에서는 온 기간의 상승보다 발광하는 타이밍이 늦는다.

즉, 램프가 점등하는 온 기간의 초기에서, 측정점 A에서는 도 17(c)에 나타낸 바와 같이 바로 발광이 개시하지만, 측정점 B에서는 도 17(d)에 나타낸 바와 같이 늦게 발광이 개시한다. 한편, 온 기간 종료시에는, 도 17(c), (d)에 나타낸 바와 같이 희가스 형광 램프(1) 전체의 방전이 거의 동시에 정지하고, 측정점 A, 측정점 B의 발광은 동시에 정지한다.

따라서, 온 기간 내의 측정점 B의 발광 시간은, 측정점 A에 비해 발광의 지연 시간만 짧고, 밝기는 측정점 A에 비해 낮아지고, 희가스 형광 램프(1)의 축방향의 휘도 분포의 균일성을 악화시킨다.

또, 도 16(c)에 나타낸 바와 같이 측정점 B의 발광의 지연 시간은 랜덤으로 변동하고, 그 평균값에 대해 ±40% 정도의 범위로 흩어진다. 그 때문에, 측정점 B의 밝기는 버스트 조광의 주기마다 변화하고, 측정점 B의 근방에서 깜박거림이 생긴다.

측정점 B의 발광이 측정점 A보다 늦게 발광하는 원인에 대해 다음과 같이 생각된다.

희가스 형광 램프(1)의 방전은, 인가 전압의 극성이 반전할 때의 급격한 전 압 변화가 생기는 순간에 발생하고, 다음의 급격한 전압 변화까지의 동안은 정지하는 방전 사이클을 반복한다. 또, 희가스 형광 램프(1)는, 전극이 배치된 장소에 대응하는 유리관의 내표면에, 전하가 축적됨으로써 방전이 생기기 쉬워진다.

온 기간의 초기에서는, 우선 용이 시동 부위(15)에서 방전의 기점이 발생하지만, 전회의 온 기간에서 축적된 전하는, 직전의 오프 기간에 대부분 소실하고 있기 때문에, 방전이 발생하기 어렵다. 따라서, 방전은 희가스 형광 램프(1) 전체에 퍼지지 않고, 용이 시동 부위(15) 주변만 발생한다. 방전이 발생한 용이 시동 부위(15) 주변 영역에서는 유리관(11)의 내표면에 전하가 축적되기 때문에 다음의 방전 사이클에서는 용이하게 방전할 수 있다. 또한 다음의 방전 사이클에서는, 전회의 방전 주변 영역에 방전이 발생한다. 이와 같이, 방전 사이클을 몇 번이나 반복함으로써, 희가스 형광 램프(1) 전체로 방전이 퍼진다. 이 방전 사이클의 반복에 필요한 시간이 측정점 B의 발광 지연이 된다.

또, 온 기간의 초기에서는, 방전이 충분히 형성되어 있지 않기 때문에, 희가스 형광 램프(1)의 커패시턴스 성분이 작아진다. 램프 전압 파형의 평탄 부분은, 램프와 램프에 접속되는 승압 트랜스의 인덕턴스, 커패시턴스 성분의 공진 파형의 일부로 볼 수 있으므로, 희가스 형광 램프(1)의 커패시턴스 성분이 작을 경우, 평탄 부분의 감쇠가 큰 전압 파형이 된다. 그 결과, 극성이 바뀔 때의 급격한 전압 변화의 크기가 작게 되고, 희가스 형광 램프(1)에 공급되는 에너지가 작아지기 때문에, 측정점 B의 발광 지연이 커진다.

이와 같은 원인으로, 버스트 조광의 주기 내에 있어서. 온 기간 초기에서, 용이 시동 부위(15)에서 발생한 방전이 희가스 형광 램프(1)의 축방향 전체로 퍼지려면 시간이 필요하다.

따라서, 도 17에 나타낸 바와 같이, 온 기간의 초기에서, 측정점 A에서는 즉시 발광을 개시하지만, 측정점 B에서는 그보다 늦게 발광을 개시하고, 온 기간 종료시에서는, 측정점 A, 측정점 B의 발광은 동시에 정지한다.

이상과 같이, 희가스 형광 램프를 버스트 조광할 경우, 온 기간의 초기에서, 방전이 희가스 형광 램프의 축방향 전체에 즉시 퍼지지 않기 때문에, 희가스 형광 램프(1)의 축방향의 휘도 분포의 균일성이 악화된다는 문제가 있었다. 또, 방전이 축방향 전체로 바로 퍼지는 속도가 랜덤으로 변화하기 때문에, 밝기에 깜박거림이 생기는 문제도 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 희가스 형광 램프를 버스트 조광한 경우의 희가스 형광 램프 축방향의 휘도 분포의 균일성을 유지하고, 또 깜박거림을 억제할 수 있는 희가스 형광 램프 점등 장치를 제공하는 것에 있다.

도 14에 나타낸 종래의 희가스 형광 램프의 점등 장치에서는, 도 15(b, (c)에 나타낸 바와 같이, 교류 변환 회로부로부터 직류 전원으로 향하는 반전 전류가 발생하는 것이 알려져 있다.

본 발명자가, 열심히 검토한 결과, 도 15(b), (c)에 나타낸 반전 전류를 제어함으로써, 희가스 형광 램프의 측정점 B에서의 발광 지연을 문제가 되지 않는 수준까지 개선할 수 있는 지견을 얻었다.

즉, 반전 전류가 흐르면, 방전에 의해 램프에 축적된 전하가 방출되어 램프 전압의 극성 반전과 극성 반전 사이의 전압 파형이 저하하고, 램프에 입력되는 전력이 저하하기 때문에 상기 도 16에 나타낸 바와 같은 발광 지연이 발생하는 것으로 생각된다. 그래서, 차단 소자 등을 설치하여 반전 전류의 흐름을 차단하면, 방전에 의해 램프에 축적된 전하를 유지시킬 수 있고, 발광의 지연을 단축할 수 있다. 이에 기초하여, 반전 전류의 흐름을 제어했을 때, 상기 휘도 분포의 균일성의 악화, 밝기의 깜박거림 등을 개선할 수 있었다.

또한, 최근, 대화면 대응, 효율 개선의 요구로부터, 램프 길이가 길고, 관 직경이 크며, 가스압이 높아지는 경향에 있고, 이들은 모두 조광에서 불리한 방향으로 작용되어, 상기한 발광 지연에 의한 휘도 분포의 균일성의 악화, 밝기의 깜박거림 등이 문제가 되도록 되어 있다. 그러나, 이들의 악조건이 겹치지 않으면, 축방향의 휘도 분포의 균일성 악화, 밝기에 깜박거림이 발생하는 문제는 그다지 큰 문제가 되지 않아, 반전 전류가 있어도 실용상 조광은 가능했다. 이 때문에, 종래에는 이 반전 전류에 주목하지 않았다.

본 발명에서는, 지금까지 주목하지 않았던 반전 전류를 제어함으로써, 상기 악조건에서도 발광의 지연을 문제없는 수준까지 개선할 수 있는 것을 찾아낸 것이다.

본 발명은 상기 지견에 의거하여 이루어진 것으로서, 본 발명에서는, 이하와 같이 하고 상기 과제를 해결한다.

(1) 내면에 형광체가 도포된 유리관 내부에 희가스가 봉입되어 서로 이간하여 상기 유리관의 축방향으로 신장하는 한 쌍의 전극이 상기 유리관의 외면에 배치된 희가스 형광 램프와, 직류 전원과, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 전극에 인가하는 점등 회로를 가지고, 당해 점등 회로는, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 교류 변환 회로와, 당해 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스를 구비하고, 당해 점등 회로에 의해, 상기 교류 변환 회로를 제어하고, 상기 희가스 형광 램프에 교류 전압을 인가하여 희가스 형광 램프를 점등시키는 온 기간과, 교류 전압의 인가를 정지시켜 희가스 형광 램프를 소등시키는 오프 기간을 교대로 반복하고, 그 온 기간과 오프 기간의 시간 비율을 바꾸어 희가스 형광 램프의 밝기를 제어하는 희가스 형광 램프 점등 장치에서, 상기 점등 회로에, 반전 전류 제어 신호를 출력하는 제어 회로와, 상기 직류 전원으로부터 봐서 정방향으로 흐르는 펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 반전 전류를 저지하는 차단 소자와, 상기 반전 전류 제어 신호에 따라, 상기 차단 소자에 의한 반전 전류 저지 기능을 유효/무효로 하는 스위칭 소자를 설치한다.

(2) 상기(1)에서, 반전 전류 제어 신호를 출력하는 상기 제어 회로가, 적어도, 상기 온 기간에서의 상기 희가스 형광 램프의 점등 개시 시점으로부터, 발광이 축방향 전체에 걸치는 전체 발광 완료 시점까지의 기간 동안, 상기 반전 전류 저지 기능이 유효가 되도록 제어한다.

(3) 상기(1, 2)에서, 상기 스위칭 소자는 상기 차단 소자에 병렬 접속되고, 당해 스위칭 소자가 상기 반전 전류 제어 신호에 따라 온, 오프 한다.

(4) 상기(1, 2, 3)에서, 반전 전류 제어 신호를 출력하는 상기 제어 회로는, 상기 온 기간에서의 상기 희가스 형광 램프의 점등 개시 시점으로부터, 소정 시간이 경과한 후에, 상기 반전 전류 저지 기능이 유효가 되도록 제어한다.

본 발명에서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 팸프의 용량 성분, 승압 트랜스의 누락 인덕턴스 성분 등에 의한 공진 전류인 「반전 전류」를 저지하는 차단 소자를 설치했으므로, 희가스 형광 램프를 버스트 조광할 때에 발생되는, 축방향의 휘도 분포의 악화, 깜박거림을 억제할 수 있다.

(2) 희가스 형광 램프의 온 기간의 전역이 아니라, 적어도, 희가스 형광 램프의 점등 개시 시점으로부터, 축방향 전체에 걸치는 전체 발광 완료 시점까지의 기간에 반전 전류의 저지 기능이 유효하도록 제어함으로써, 점등 회로의 전력 손실을 작게 할 수 있다.

즉, 반전 전류를 저지하면, 램프 전압이 저하하지 않기 때문에, 트랜스의 코어의 자석밀도가 커지게 되고, 코어 로스가 증가하여, 점등 회로의 전력 손실이 커진다. 따라서, 반전 전류를 저지하는 기간을 필요 최소한의 기간이라고 하면, 온 기간 전체에 걸쳐 반전 전류를 저지하는 경우보다, 전력 손실을 작게 할 수 있다.

(3) 온 기간에서의 상기 희가스 형광 램프의 점등 개시 시점으로부터, 소정 시간이 경과한 후에, 상기 반전 전류 저지 기능이 유효가 되도록 제어함으로써, 온 기간의 초기에 발생하는 서지 전압을 억제할 수 있고, 서지 전압이 발생함으로써 절연 부재가 열화하는 문제가 생기는 것을 회피할 수 있다.

즉, 온 기간의 초기는 반전 전류 저지 기능을 무효로 하고, 그 후 반전 전류 저지 기능을 유효하게 함으로써, 어느 정도의 램프의 방전이 형성된 후에 점등 회로의 전력 공급 능력이 높아진다. 이 때문에, 상기 서지 전압을 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에 대해 설명한다.

〔제1 실시 형태〕

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 또, 도 2는, 본 발명의 희가스 형광 램프의 구성의 개략을 나타낸 사시도 및 직경 방향 단면도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 희가스 형광 램프 점등 장치(2)는, 직류 전원(2b)과 점등 회로(2e)에 따라 구성되어 있다. 점등 회로(2e)는, 직류 전압을 교류의 고전압으로 변환하고 출력하는 것이고, 교류 변환 회로(2a), 승압 트랜스(2c), 및 제어 회로(3)로 구성되어 있다. 점등 회로(2e)에는 직류 전원(2b)로부터의 직류 전압과 밝기 제어 신호가 입력된다.

밝기 제어 신호는, 램프의 밝기 지시값의 정보를 가지는 전기 신호이다. 신호의 형태로서는, 듀티비의 크기가 밝기에 대응하도록 된 PWM 신호가 이용된다. 점등 장치의 출력측에는 희가스 형광 램프(1)가 접속된다.

점등 회로(2e)에 입력된 밝기 제어 신호는, 제어 회로(3)에 입력된다. 제어 회로(3)는 타이머 회로(3a)를 구비하고, 제어 회로(3)로부터는 램프의 점등, 소등 을 제어하기 위한 점등 신호와, 밝기 제어 신호의 변화의 타이밍을 기준으로 하고 제어되는 반전 전류 제어 신호가 출력된다. 점등 신호와, 반전 전류 제어 신호는, 각각 교류 변환 회로(2a)의 발진 회로(2d)와, 차단 회로(4)로 입력된다.

교류 변환 회로(2a)는, 직류 전원(2b)으로부터의 직류 전압을 고주파 전압으로 변환하는 동작을 행한다. 교류 변환 회로부(2a)는, 점등 신호가 온인 경우에 고주파 전압을 출력하고, 동 신호가 오프인 경우에는 고주파 전압의 출력을 정지한다.

또, 교류 변환 회로(2a)는, 차단 회로(4)를 구비하고, 차단 회로(4)는 반전 전류 제어 신호가 온인 경우에는, 램프 인가 전압의 극성 반전시에 직류 전원으로부터 봐서 정방향으로 흐르는 정펄스 전류의 직후에서, 정펄스 전류에 대해 역방향의 반전 전류가 흐르는 것을 허가하고, 동신호가 오프인 경우에는 반전 전류를 저지하도록 동작한다.

교류 변환 회로(2a)로부터의 출력은 승압 트랜스(2c)의 1차측으로 입력되고, 승압 트랜스(2c)의 2차측으로부터는 승압된 고주파 고전압이 출력되어 희가스 형광 램프(1)에 인가된다.

도 2(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 희가스 형광 램프(1)는, 유리관(11)에서 밀폐 형상으로 구성된 직관 형상의 외위기(外圍器)이고, 그 외면에는 서로 둘레 방향으로 이간하여 가스관의 축방향으로 신장하는 한 쌍의 외부 전극(12)이 배치되고, He, Ar, Xe, Kr의 어느 1종류 이상을 주성분으로 하는 희가스가 소정량 봉입되어 있다. 또, 필요에 따라 용이 시동 부위(15)가 유리관(11) 내부에 적어도 1개소 배치되어 있다. 유리관(11)의 내면에는, 희토류 형광체, 할로인산염(holophosphate) 형광체 등의 형광체로 이루어지는 형광 물질이 형성되어 있다. 유리관(11)의 봉착 구조는 유리관(11)의 단부에 디스크 형상의 봉착 유리판(13)을 봉착하고 구성되어 있지만, 예를 들면, 단순히 유리관(11)을 가열하면서 축경(縮俓) 가공하고 용단하는 이른바 탑시일에 의해 구성할 수도 있다.

외부 전극(12)은, 예를 들면 알루미늄 테이프를 폭 1mm로 절단된 것이, 유리관(11)의 외표면에서의 희가스 형광 램프의 중심축을 사이에 두고 대향 위치에 붙이고 구성되어 있다. 또, 외부 전극(11)은, 예를 들면 도전성 페이스트를 스크린 인쇄함으로써 인화하여 형성된 것도 괜찮다.

용이 시동 부위(15)는, 도전성 물질 혹은 용이 전자 방사 물질로 이루어지고, 방전 개시를 용이하게 하기 때문에, 유리관의 내부에 적어도 1개소 배치된다. 방전은 용이 시동 부위를 기점으로 발생하고, 거기서부터 연쇄적으로 희가스 형광 램프 전체에 퍼진다. 통상은, 유리관의 단부 등에 설치되고 점등 중에서의 광취출 효율에 영향을 주지 않게 한다.

용이 시동 부위(15)를 구성하는 도전성 물질은, 재료로서는 은, 알루미늄, 흑연, 산화 주석, 산화 인듐, 바륨, 니켈 등을 일종 이상 포함하는 물질이거나, 혹은 상기 물질과 결합제의 혼합물질을 적절히 사용할 수 있다. 용이 전자 방사 물질은, 재료로서는 카본 나노 튜브, 산화 마그네슘, 산화 세슘, 산화 알류미늄, 산화 아염, 산화염 등을 일종 이상 포함하는 물질이거나, 혹은 상기 물질과 결합제의 혼합 물질을 적절히 사용할 수 있다.

또, 용이 시동 부위(15)를 구성하는 도전성 물질의 형상은, 특히 한정되는 것이 아니고, 점 형상, 입 형상, 각 형상, 띠 형상의 것이 적절히 사용할 수 있다. 또한, 유리관(11)의 단부에 1개소 설치하는 것으로 한정되지 않고, 복수 개소 설치하는 것도 가능하고, 단부 이외의 부분에 용이 시동 부위(15)를 배치하는 것도 시동 특성을 향상시키는 의미에서 충분히 가능한 것이다. 또, 용이 시동 부위(15)는, 예를 들면, 유리관(11)에 도포한 후에 400℃로 소성 고착되지만, 구비 방법으로서는, 유리관(11)의 내면에서 유리 재료에 직접 용착하는 방법이나 도포에 의한 방법, 접착제 등에 의한 고착 등을 채용할 수 있다.

또, 용이 시동 부위(15)는, 방전 공간의 일부에 협착(狹窄) 부분을 설치해, 이것으로 점등 시동성을 높일 수도 있다. 또, 협착부분은 유리관(11)의 내부에 안쪽을 향해 돌기를 형성할 수도 있다. 외부 전극(12) 사이의 방전 공간을 통해 방전시키는데 충분한 방전 공간의 일부를 다른 부분에 대해 가까운 거리로 설계함으로써, 시동 특성을 향상시킬 수가 있다.

또, 협착 부분은 유리관(11)의 단부에 1개소 설치하는 것으로 한정되지 않고, 복수 개소 설치하거나, 단부 이외의 부분에 설치하는 것도 가능하다.

또한. 반드시 용이 시동 부위(15)를 설치할 필요는 없고 시동하기 쉬운 부분으로부터 발광시키도록 해도 된다.

도 2에 나타낸 희가스 형광 램프(1)는, 예를 들면 액정 디스플레이 패널의 백 라이트 광원으로서 사용되고, 도 3에 나타낸 바와 같이 일평면이 개구하고, 예를 들면 발포 PET 등의 확산 반사 시트를 내면에 배치한 금속성의 케이스(21)의 저 부에, 복수 개가 거의 균등한 간격으로 배치되어 있다.

그리고, 케이스(21)에서의 광조사 방향 전방측의 개구에는, 확산판(24), 광학 필름(23) 및 액정 파넬(22)이 광조사 방향에 대해 이 순서로 겹쳐 쌓아 설치되어 있다.

여기에서, 확산판(24), 광학 필름(23) 및 액정 파넬(22)을 구성하는 재질로서는, 종래부터 적합하게 이용되고 있는 것이 이용된다.

도 1로 되돌아와, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 희가스 형광 램프 점등 장치에 대해 상세히 설명한다.

교류 변환 회로(2a)는, 차단 회로(4), 발진 회로(2d), 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4), 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성된다.

스위칭 소자(Q1~Q4)는, H형으로 접속되어 풀 브리지 회로를 구성한다. Q1은 한쪽의 하이 사이드 스위치, Q2는 Q1측의 로우 사이드 스위치, Q3은 다른 쪽의 하이사이드 스위치, Q4는 Q3측의 로우 사이드 스위치이다. 다이오드(D1~D4)는, 스위칭 소자(Q1~Q4)의 기생 다이오드, 또는 별도로 부가한 것으로서, 스위칭 소자(Q1~Q4)에 대해 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위로부터 고전위의 방향을 순방향으로 한다.

차단 회로(4)는, 직류 전원(2b)으로부터 보아 정방향으로 흐르는 펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 반전 전류를 저지하는 차단 소자인 다이오드(D5)와, 상기 반전 전류 제어 신호에 따라 상기 다이오드(D5)에 의한 반전 전류 저지 기능을 유효/무효로 하는 스위칭 소자(Q5)로 구성되고, 스위칭 소자(Q1~Q4)로 구성되는 풀 브리지 회로와 직렬로 접속되고, 이들의 양단으로 직류 전원이 접속되어 있다.

다이오드(D5)와 스위칭 소자(Q5)는 병렬 접속되고, 스위칭 소자(Q5)에는 제어 회로(3)에 설치된 타이머 회로(3a)로부터의 반전 전류 제어 신호가 입력된다.

다이오드(D5)의 방향은, 직류 전원으로부터 보아 정방향을 순방향으로 하고, 스위칭 소자(Q5)는, 상기 반전 전류 제어 신호에 따라 온, 오프 동작이 행해지고, 온일때 반전 전류 저지 기능을 무효로 하고, 오프일때 반전 전류 저지 기능을 유효로 한다.

제어 회로(3)에 입력된 밝기 제어 신호는 타이머 회로(3a)에 입력되고, 또한 점등 신호로서 제어 회로(3)로부터 출력된다. 타이머 회로(3a)는, 밝기 제어 신호가 로우 레벨(L)로부터 하이 레벨(H)로 변화된 시점으로부터, 미리 설정된 시간폭의 로우 레벨(L)의 펄스 신호를 출력한다. 타이머 회로(3a)의 출력 신호는, 반전 전류 제어 신호로서 제어 회로(3)로부터 출력된다.

도 1에 나타낸 희가스 형광 램프 점등 장치의 동작에 대해 이하에 설명한다.

발진 회로(2d)로부터의 출력 신호(S1)는, 스위칭 소자(Q1), 당해 스위칭 소자(Q1)의 대각으로 위치하는 Q4에 입력되고, 출력 신호(S2)는, 스위칭 소자(Q2), 당해 스위칭 소자(Q2)의 대각으로 위치하는 Q3에 입력된다.

램프의 점등, 소등을 제어하기 위한 점등 신호가 온인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는, 위상을 서로 반주기 슬라이드시킨, 주파수 50㎑ 전후의 고주파 펄스 신호가 되고, 스위칭 소자(Q1~Q4)가, 출력 신호(S1, S2)에 따라 온, 오프 동작을 행함으로써, 직류 전압이 고주파 전압으로 변환되어 출력된다.

또, 점등 신호가 오프인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는 오프되어, 스위칭 소자(Q1~Q4)가 모두 오프로 됨으로써, 고주파 전압의 출력은 정지한다.

차단 회로(4)는, 스위칭 소자(Q5)가 온인 경우에는, 직류 전원으로부터 보아 정방향으로 흐르는 정펄스 전류, 정펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 반전 전류의 어느 쪽이든 흐르게 하도록 작용한다. 한편, 스위칭 소자(Q5)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류는 흐르지만, 반전 전류는 저지하도록 작용한다.

도 1의 점등 회로에 대해, 스위칭 소자(Q1, Q4)가 온으로 되고 스위칭 소자(Q2, Q3)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다. 정펄스 전류의 경로는, 직류 전원(2b)으로부터, 스위칭 소자(Q5) 또는 다이오드(D5), 스위칭 소자(Q1), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q4)의 순이다.

반전 전류의 경로는, 정펄스 전류와 반대로, 스위칭 소자(Q4) 또는 다이오드(D4), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q1) 또는 다이오드(D1), 스위칭 소자(Q5), 직류 전원(2b)의 순이다.

또, 도 1의 점등 회로에서, 스위칭 소자(Q2, Q3)가 온이고 스위칭 소자(Q1, Q4)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같다. 정펄스 전류의 경로는, 직류 전원(2b)으로부터, 스위칭 소자(Q5) 또는 다이오드(D5), 스위칭 소자(Q3), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q2)의 순이다. 반전 전류의 경로는, 이와는 반대로, 스위칭 소자(Q2) 또는 다이오드(D2), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q3) 또는 다이오드(D3), 스위칭 소자(Q5), 직류 전원(2b)의 순서가 된다.

동 도면에 나타낸 점등 회로에 의하면, 제어 회로(3)로부터 송신되는 반전 전류 제어 신호에 따라 스위칭 소자(Q5)를 오프로 하면, 다이오드(D5)가 직류 전원으로부터 정으로 흐르는 전류 방향을 순방향으로 하므로, 반전 전류의 흐름이 다이오드(D5)에 의해 저지된다.

도 4(a)는, 도 1의 희가스 형광 램프 점등 장치에서의, 밝기 제어 신호, 점등 신호, 반전 전류 제어 신호의 동작을 나타낸 타이밍 차트이다. 또, 도 4(b)는 본 발명의 점등 장치에 의한 램프의 점등 상태를 나타내고, 도 4(c)는 반전 전류를 제어하지 않는 종래의 점등 장치에 의한 램프의 점등 상태를 나타낸 도면이다.

도 4(a)(i)에 나타낸 밝기 제어 신호는, t1~t4를 1주기로 하는 반복 신호로, 램프에 교류 전압을 인가하여 점등시키는 온 기간과, 램프에 교류 전압을 인가하지 않고 램프를 소등시키는 오프 기간으로 이루어진다.

도 4(a)(ii)에 나타낸 점등 신호는, 밝기 제어 신호와 같고, t1~t3 사이는, 점등 신호는 온이고, 교류 변환 회로(2a)로부터 고주파 전압이 출력되고 램프가 점등한다(온 기간). t3~t4 사이는, 점등 신호는 오프이고, 교류 변환 회로로부터의 출력은 정지하며, 램프는 소등한다(오프 기간). 반전 전류 제어 신호는, t1~t4 주기 내에서, t1~t2 사이만 오프이다.

도 4(a)(iii)에 나타낸 반전 전류 제어 신호는, t1~t2 사이는 오프로, 반전 전류 저지 기능이 유효가 된다. 또, t2로부터 t4 사이는 온으로, 반전 전류 저지 기능이 무효가 된다.

본 발명과 같이 반전 전류를 제어함으로써, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 발광하는 부분이 관의 축방향으로 신속히 퍼져, 축방향의 휘도 분포의 악화, 깜박거 림을 억제할 수 있다. 이에 대해, 반전 전류를 제어하지 않는 경우에는, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 발광하는 부분이 관의 축방향으로 퍼지는 속도가 늦고, 상술한 것처럼 축방향의 휘도 분포가 악화됨과 더불어, 밝기에 깜박거림을 일으킨다.

도 4에서는 반전 전류 제어 신호는, t1~t2에 나타낸 기간, 즉 형광 램프가 유리관의 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전체 발광 완료 시점까지의 기간에 오프 신호가 출력되고 있지만, 이는 점등 회로의 전력 손실을 작게 하기 위해서이고, t1~t3의 기간 전체에 걸쳐 오프 신호를 출력하도록 해도 된다.

즉, 반전 전류를 저지하면, 트랜스의 코어의 자속 밀도가 커지게 되고 코어 로스가 늘어나, 점등 회로의 전력 손실이 커지기 때문에, 반전 전류를 저지하는 기간을 필요 최소한의 기간으로 하는 것이 바람직하고, 이 때문에, 도 4에서는 t1~t2의 전체 발광 완료 시점까지로 되어 있지만, 필요에 따라, t1~t3의 기간의 일부 혹은, t1~t2의 기간의 일부에 오프 신호를 출력하도록 해도 된다.

도 5는, 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에서의 각부의 파형을 나타낸 도면이고, 동 도면(a)은 반전 전류 제어 신호, (b)는 교류 변환 회로에의 입력 전류 파형, (c)는 희가스 형광 램프의 램프 전압 파형, (d)는 램프 전류 파형을 나타낸 도면이다.

반전 전류 제어 신호가 오프인 경우(동 도면(a) 참조)에는, 반전 전류가 흐르지 않기 때문에(동 도면(b, d) 참조), 방전에 의해 램프에 축적된 전하는 유지되어 램프 전압의 극성 반전과 극성 반전 사이의 전압 파형은 거의 저하하지 않는다(동 도면(c) 참조).

한편, 반전 전류 제어 신호가 온인 경우에는, 방전 직후, 즉 정의 펄스 전류가 흐른 직후에 반전 전류가 흐른다(동 도면(b, d) 참조). 이것으로, 방전에 의해 램프에 축적된 전하는 일부 방출되어 램프 전압 파형은 급격히 저하한다(동 도면(c) 참조).

반전 전류 제어 신호가 오프인 경우의, 램프 전압이 극성 반전할 때의 전압 변화의 크기를 △V1, 반전 전류 제어 신호가 온인 경우의, 램프 전압이 극성 반전할 때의 전압 변화의 크기를 △V2로 하면, △V1＞△V2가 된다.

램프 전압이 극성 반전할 때의 전압 변화의 크기는, 램프에 입력되는 전력의 크기와 깊은 관계가 있어, 전압 변화의 크기가 클수록, 입력 전력은 큰 경향이 있다. 따라서, 반전 전류 제어 신호가 오프인 경우에는, 온인 경우에 비해 전력 공급 능력이 높아짐으로써, 방전의 확대를 촉진시키는, 즉 발광의 지연을 단축하는 효과가 있다.

그러나, 반전 전류 제어 신호가 오프인 경우에는, 방전의 확대를 촉진하는, 즉 발광의 지연을 단축하는 효과가 있는 반면, 상술한 것처럼, 램프 전압이 저하하지 않아, 트랜스의 코어의 자속 밀도가 커지게 되어 코어 로스가 늘어나, 점등 회로의 전력 손실이 커지는 결점이 있다.

반전 전류 제어 신호가 온인 경우에는, 반전 전류가 흐름으로써, 적절히 램프 전압이 저하되어 코어 로스가 줄고, 결과적으로 점등 회로의 전력 손실을 작아지도록 작용한다.

따라서, 도 4의 타임 차트로 설명한 바와 같이, 반전 전류 제어 신호는, 점 등 신호가 온으로 되어 있는 t1~t3의 기간에서, 항상 오프로 되어 있는 것이 아니라 t1~t2의 기간에 걸쳐 오프로 되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 점등 개시부터 전체 발광 완료 시점까지의 기간에서는, 반전 전류 제어 신호를 오프로 하고 반전 전류가 흐르는 것을 저지하는 것이 바람직하지만, 전체 발광 완료 시점 후에는, 이하의 이유로, 반전 전류 제어 신호를 온으로 하고 반전 전류의 흐름을 허가하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 상술한 것처럼, 반전 전류 제어 신호가 오프인 경우에는 방전 램프의 축방향 방전의 확대를 촉진하고, 발광의 지연을 단축하는 효과가 있지만, 인버터 손실이 큰 결점이 있다. 한편, 반전 전류 제어 신호가 온인 경우에는 발광의 지연을 단축하는 효과는 없지만, 인버터 손실은 작다. 따라서, 점등 개시부터 전체 발광 완료 시점까지의 기간에는, 발광의 지연을 단축하는 것을 우선으로 하고 반전 전류 제어 신호를 오프로 하고, 전체 발광 완료 시점 이후에는, 인버터 손실을 작게 하는 것을 우선으로 하고 반전 전류 제어 신호를 온으로 한다. 이와 같이 함으로써, 발광의 지연을 단축하는 것과, 인버터 손실을 작게 하는 두 가지 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에 의하면, 도 4의 t1~t2의 기간, 즉 점등 개시부터 방전 램프의 유리관의 축방향의 전체 길이에 걸쳐 방전이 형성되는 전체 발광 완료 시점까지의 기간에서는, 반전 전류 제어 신호를 오프로 함으로써 점등 회로에 반전 전류가 흐르는 것을 저지하므로, 램프 인가 전압의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 종래의 도 16에서 설명한 바와 같은 희가스 형광 램프의 용이 시동 부위로부터 멀어진 개소에서의 방전의 지연이 억제되기 때문에, 희가스 형광 램프에 깜박거림이 생긴다는 문제를 확실히 회피할 수 있다.

〔제2 실시 형태〕

다음으로 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도 6은, 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에 관련되는 제2 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 본 실시 형태는, 풀 브리지 회로의 한쪽 측의 한 쌍의 스위칭 소자 및 다른 쪽 측의 한 쌍의 스위칭 소자에 대응시켜, 각각 차단 회로를 설치한 것으로서, 교류 변환 회로(2a) 이외의 구성은 도 1에 도시한 실시 형태와 같으므로 설명은 생략한다.

교류 변환 회로(2a)는, 제1 차단 회로(4a), 제2 차단 회로(4b), 발진 회로(2d), 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4), 및 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성된다. 스위칭 소자(Q1~Q4)는, H형으로 접속되어 풀 브리지 회로를 구성한다. Q1은 한쪽의 하이 사이드 스위치, Q2는 Q1측의 로우 사이드 스위치, Q3은 한쪽의 하이 사이드 스위치, Q4는 Q3측의 로우 사이드 스위치이다. 다이오드(D1~D4)는 스위칭 소자(Q1~Q4)의 기생 다이오드, 또는 별도로 부가한 것이고, 스위칭 소자(Q1~Q4)에 대해 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위로부터 고전위의 방향을 순방향으로 한다.

제1 차단 회로(4a)는, 다이오드(D5)와 스위칭 소자(Q5)로 구성되고, 제2 차단 회로(4b)는, 다이오드(D6)와 스위칭 소자(Q6)로 구성된다.

다이오드(D5)와 스위칭 소자(Q5)는 병렬 접속되고, 마찬가지로 다이오드(D6)와 스위칭 소자(Q6)도 병렬 접속된다. 스위칭 소자(Q5, Q6)에는 반전 전류 제어 센 서가 입력되어 그 제어 신호에 따라 온, 오프 동작이 행해진다. 제1 차단 회로(4a)는, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 열로 직렬 접속되고, 제2 차단 회로(4b)는, 스위칭 소자(Q3, Q4)의 열로 직렬 접속되어 이들 양단에 직류 전원이 접속된다. 다이오드(D5, D6)의 방향은, 고전위로부터 저전위의 방향을 순방향으로 한다.

도 6에 나타낸 희가스 형광 램프 점등 장치의 동작을 이하에 설명한다.

발진 회로(2d)로부터의 출력 신호(S1)는, 스위칭 소자(Q1), 당해 스위칭 소자(Q1)의 대각으로 위치하는 스위칭 소자(Q4)에 입력되고, 출력 신호(S2)는, 스위칭 소자(Q2), 당해 스위칭 소자(Q2)의 대각으로 위치하는 스위칭 소자(Q3)에 입력된다. 점등 신호가 온인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는, 위상을 서로 반주기 슬라이드시킨, 주파수 50㎑ 전후의 고주파 펄스 신호가 되고, 스위칭 소자(Q1~Q4)가, 출력신호(S1, S2)에 따라 온, 오프 동작을 행함으로써, 직류 전압이 고주파 전압으로 변환되고 출력된다.

점등 신호가 오프인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는 오프 되고, 스위칭 소자(Q1~Q4)가 모두 오프가 됨으로써, 고주파 전압의 출력은 정지한다.

차단 회로(4a, 4b)는, 스위칭 소자(Q5, Q6)가 온인 경우에는, 직류 전원(2b)으로부터 보아 정방향으로 흐르는 정펄스 전류, 당해 정펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 반전 전류의 어느 쪽이든 흐르게 하도록 작용한다. 한편, 스위칭 소자(Q5, Q6)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류는 흐르지만, 반전 전류는 저지하도록 작용한다.

도 6에서, 스위칭 소자(Q1, Q4)가 온, 스위칭 소자(Q2, Q3)가 오프인 경우에 는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다.

정펄스 전류의 경로는, 직류 전원(2b)으로부터, 스위칭 소자(Q5) 또는 다이오드(D5), 스위칭 소자(Q1), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q4)의 순이다. 반전 전류의 경로는, 정펄스 전류와는 반대로, 스위칭 소자(Q4) 또는 다이오드(D4), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q1) 또는 다이오드(D1), 스위칭 소자(Q5), 직류 전원(2b)의 순이다.

또, 도 6에서, 스위칭 소자(Q2, Q3)가 온, 스위칭 소자(Q1, Q4)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류는 경로는 이하와 같이 된다.

정펄스 전류의 경로는, 직류 전원(2b)으로부터, 스위칭 소자(Q6) 또는 다이오드(D6), 스위칭 소자(Q3), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q2)의 순이다. 반전 전류의 경로는, 이와는 반대로, 스위칭 소자(Q2) 또는 다이오드(D2), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q3) 또는 다이오드(D3), 스위칭 소자(Q6), 직류 전원(2b)의 순이다.

도 6에 나타낸 점등 회로에 의하면, 반전 전류 제어 신호에 따라 스위칭 소자(Q5, Q6)를 오프로 하면, 다이오드(D5, D6)가 직류 전원으로부터 보아 정방향을 순방향으로 하므로, 다이오드(D5, D6)에 의해 반전 전류의 흐름이 저지된다.

따라서, 도 1에 나타낸 제1 실시 형태의 점등 장치와 같이, 발광하는 부분이 관의 축방향으로 신속히 퍼지고, 축방향의 휘도 분포의 악화, 깜박거림을 억제할 수 있다.

〔제3 실시 형태〕

다음으로 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도 7은, 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에 관련된 제3 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 본 실시 형태는 교류 변환 회로로 하고 푸시풀 회로를 이용한 것으로서, 교류 변환 회로 이외의 구성은 도 1에 나타낸 실시 형태와 같으므로 설명은 생략한다.

교류 변환 회로(2a)는, 차단 회로(4), 발진 회로(2d), 스위칭 소자(Q1, Q2), 다이오드(D1, D2)로 구성된다. 승압 트랜스(2c)의 1차측은 코일의 중점에도 단자가 배치된다. 스위칭 소자(Q1, Q2)와 승압 트랜스(2c)는, 푸시풀 회로를 구성하고, Q1은 승압 트랜스(2c)의 1차측의 일단에 접속되며, Q2는 승압 트랜스(2c)의 1차측의 타단에 접속된다.

다이오드(D1, D2)는, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 기생 다이오드, 또는 별도로 첨부한 것으로, 스위칭 소자(Q1, Q2)에 대해 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위로부터 고전위의 방향을 순방향으로 한다.

차단 회로(4)는, 상기 제1 실시 형태와 같이, 다이오드(D3)와 스위칭 소자(Q3)로 구성된다. 다이오드(D3)와 스위칭 소자(Q3)는 병렬 접속되고, 스위칭 소자(Q3)에는 제어 회로(3)로부터 출력되는 반전 전류 제어 신호가 입력된다. 스위칭 소자(Q3)는 반전 전류 제어 신호에 따라 온, 오프 동작을 행한다.

또, 차단 회로(4)는, 스위칭 소자(Q1, Q2)와 승압 트랜스(2c)로 구성되는 푸시풀 회로와, 직류 전원(2b) 사이에 직렬 삽입된다. 다이오드(D3)의 방향은, 직류 전원으로부터 보아 정전류의 방향을 순방향으로 한다.

도 7에 나타낸 희가스 형광 램프 점등 장치의 동작에 대해 이하에 설명한다.

발진 회로(2d)로부터의 출력 신호(S1)는, 스위칭 소자(Q1)에 입력되고, 출력 신호(S2)는, 스위칭 소자(Q2)에 입력된다. 점등 신호가 온인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는, 위상을 서로 반주기 슬라이드시킨, 주파수 50㎑ 전후의 고주파 펄스 신호가 되고, 스위칭 소자(Q1, Q2)가, 출력 신호(S1, S2)에 따라 온, 오프 동작을 행함으로써, 직류 전압이 고주파 전압으로 변환되어 출력된다. 점등 신호가 오프인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는 오프로 되고, 스위칭 소자(Q1, Q2)가 모두 오프 됨으로써, 고주파 전압의 출력은 정지한다.

차단 회로(4)는, 스위칭 소자(Q3)가 온인 경우에는, 직류 전원으로부터 봐서 정방향으로 흐르는 정펄스 전류, 당해 정펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 반전 전류의 어느 쪽이든 흐르게 하도록 작용한다. 한편, 스위칭 소자(Q3)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류는 흐르지만, 반전 전류는 저지하도록 작용한다.

도 7에서, 스위칭 소자(Q1)가 온, 스위칭 소자(Q2)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다.

정펄스 전류의 경로는, 직류 전원(2b)으로부터, 스위칭 소자(Q3) 또는 다이오드(D3), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q1)의 순이다. 반전 전류의 경로는, 정펄스 전류와는 반대로, 다이오드(D1) 또는 스위칭 소자(Q1), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q3), 직류 전원(2b)의 순이다.

또, 도 7에서, 스위칭 소자(Q2)가 온, 스위칭 소자(Q1)가 오프의 장소에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다.

정펄스 전류의 경로는, 직류 전원(2b)으로부터, 스위칭 소자(Q3) 또는 다이 오드(D3), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q2)의 순이다. 반전 전류의 경로는, 이와는 반대로, 다이오드(D2) 또는 스위칭 소자(Q2), 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q3)의 순이다.

도 7에 나타낸 점등 회로에 의하면, 반전 전류 제어 신호에 따라 스위칭 소자(Q3)가 오프되면, 다이오드(D3)가 직류 전원으로부터 보아 정전류의 방향을 순방향으로 하므로, 반전 전류의 흐름이 다이오드(D3)에 의해 저지된다.

따라서, 도 1에 나타낸 제1 실시 형태의 점등 장치와 같이, 발광하는 부분이 관의 축방향으로 신속히 퍼지고 축방향의 휘도 분포의 악화, 깜박거림을 억제할 수 있다.

〔제4 실시 형태〕.

다음으로 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 설명한다. 도 8은, 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에 관련된 제4 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 본 실시 형태는 교류 변환 회로로 하고 푸시풀 회로를 이용해 푸시풀 회로의 2개의 스위칭 소자에 대응시켜, 각각 차단 회로를 설치한 것으로서, 교류 변환 회로(2a) 이외의 구성은 도 1에 나타낸 실시 형태와 같으므로 설명은 생략한다.

교류 변환 회로(2a)는, 제1 차단 회로(4a), 제2차단 회로(4b), 발진 회로(2d), 스위칭 소자(Q1, Q2), 다이오드(D1, D2)로 구성된다.

승압 트랜스(2c)의 1차측은 코일의 중점에도 단자가 배치된다. 스위칭 소자(Q1, Q2)와 승압 트랜스(2c)는, 푸시풀 회로를 구성한다.

다이오드(D1, D2)는, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 기생 다이오드, 또는 별도로 부 가한 것이고, 스위칭 소자(Q1, Q2)에 대해 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위로부터 고전위의 방향을 순방향으로 한다.

제1 차단 회로(4a)는, 다이오드(D3)와 스위칭 소자(Q3)로 구성되고, 제2 차단 회로(4b)는, 다이오드(D4)와 스위칭 소자(Q4)로 구성된다. 다이오드(D3)와 스위칭 소자(Q3)는 병렬 접속되고, 마찬가지로 다이오드(D4)와 스위칭 소자(Q4)도 병렬 접속된다. 스위칭 소자(Q3, Q4)에는 반전 전류 제어 신호가 입력되어 동 신호에 따라 온, 오프 동작을 행한다.

제1 차단 회로(4a)는, 병렬 접속된 스위칭 소자(Q1), 다이오드(D1)와 직렬로 접속되고(직렬 회로1로 한다), 제2 차단 회로(4b)는, 병렬 접속된 스위칭 소자(Q2), 다이오드(D2)와 직렬로 접속되고(직렬 회로2로 한다), 직렬 회로1의 고전위측으로 승압 트랜스(2c)의 1차측 코일의 일단이 접속되고, 직렬 회로2의 고전위측으로 승압 트랜스(2c)의 1차측 코일의 타단이 접속된다.

다이오드(D3, D4)의 방향은, 직류 전원으로부터 보아 정전류의 방향을 순방향으로 한다. 직류 전원은 승압 트랜스(2c)의 1차측 코일의 중점과 직렬 회로(1, 2)의 저전위 측으로 접속된다.

도 8에 나타낸 희가스 형광 램프 점등 장치의 동작에 대해 이하에 설명한다.

발진 회로로부터의 출력 신호(S1)는, 스위칭 소자(Q1)에 입력되고. 출력 신호(S2)는, 스위칭 소자(Q2)에 입력된다. 점등 신호가 온인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는, 위상을 서로 반주기 슬라이드시킨, 주파수 50㎑ 전후의 고주파 펄스 신호가 되고, 스위칭 소자(Q1, Q2)가, 출력 신호(S1, S2)에 따라 온, 오프 동작을 행함으로써 직류 전압이 고주파 전압으로 변환되고 출력된다. 점등 신호가 오프인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는 오프되어, 스위칭 소자(Q1, Q2)가 모두 오프로 됨으로써, 고주파 전압의 출력은 정지한다.

차단 회로(4a, 4b)는, 스위칭 소자(Q3, Q4)가 온인 경우에는, 직류 전원으로부터 보아 정방향으로 흐르는 정펄스 전류, 당해 정펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 반전 전류의 어느 쪽이든 흐르게 한다. 한편, 스위칭 소자(Q3, Q4)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류는 흐르지만, 반전 전류는 저지하도록 작용한다.

도 8에서, 스위칭 소자(Q1)가 온, 스위칭 소자(Q2)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다. 정펄스 전류의 경로는, 직류 전원(2b)으로부터, 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q3) 또는 다이오드(D3), 스위칭 소자(Q1)의 순이다. 반전 전류의 경로는, 정펄스 전류와는 반대로, 스위칭 소자(Q1) 또는 다이오드(D1), 스위칭 소자(Q3), 승압 트랜스(2c), 직류 전원(2b)의 순이다.

또, 도 8에 대해, 스위칭 소자(Q2)가 온, 스위칭 소자(Q1)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다. 정펄스 전류의 경로는, 직류 전원(2b)으로부터, 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q4) 또는 다이오드(D4), 스위칭 소자(Q2)의 순이다. 반전 전류의 경로는, 정펄스 전류와는 반대로, 스위칭 소자(Q2) 또는 다이오드(D2), 스위칭 소자(Q4), 승압 트랜스(2c), 직류 전원(2b)의 순이다.

도 8에 나타낸 점등 회로에 의하면, 반전 전류 제어 신호에 따라 스위칭 소자(Q3, Q4)를 오프로 하면, 다이오드(D3, D4)가 직류 전원으로부터 보아 정방향을 순방향으로 하므로, 반전 전류의 흐름이 다이오드(D3, D4)에 의해 저지된다.

따라서, 도 1에 나타낸 제1 실시 형태의 점등 장치와 같이, 발광하고 있는 부분이 관의 축방향으로 신속히 퍼져, 축방향의 휘도 분포의 악화, 깜박거림을 억제할 수 있다.

〔제5 실시 형태〕

다음으로 본 발명의 제5 실시 형태에 대해 설명한다. 도 9는, 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에 관련된 제5 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 본 실시 형태는 교류 변환 회로로 하고 하프 브리지 회로를 이용해 2개의 스위칭 소자에 대응시켜, 각각 차단 회로를 설치한 것으로서, 교류 변환 회로 이외의 구성은 도 1에 나타낸 실시 형태와 같으므로 설명은 생략한다.

교류 변환 회로(2a)는, 제1차단 회로(4a), 제2차단 회로(4b), 발진 회로(2d), 스위칭 소자(Q1, Q2), 다이오드(D1, D2), 콘덴서(C1, C2)로 구성된다. 스위칭 소자(Q1, Q2), 콘덴서(C1, C2)는, 하프 브리지 회로를 구성한다. Q1은 하이 사이드 스위치, Q2는 로우 사이드 스위치, C1은 하이 사이드측의 콘덴서, C2는 사이드측의 콘덴서이다.

다이오드(D1, D2)는, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 기생 다이오드, 또는 별도로 부가한 것이고, 스위칭 소자(Q1, Q2)에 대해 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위로부터 고전위의 방향을 순방향으로 한다.

제1 차단 회로(4a)는, 다이오드(D3)와 스위칭 소자(Q3)로 구성되고, 제2 차단 회로(4b)는, 다이오드(D4)와 스위칭 소자(Q4)로 구성된다.

다이오드(D3)와 스위칭 소자(Q3)는 병렬 접속되고, 마찬가지로 다이오드(D4)와 스위칭 소자(Q4)도 병렬 접속된다. 스위칭 소자(Q3, Q4)에는 반전 전류 제어 신호가 입력되고, 스위칭 소자(Q3, Q4)는 반전 전류 제어 신호에 따라 온, 오프 동작을 행한다. 제1 차단 회로(4a)는, 병렬 접속된 스위칭 소자(Q1), 다이오드(D1)의 일단에 대해 직렬 삽입되고, 제2 차단 회로(4b)는, 병렬 접속된 스위칭 소자(Q2), 다이오드(D2)의 일단에 대해 직렬 삽입된다. 다이오드(D3, D4)의 방향은, 직류 전원(2b)으로부터 보아 정전류의 방향을 순방향으로 한다.

도 9에 나타낸 희가스 형광 램프 점등 장치의 동작에 대해 이하에 설명한다.

발진 회로로부터의 출력 신호(S1)는, 스위칭 소자(Q1)에 입력되고, 출력 신호(S2)는, 스위칭 소자(Q2)에 입력된다. 점등 신호가 온인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는, 위상을 서로 반주기 슬라이드시킨, 주파수 50㎑ 전후의 고주파 펄스 신호가 되어, 스위칭 소자(Q1, Q2)가, 출력 신호(S1, S2)에 따라 온, 오프 동작을 행함으로써, 직류 전압이 고주파 전압으로 변환되어 출력된다. 점등 신호가 오프인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는 오프되고, 스위칭 소자(Q1, Q2)가 모두 오프됨으로써, 고주파 전압의 출력은 정지한다.

차단 회로(4a, 4b)는, 스위칭 소자(Q3, Q4)가 온인 경우에는, 콘덴서(C1, C2)가 방전하는 방향으로 흐르는 정펄스 전류, 당해 정펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 전류의 어느 쪽이든 흐르게 한다. 한편, 스위칭 소자(Q3, Q4)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류는 흐르지만, 반전 전류는 저지하도록 작용한다.

도 9에서, 스위칭 소자(Q1)가 온, 스위칭 소자(Q2)가 오프인 경우에는, 정펄 스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다. 정펄스 전류의 하이 사이드측의 경로는, 콘덴서(C1)로부터, 스위칭 소자(Q3) 또는 다이오드(D3), 스위칭 소자(Q1), 승압 트랜스(2c), 콘덴서(C1)의 순이다. 반전 전류의 하이 사이드측의 경로는, 정펄스 전류와는 반대로, 콘덴서(C1)로부터, 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q1) 또는 다이오드(D1), 스위칭 소자(Q3), 콘덴서(C1)의 순이다.

또, 도 9에서, 스위칭 소자(Q2)가 온, 스위칭 소자(Q1)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다. 정펄스 전류의 로우 사이드측의 경로는, 콘덴서(C2)로부터, 승압 트랜스(2c), 스위칭 소자(Q4) 또는 다이오드(D4), 스위칭 소자(Q2), 콘덴서(C2)의 순이다. 반전 전류의 로우 사이드측의 경로는, 정펄스 전류와는 반대로, 콘덴서(C2)로부터, 스위칭 소자(Q2) 또는 다이오드(D2), 스위칭 소자(Q4), 승압 트랜스(2c), 콘덴서(C2)의 순이다.

도 9에 나타낸 점등 회로에 의하면, 반전 전류 제어 신호에 따라 스위칭 소자(Q3, Q4)를 오프로 하면, 다이오드(D3, D4)가 정펄스 전류의 방향을 순방향으로 하므로, 반전 전류의 흐름이 다이오드(D3, D4)에 의해 저지된다.

따라서, 도 1에 나타낸 제1 실시 형태의 점등 장치와 같이, 발광하는 부분이 관의 축방향으로 신속히 퍼져, 축방향의 휘도 분포의 악화, 깜박거림을 억제할 수 있다.

〔제6 실시 형태〕

다음으로 본 발명의 제6 실시 형태에 대해 설명한다. 도 10은, 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에 관련된 제6 실시 형태를 설명하기 위한 도면이고, 본 실시 형태는 교류 변환 회로로 하고 하프 브리지 회로를 이용해 2개의 스위칭 소자에 공통의 차단 회로를 설치한 것으로서, 교류 변환 회로 이외의 구성은 도 1에 나타낸 실시 형태와 같으므로 설명은 생략한다.

교류 변환 회로(2a)는, 차단 회로(4), 발진 회로(2d), 스위칭 소자(Q1, Q2), 다이오드(D1, D2), 콘덴서(C1, C2)로 구성된다. 스위칭 소자(Q1, Q2), 콘덴서(C1, C2)는, 하프 브리지 회로를 구성한다.

Q1은 하이 사이드 스위치, Q2는 로우 사이드 스위치, C1은 하이 사이드측의 콘데서(C2)는 로우 사이드측의 콘덴서이다. 다이오드(D1, D2)는, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 기생 다이오드, 또는 별도로 부가한 것이고, 스위칭 소자(Q1, Q2)에 대해 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위로부터 고전위의 방향을 순방향으로 한다.

차단 회로(4)는, 다이오드(D3, D4)와 스위칭 소자(Q3)로 구성되고, 직렬 접속된 다이오드(D3, D4)는, 스위칭 소자(Q3)와 병렬 접속된다. 스위칭 소자(Q3)에는 반전 전류 제어 신호가 입력되어 반전 전류 제어 신호에 따라 온, 오프 동작을 행한다. 차단 회로(4)는, 병렬 접속된 스위칭 소자(Q1), 다이오드(D1)와, 병렬 접속된 스위칭 소자(Q2), 다이오드(D2)의 사이에 직렬 삽입되고, 또한 D3, D4의 접속점에 승압 트랜스(2c)의 1차측 코일의 일단이 접속된다. 다이오드(D3, D4)의 방향은, 직류 전원으로부터 본 정전류의 방향을 순방향으로 한다.

도 10에 나타낸 희가스 형광 램프 점등 장치의 동작에 대해 이하에 설명한다.

발진 회로(2d)로부터의 출력 신호(S1)는, 스위칭 소자(Q1)에 입력되고, 출력 신호(S2)는, 스위칭 소자(Q2)에 입력된다. 점등 신호가 온인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는, 위상을 서로 반주기 슬라이드시킨, 주파수 50㎑ 전후의 고주파 펄스 신호가 되어, 스위칭 소자(Q1, Q2)가, 출력 신호(S1, S2)에 따라 온, 오프 동작을 행함으로써, 직류 전압이 고주파 전압으로 변환되어 출력된다.

점등 신호가 오프인 경우에는, 출력 신호(S1, S2)는 오프되어, 스위칭 소자(Q1, Q2)가 모두 오프로 됨으로써, 고주파 전압의 출력은 정지한다.

차단 회로(4)는, 스위칭 소자(Q3)가 온인 경우에는, 콘덴서(C1, C2)가 방전하는 방향으로 흐르는 정펄스 전류, 당해 정펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 반전 전류의 어느 쪽이든 흐르게 하도록 작용한다. 한편, 스위칭 소자(Q3)가 오프인 경우에는, 콘덴서(C1, C2)가 방전하는 방향으로 흐르는 정펄스 전류는 흐르지만, 반전 전류는 저지하도록 작용한다.

도 10에서, 스위칭 소자(Q1)가 온, 스위칭 소자(Q2)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다. 정펄스 전류의 하이 사이드측의 경로는, 콘덴서(C1)로부터, 스위칭 소자(Q1), 다이오드(D3), 승압 트랜스(2c), 콘덴서(C1)의 순이다. 반전 전류의 하이 사이드측의 경로는, 정펄스 전류와는 반대로, 콘덴서(C1)로부터 승압 트랜스(2c), 다이오드(D4), 스위칭 소자(Q3), 스위칭 소자(Q1) 또는 다이오드(D1)의 순이다.

또, 도 10에 대해, 스위칭 소자(Q2)가 온, 스위칭 소자(Q1)가 오프인 경우에는, 정펄스 전류, 반전 전류의 경로는 이하와 같이 된다. 정펄스 전류의 로우 사이 드측의 경로는, 콘덴서(C2)로부터, 승압 트랜스(2c), 다이오드(D4), 스위칭 소자(Q2), 콘덴서(C2)의 순이다. 반전 전류의 로우 사이드측의 경로는, 정펄스 전류와는 반대로, 콘덴서(C2)로부터, 스위칭 소자(Q2) 또는 다이오드(D2), 스위칭 소자(Q3), 다이오드(D3), 승압 트랜스(2c), 콘덴서(C2)의 순이다.

도 10에 나타낸 점등 회로에 의하면, 반전 전류 제어 신호에 따라 스위칭 소자(Q3)를 오프로 하면, 다이오드(D3, D4)가 정펄스 전류의 방향을 순방향으로 하므로, 반전 전류의 흐름이 다이오드(D3, D4)에 의해 저지된다.

따라서, 도 1에 나타낸 제1 실시 형태의 점등 장치와 같이, 발광하는 부분이 관의 축방향으로 신속히 퍼지고, 축방향의 휘도 분포의 악화, 깜박거림을 억제할 수 있다.

〔제7 실시 형태〕

도 11은, 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에 관련된 제7 실시 형태를 설명하는 도면이다. 도 11은 희가스 형광 램프 점등 장치의 제어 회로(3)의 구성예를 나타낸 것이고, 본 실시 형태에서는, 서지 전압의 억제 효과를 구비하게 된 제어 회로의 구성예를 나타낸다.

또한, 도 11에 나타낸 제어 회로는, 상기 제1 내지 제 6의 실시 형태의 어느 것에도 적용할 수 있고, 상술한 제어 회로(3)를 도 11에 나타낸 제어 회로로 전환함으로써, 서지 전압의 억제 효과를 가지도록 할 수 있다.

도 11에서, 제어 회로(3)에는, 밝기 설정값의 정보가 PWM 신호의 듀티비의 크기로 나타나, 밝기 제어 신호가 입력된다.

제어 회로(3)에 입력된 밝기 제어 신호는, 타이머 회로(3b), 타이머 회로(3c) 입력되고, 또한 제어 회로(3)의 출력 신호인, 점등 신호로서 출력된다.

타이머 회로(3b), 타이머 회로(3c)는, 밝기 제어 신호가 로우 레벨(L)로부터 하이 레벨(H)로 변화된 시점으로부터, 미리 설정된 시간폭의 로우 레벨(L)의 펄스 신호를 출력한다.

타이머 회로(3b), 타이머 회로(3c)의 출력 신호는, 배타적 논리화 회로(EXOR)에 입력되고, 배타적 논리화 회로(EXOR)의 출력 신호는 부정 회로(NOT)에 입력되며, 부정 회로(NOT)의 출력 신호는 반전 전류 제어 신호로서 출력된다.

도 12는, 온 기간의 초기에 생기는 서지 전압의 억제 효과를 구비하도록 하지만, 점등 신호와 반전 전류 제어 신호의 동작을 나타낸 타이밍 차트로서, 동 도면 (a)는 밝기 제어 신호, (b)의 A, B, C는 도 11의 A, B, C점의 파형, (c)는 발진 회로(2d)에 보내지는 점등 신호, (d)는 도 11에 나타낸 제어 회로로부터 출력되는 반전 전류 제어 신호이다.

도 12에서, 밝기 제어 신호는, t1~t5를 1주기로 하는 반복 신호이고, t1~t4 사이는, 밝기 제어 신호는 온이고, 교류 변환 회로로부터 고주파 전압이 출력되고 램프가 점등한다(온 기간). t4~t5 사이는, 밝기 제어 신호는 오프이고, 교류 변환 회로로부터 출력은 정지하고, 램프는 소등된다(오프 기간).

도 12(b)의 A는, 타이머 회로(3b)의 출력 신호로서, t1~t5의 주기 내에서 t1~t2의 사이만 로우 레벨(L)의 신호가 출력된다. B는, 타이머 회로(3c)의 출력 신호로서, t1~t5의 주기 내에서, t1~t3의 사이만 로우 레벨(L)의 신호가 출력된다. C 는, 배타적 논리화 회로(EXOR)의 출력 신호로서, t1~t5의 주기 내에서, t2~t3의 사이만, H신호가 출력된다.

점등 신호는, 밝기 제어 신호와 같지만, 반전 전류 제어 신호는, t1~t5의 주기 내에서, t2~t3의 사이만, L신호가 출력된다.

도 13에, 온 기간의 초기에서의 램프 인가 전압 파형을 나타낸다. 온 기간의 초기는 높은 피크 전압(서지 전압)이 생긴다. 이것은, 온 기간 초기는 방전이 아직 형성되어 있지 않아, 희가스 형광 램프로 소비되는 에너지가 작기 때문에, 승압 트랜스의 리케이지 인덕턴스 사이에서, Q가 높은 공진 회로가 형성되기 때문이라고 생각된다.

즉, 상술한 도 4와 같이, 온 기간의 처음부터 반전 전류 제어 신호를 오프로 했을 경우, 방전이 아직 충분히 형성되어 있지 않은 때로부터 점등 회로의 전력 공급 능력이 높아지기 때문에, 높은 서지 전압이 발생할 우려가 없다고 서술할 수 없다.

한편, 도 12에 나타낸 바와 같이, 온 기간의 처음은 반전 전류 제어 신호를 온으로 하고, 도중으로부터 오프로 할 경우에는, 어느 정도의 램프의 방전이 형성된 후에 점등 회로의 전력 공급 능력이 높아지므로, 확실히 서지 전압을 억제할 수 있다. 따라서, 서지 전압이 발생함에 따라 절연부재가 열화된다는 불편이 생기는 것을 확실히 회피할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 나타낸 회로에서는, 오프 기간중의 반전 전류 제어 신호는 온으로 되지만, 온으로 한정될 필요는 없고, 온과 오프의 어디라도 좋다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 희가스 형광 램프의 구성의 개략을 나타낸 사시도 및 직경 방향 단면도이다.

도 3은 희가스 형광 램프를 액정 디스플레이 패널의 백 라이트 광원에 사용했을 경우의 구성예를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1의 희가스 형광 램프 점등 장치에서의 밝기 제어 신호, 점등 신호, 반전 전류 제어 신호의 타임 차트 및 본 발명과 종래 장치에서의 램프의 점등 상태를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치에서의 각부의 파형을 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치의 제2 실시 형태를 설명하는 도면이다.

도 7은 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치의 제3 실시 형태를 설명하는 도면이다.

도 8은 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치의 제4 실시 형태를 설명하는 도면이다.

도 9는 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치의 제5 실시 형태를 설명하는 도면이다.

도 10은 본 발명의 희가스 형광 램프 점등 장치의 제6 실시 형태를 설명하는 도면이다.

도 11은 본 발명의 제7 실시 형태인 희가스 형광 램프 점등 장치의 제어 회로 외의 구성예를 나타낸 도면이다.

도 12는 도 11의 제어 회로에 있어서의 점등 신호와 반전 전류 제어 신호의 동작을 나타낸 타이밍 챠트이다.

도 13은 반전 전류를 차단했을 경우의 온 기간의 초기에서의 램프 인가 전압 파형을 나타낸 도면이다.

도 14는 종래의 희가스 형광 램프에 관련된 점등 장치 및 램프의 등가 회로를 나타낸 도면이다.

도 15는 도 14의 점등 장치에서의 발진 회로의 출력 신호, 직류 전원의 출력 전류 파형, 램프 전류 파형, 램프 전압 파형을 나타낸 도면이다.

도 16은 희가스 형광 램프에 교류 전압을 인가하여 점등시키는 온 기간에서의 램프(1)의 발광 모습을 나타낸 개념도이다.

도 17은 버스트 조광 점등 시켰을 때의, 측정점 A 및 측정점 B의 광출력을 측정하여 결과를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 희가스 형광 램프 2 희가스 형광 램프 점등 장치

2a 교류 변환 회로 2b 직류 전원

2c 승압 트랜스 2d 발진 회로

2e 점등 회로 3 제어 회로

3a~3c 타이머 회로 4, 4a, 4b 차단 회로

11 유리관 12 외부 전극

15 용이 시동 부위 Q1~Q6 스위칭 소자

D1~D6 다이오드 EXOR 배타적 논리화 회로

NOT 부정 회로

Claims (4)

1. 내면에 형광체가 도포된 유리관 내부에 희가스가 봉입되고, 서로 이간하여 상기 유리관의 축방향으로 신장하는 한 쌍의 전극이 상기 유리관의 외면에 배치된 희가스 형광 램프와, 직류 전원과, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 전극에 인가하는 점등 회로를 가지고,

   상기 점등 회로는, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 교류 변환 회로와, 상기 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스를 구비하고,

   상기 점등 회로에 의해, 상기 교류 변환 회로를 제어하고, 상기 희가스 형광 램프에 교류 전압을 인가하여 희가스 형광 램프를 점등시키는 온 기간과, 교류 전압의 인가를 정지하고 희가스 형광 램프를 소등시키는 오프 기간을 교대로 반복하고, 그 온 기간과 오프 기간의 시간 비율을 바꿔서 희가스 형광 램프의 밝기를 제어하는 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서,

   상기 교류 변환 회로는 차단 회로를 구비하고,

   상기 점등 회로는, 상기 차단 회로에 반전 전류 제어 신호를 출력하는 제어 회로를 구비하며,

   상기 차단 회로는, 상기 직류 전원으로부터 봐서 정(正)방향으로 흐르는 펄스 전류에 대해 역방향으로 흐르는 반전 전류를 저지하는 차단 소자와, 상기 반전 전류 제어 신호에 따라 상기 차단 소자에 의한 반전 전류 저지 기능을 유효/무효로 하는 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   반전 전류 제어 신호를 출력하는 상기 제어 회로는,

   적어도, 상기 온 기간에서의 상기 희가스 형광 램프의 점등 개시 시점으로부터, 발광이 축방향 전체에 걸치는 전체 발광 완료 시점까지의 기간에 걸쳐, 상기 반전 전류 저지 기능이 유효가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 형광 램프 점등 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 스위칭 소자는 상기 차단 소자에 병렬 접속되고, 상기 스위칭 소자는 상기 반전 전류 제어 신호에 따라 온, 오프하는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   반전 전류 제어 신호를 출력하는 상기 제어 회로는, 상기 온 기간에서의 상기 희가스 형광 램프의 점등 개시 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에, 상기 반전 전류 저지 기능이 유효가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.

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