WO2006046405A1 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

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Hiroshi Shinmen
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    • H05B41/2851—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2855—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions

Definitions

  • the present invention relates to a discharge lamp lighting device, and more particularly to a discharge lamp lighting device that lights a cold cathode tube used as a light source for a backlight of a liquid crystal display device.
  • discharge lamps such as cold cathode tubes have been widely used as light sources for backlights of liquid crystal display devices.
  • discharge lamp lighting devices having an inverter. AC lights up.
  • Such a discharge lamp lighting device usually has an inverter transformer for generating a high voltage on the secondary side, and an inverter means for generating a high frequency voltage is connected to the primary side of the inverter transformer, and the secondary side is connected.
  • a so-called ballast element for example, a ballast capacitor, for stabilizing the tube current of the discharge lamp and the discharge lamp having negative resistance characteristics is connected.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the cold cathode tube lighting device described in Patent Document 1.
  • This cold-cathode tube lighting device includes a voltage resonance type Royer circuit including an inverter transformer 1, transistors 2 and 3, resistors 4 and 5, a capacitor 6, and a choke coil 7, and a low-voltage constant current source 9.
  • the cold cathode tube 8 is directly connected to the secondary side of the inverter transformer 1.
  • This cold-cathode tube lighting device maintains constant tube current without connecting a ballast capacitor to the secondary side of the inverter transformer 1 by supplying power from the constant current source 9 to the inverter transformer 1.
  • Patent Document 1 Patent No. 3256992 Specification
  • an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of reducing the tube current stability without providing a ballast element on the secondary side of an inverter transformer at low cost.
  • the present invention includes an inverter means for outputting a high-frequency voltage and an inverter transformer, and the inverter means connected to a primary side of the inverter transformer is used to provide a secondary of the inverter transformer.
  • the inverter means includes a switching means, and a ballast impedance element is connected in series between the switching means and the primary winding of the inverter transformer. It is characterized by being.
  • the ballast impedance element is constituted by a resistor, a capacitor, an inductor, or a combination thereof, or a combination thereof.
  • the switching means is constituted by a full bridge circuit, and the full bridge circuit is driven by separately excited oscillation.
  • the discharge lamp lighting device further includes a protection circuit and a current detection circuit.
  • the protection circuit may detect an output voltage of a tertiary winding wound around the inverter transformer, or may be a ballast connected to a primary side of the inverter transformer. The voltage between the impedance element and the primary winding of the inverter transformer may be detected.
  • the current detection circuit may detect a tube current flowing in the discharge lamp, or may detect a current flowing in a current transformer. Alternatively, the current on the low voltage side of the secondary winding of the inverter transformer may be detected.
  • the last impedance element is connected in series between the switching means and the primary winding of the inverter transformer, so that the ballast element is connected to the secondary side. Therefore, it is possible to realize a discharge lamp lighting device that can stabilize the tube current without increasing the number of parts from the conventional configuration.
  • the ballast impedance element is connected not to the secondary side of the inverter transformer to which a high voltage is applied, but to the primary side. This reduces the risk of failure and fire due to element breakdown, and increases the safety of the equipment. Further, since it is not necessary to connect a ballast element in series with the discharge lamp on the secondary side of the inverter transformer, the output power of the inverter transformer can be kept low. In addition, even when a short circuit between wires (so-called rare short) occurs on the secondary side of the transformer, the primary current ballast impedance element suppresses overcurrent flowing in the wire and prevents smoke and ignition of the inverter transformer. Can do.
  • the inductance when an inductor is used as the ballast impedance element, the inductance can be made smaller than when the inductor is connected to the secondary side, so that the ballast impedance element can be reduced in size.
  • the input waveform force applied to the inverter transformer can also eliminate noise, and the heat generation of the transformer due to the harmonic components is suppressed. As a result, heat generation in the transformer is reduced.
  • the inverter means by making the inverter means a separately excited type, an element having any appropriate impedance that does not consider the influence on the resonance frequency on the primary side is selected as the no ⁇ last impedance element according to the present invention. be able to. In particular, a high-efficiency operation is possible by making the switching means a full-bridge circuit.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing inverter means of the discharge lamp lighting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a graph schematically showing an asymmetric voltage waveform by the inverter means in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a conventional discharge lamp lighting device.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
  • a discharge lamp lighting device 10 includes an inverter means 12 and an inverter transformer TR, and a discharge lamp La such as a cold cathode tube passes through a ballast element on a secondary winding 16 of the inverter transformer TR.
  • the inverter means 12 includes a switching means 13, and an inductor 18 is connected in series as a ballast impedance element in the present embodiment between the switching means 13 and the primary winding 14 of the inverter transformer TR. Yes.
  • the inverter unit 12 includes a full bridge circuit that is the switching unit 13 and a control circuit 21 that drives the full bridge circuit 13.
  • the full-bridge circuit 13 includes a pair of switching elements Ql and Q3 connected in series and a pair of switching elements Q2 and Q4 connected in series in parallel.
  • switching elements Q3 and Q4 are composed of NMOSFETs
  • switching elements Ql and Q2 are composed of PM OSFETs.
  • the inverter means 12 alternately turns on / off the switching element pairs (Ql, Q4) and (Q2, Q3) at a predetermined frequency (for example, about 60 kHz). High frequency voltage is generated at output terminals A and B. ⁇ 3 ⁇ 4: Things.
  • the discharge lamp lighting device 10 shown in FIG. 1 includes a dimming circuit 22, a current detection circuit 23, and a protection circuit 24.
  • the functions of the circuits 22 to 24 are as follows. It is as follows. First, the current detection circuit 23 generates an appropriate signal according to the current value detected by the current transformer 25 and outputs the signal to the control circuit 21, whereby the control circuit 21 is included in the inverter means 12, for example. The on-duty of the switching elements Q1 to Q4 to be varied is adjusted to adjust the power input to the inverter transformer TR.
  • the protection circuit 24 generates an appropriate signal according to the voltage detected by the tertiary winding 26 of the inverter transformer TR and outputs the signal to the control circuit 21, so that the control circuit 21, for example, of the discharge lamp La When an abnormality such as open or short is detected, the operation of the inverter means 21 is stopped to protect the device. Further, the voltage between the inductor 18 that uses the tertiary winding 26 and the primary winding 14 of the inverter transformer TR may be detected.
  • the dimming circuit 22 outputs a signal for adjusting the luminance of the discharge lamp La to the control circuit 21 by, for example, burst dimming, and thus the control circuit 21 has, for example, 150 to 30 OHz.
  • the average brightness of the discharge lamp La is adjusted by intermittently operating the inverter means 12 at a certain frequency.
  • the current detection circuit 23 detects the tube current of the power discharge lamp La in which the current is detected by the current transformer 25.
  • the current flowing to the low voltage side of the secondary winding 16 of the inverter transformer TR May be detected.
  • the discharge lamp lighting device 10 includes an inductor 18 on the primary side of the inverter transformer TR, and the inductor 18 functions as a ballast impedance element, thereby stabilizing the tube current of the discharge lamp La. It is what realizes a kite. That is, if the tube current (hereinafter also referred to as secondary current) increases for some reason, the current (hereinafter also referred to as primary current) flowing through the primary winding 14 of the inverter transformer TR increases. Since the voltage applied by means 1 and 2 is constant, the impedance of inductor 18 acts to reduce the primary side current and lower its drop voltage, and consequently suppress the increase in secondary side tube current. Is done.
  • the impedance of the inductor 18 acts to increase the primary side current and increase the voltage drop. As a result, the secondary side tube current increases. A decrease in current is suppressed.
  • the present invention is not limited to the type of impedance element to be used.
  • the ballast impedance element according to the present invention it is preferable that any of a resistor, a capacitor, an inductor, or a combination thereof can be used.
  • an inductor or a combination including an inductor is used.
  • the inductor can be advantageously used as a ballast element while overcoming the conventional drawback that the shape of a high voltage resistant inductor is large.
  • the discharge lamp lighting device 10 in the present embodiment has an inductor having the same function as the nost element. Compared to the case of connecting to the secondary side, the inductance can be reduced to about LZn 2 and the element can be further downsized.
  • the inductance L of the inductor 18 is about 30 ⁇
  • an inductor having an inductance L of about 300 mH is used as the ballast element on the secondary side. It will perform the same function as when connected to.
  • the force that includes the choke coil 7 on the primary side of the inverter transformer 1 Unlike the ballast impedance element according to the invention, it is connected between the switching means constituted by the transistors 2 and 3 and the DC power source 9, and only when an overcurrent flows instantaneously due to, for example, magnetic saturation of the inverter transformer 1 or the like. It functions as an impedance element, and is provided to protect the transistors 2 and 3 from being damaged. It functions as a ballast element that stabilizes the tube current by dividing the high-frequency voltage generated by the switching means. It is something that does not.
  • the inductor 18 functions as a low-pass filter, a voltage waveform applied to the primary winding 14 of the inverter transformer TR by cutting a harmonic component of the output voltage of the inverter means 12 is cut. Can be approximately sinusoidal. As a result, noise is removed from the inverter transformer TR and heat generation of the inverter transformer TR due to harmonic components is suppressed.
  • the discharge lamp lighting device 10 includes the ballast impedance element (in this case, the inductor) 18 on the primary side, the loss P in the short-circuit portion is
  • the inverter means 12 is configured by a high-efficiency separately-excited circuit composed of a full bridge circuit 13 and a control circuit 21, and the full bridge circuit 13 is controlled.
  • the circuit 21 is driven at a predetermined frequency. Therefore, for example, unlike the case of the Royer circuit in which the drive frequency of the inverter means is determined by the resonance frequency of the LC resonance circuit provided on the primary side of the inverter transformer 1 as shown in FIG. It is possible to connect an element having an arbitrary impedance suitable as a ballast without considering the influence on the primary pole j.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of the discharge lamp lighting device according to the present invention.
  • the discharge lamp lighting device 30 in this embodiment is substantially the same as the discharge lamp lighting device 10 in the first embodiment described above, but is connected between the inverter means 12 and the primary winding 14 of the inverter transformer TR.
  • a series circuit 32 including a capacitor 34 and an inductor 33 is connected as a ballast impedance element.
  • the discharge lamp lighting device 30 in the present embodiment has the following operations in addition to the same operations and effects as the discharge lamp lighting device 10 in the first embodiment described above.
  • the output waveform of the inverter means 12 has an asymmetry such that the voltage in one direction is V and the voltage in the other direction is V + ⁇
  • the output voltage is averaged. Therefore, a DC voltage of ⁇ ′ (where ⁇ ′ is a time average of ⁇ ) is superimposed.
  • ⁇ ′ is a time average of ⁇
  • the discharge lamp lighting device 30 adds a capacitor 34 connected in series to the inverter means 12 to the ballast impedance element, thereby cutting off the DC component of the asymmetric voltage waveform, and the primary voltage of the inverter transformer TR. This improves the symmetry of the voltage applied to line 14.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the discharge lamp lighting device according to the present invention.
  • the discharge lamp lighting device 40 in the present embodiment has a capacitor 44 connected in parallel to the primary winding 14 of a power inverter transformer TR that is substantially the same as the discharge lamp lighting device 10 in the first embodiment described above. In that respect, it is different.
  • the discharge lamp lighting device 40 in the present embodiment has the following operations in addition to the same operations and effects as the discharge lamp lighting device 10 in the first embodiment described above.
  • a resonance circuit is formed on the secondary side of the inverter transformer TR by the parasitic capacitance between the discharge lamp and the liquid crystal display device and the self-inductance on the secondary side of the inverter transformer TR.
  • a condenser having an appropriate capacity such as the discharge lamp lighting device 40 in the present embodiment, is used.
  • the capacitor 44 By connecting the capacitor 44 in parallel with the primary wire 14 of the inverter transformer, the tube current can be stabilized. Further, the combination of the inductor 43 and the capacitor 44 cuts the harmonic component of the output voltage of the inverter means 12 more effectively, and the voltage waveform applied to the primary winding 14 of the inverter transformer TR is almost sinusoidal. It can be.

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Abstract

　インバータトランスの二次側にバラスト素子を設けることなく、管電流の安定化を低コストに実施できる放電灯点灯装置を提供する。 　本発明に係る放電灯点灯装置１０は、インバータ手段１２とインバータトランスＴＲとを含み、インバータトランスＴＲの二次巻線１６には、例えば冷陰極管等の放電灯Ｌａがバラスト素子を介することなく直接接続されている。また、インバータ手段１２にはスイッチング手段１３が含まれ、スイッチング手段１３とインバータトランスＴＲの一次巻線１４との間には、バラストインピーダンス素子として、インダクタ１８が直列に接続されている。インダクタ１８は、高電圧が印加されるインバータトランスの二次側ではなく一次側に接続されているため、高耐圧性の素子を使用する必要がなく、部品コストが低減すると共に、装置の安全性が増大する。

Description

明 細 書
放電灯点灯装置
技術分野
[0001] 本発明は、放電灯点灯装置に係り、詳しくは、液晶表示装置のバックライト用の光 源として用いられる冷陰極管等を点灯する放電灯点灯装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、液晶表示装置のバックライト用の光源として、例えば冷陰極管等の放電灯が 広範に使用されており、一般に、このような放電灯は、インバータを有する放電灯点 灯装置によって交流点灯される。このような放電灯点灯装置は、通常、二次側に高電 圧を発生させるためのインバータトランスを有し、インバータトランスの一次側には高 周波電圧を発生させるインバータ手段が接続され、二次側には、放電灯および負性 抵抗特性を有する放電灯の管電流を安定ィ匕するためのいわゆるバラスト素子、例え ばバラストコンデンサが接続されている。このような回路構成では、放電灯の点灯に 必要な管電圧を得るために、放電灯に直列に接続されたバラストコンデンサの電圧 降下分を含めた出力電圧を二次側に発生させる必要があり、インバータトランスの形 状が大きくなる結果、機器の小型化を妨げていた。このため、インバータトランスの一 次側に低圧定電流源を設け、この低圧定電流源カゝら電力を供給することによって、 ノ《ラストコンデンサを削除することが提案されている（例えば、特許文献 1参照)。
[0003] 図 6は、特許文献 1に記載の冷陰極管点灯装置の回路構成図である。この冷陰極 管点灯装置は、インバータトランス 1、トランジスタ 2、 3、抵抗 4、 5、コンデンサ 6、およ びチョークコイル 7からなる電圧共振型ロイヤー回路と、低圧定電流源 9とを備えてお り、インバータトランス 1の二次側には冷陰極管 8が直接接続されている。この冷陰極 管点灯装置は、定電流源 9からインバータトランス 1に電力を供給することによって、 インバータトランス 1の二次側にバラストコンデンサを接続することなぐ管電流を一定 に維持するものである。
特許文献 1：特許第 3256992号明細書
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0004] し力しながら、一般に、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる放電灯点灯 装置の電源には、液晶ドライブ回路等と共通の定電圧電源が用いられるれるため、 放電灯点灯装置に定電流源を使用することは、液晶ディスプレイ装置に新たな構成 要素を追加することを意味し、装置全体としてのコストが増大する。
[0005] 本発明は、上記課題に鑑みて、インバータトランスの二次側にバラスト素子を設ける ことなぐ管電流の安定ィ匕を低コストに実施できる放電灯点灯装置を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 上記目的を達成するため、本発明は、高周波電圧を出力するインバータ手段とイン バータトランスとを含み、該インバータトランスの一次側に接続された前記インバータ 手段によって、前記インバータトランスの二次側に接続された放電灯を点灯する放電 灯点灯装置において、前記インバータ手段はスイッチング手段を含み、該スィッチン グ手段と前記インバータトランスの一次卷線との間には、バラストインピーダンス素子 が直列に接続されていることを特徴とする。
[0007] また、前記バラストインピーダンス素子は、抵抗、コンデンサ、インダクタの 、ずれか 、あるいは、それらの組合せで構成されることを特徴とする。
[0008] また、前記スイッチング手段はフルブリッジ回路にて構成され、該フルブリッジ回路 は他励発振により駆動されることを特徴とする。
[0009] 本発明の一態様において、本発明に係る放電灯点灯装置は、保護回路と電流検 知回路とをさらに含むことを特徴とする。
[0010] ここで、前記保護回路は、前記インバータトランスに卷回された三次卷線の出力電 圧を検知するものであってもよぐまたは、前記インバータトランスの一次側に接続さ れたバラストインピーダンス素子と前記インバータトランスの一次卷線との間の電圧を 検知するものであってもよ 、。
[0011] また、前記電流検知回路は、カレントトランスに流れる電流を検知するものであって もよぐ前記放電灯に流れる管電流を検知するものであってもよい。あるいは、前記ィ ンバータトランスの二次卷線の低圧側の電流を検知するものであってもよい。 発明の効果
[0012] 本発明に係る放電灯点灯装置によれば、ノ ラストインピーダンス素子をスイッチング 手段とインバータトランスの一次卷線との間に直列に接続することにより、二次側にバ ラスト素子を接続せずに管電流を安定化できる放電灯点灯装置を、従来の構成から 部品点数を増大させることなく実現することができる。また、本発明において、バラスト インピーダンス素子は、高電圧が印加されるインバータトランスの二次側ではなく一 次側に接続されているため、高耐圧性の素子を使用する必要がなぐ部品コストが低 減すると共に、素子の絶縁破壊による故障や発火の危険性がなくなり、装置の安全 性が増大する。また、インバータトランスの二次側に、放電灯に直列にバラスト素子を 接続する必要がないため、インバータトランスの出力電力を低く抑えることができる。 さらに、トランスの二次側に卷線間短絡 (いわゆるレアショート）が発生した場合でも、 一次側のバラストインピーダンス素子により卷線に流れる過電流を抑制し、インバー タトランスの発煙や発火を防止することができる。
[0013] 特に、バラストインピーダンス素子としてインダクタを使用した場合、そのインダクタ ンスを二次側に接続する場合よりも小さくすることができるため、バラストインピーダン ス素子を小型化することが可能となる。また、一次側のインダクタによって高次の高調 波成分が抑制されるため、インバータトランスに印加される入力波形力もノイズを除去 することができ、高調波成分によるトランスの発熱が抑制されるため、全体としてトラン スの発熱が低減する。
[0014] また、インバータ手段を他励型とすることによって、一次側の共振周波数に与える 影響を考慮することなぐ任意の適切なインピーダンスを有する素子を本発明に係る ノ《ラストインピーダンス素子として選択することができる。特に、スイッチング手段をフ ルブリッジ回路とすることによって、高効率の作動が可能になる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明に係る放電灯点灯装置の第 1の実施形態を示す回路構成図である。
[図 2]本発明の第 1の実施形態における放電灯点灯装置のインバータ手段を示す回 路構成図である。
[図 3]本発明に係る放電灯点灯装置の第 2の実施形態を示す回路構成図である。 [図 4]本発明の第 2の実施形態において、インバータ手段による非対称な電圧波形を 模式的に示すグラフである。
[図 5]本発明に係る放電灯点灯装置の第 3の実施形態を示す回路構成図である。
[図 6]従来の放電灯点灯装置を示す回路構成図である。
符号の説明
[0016] 10, 30, 40 放電灯点灯装置
12 インバータ手段
13 スイッチング手段（フルブリッジ回路）
18, 32, 43 バラストインピーダンス素子
TR インバータトランス
La 放電灯
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明に係る放電灯点灯装置の一実施形態を、図面を参照して詳述する。
図 1は、本発明に係る放電灯点灯装置の一実施形態を示す回路構成図である。図 1 において、放電灯点灯装置 10は、インバータ手段 12とインバータトランス TRとを含 み、インバータトランス TRの二次卷線 16には、例えば冷陰極管等の放電灯 Laがバ ラスト素子を介することなく直接接続されている。また、インバータ手段 12にはスイツ チング手段 13が含まれ、スイッチング手段 13とインバータトランス TRの一次卷線 14 との間には、本実施形態におけるバラストインピーダンス素子として、インダクタ 18が 直列に接続されている。
[0018] 本実施形態において、インバータ手段 12は、スイッチング手段 13であるフルブリツ ジ回路と、このフルブリッジ回路 13を駆動する制御回路 21を含んでいる。フルブリツ ジ回路 13は、図 2に示すように、直列に接続された 1組のスイッチング素子 Ql、 Q3と 、同様に直列に接続された 1組のスイッチング素子 Q2、 Q4とを並列に接続してなり、 例えば、スイッチング素子 Q3、 Q4は NMOSFET、スイッチング素子 Ql、 Q2は PM OSFETから構成される。インバータ手段 12は、制御回路 21から出力されるゲート電 圧に従って、スイッチング素子の組 (Ql, Q4)と（Q2, Q3)のオン ·オフを所定の周 波数 (例えば 60kHz程度)で交互に繰返し、出力端子 A、 Bに高周波電圧を発生さ ·¾：るものである。
[0019] また、図 1に示す放電灯点灯装置 10は、上述した構成要素に加えて、調光回路 22 、電流検知回路 23、保護回路 24を含んでおり、各回路 22〜24の機能は、次のよう なものである。まず、電流検知回路 23は、カレントトランス 25によって検知された電流 値に応じた適切な信号を生成して制御回路 21に出力し、それによつて、制御回路 2 1は、例えばインバータ手段 12に含まれるスイッチング素子 Q 1〜Q4のオンデューテ ィを変動させ、インバータトランス TRに投入される電力を調整するものである。保護回 路 24は、インバータトランス TRの三次卷線 26によって検知された電圧に応じた適切 な信号を生成して制御回路 21に出力し、それによつて、制御回路 21は、例えば放電 灯 Laのオープンやショート等の異常が検出された場合にインバータ手段 21の動作を 停止させ、装置を保護するものである。また、三次卷線 26を用いることなぐインダク タ 18とインバータトランス TRの一次卷線 14との間の電圧を検知してもよい。また、調 光回路 22は、例えばバースト調光により放電灯 Laの輝度を調整するための信号を 制御回路 21に出力するものであり、これによつて、制御回路 21は、例えば 150〜30 OHz程度の周波数でインバータ手段 12を間欠的に動作させることによって、放電灯 Laの平均的な輝度を調整するものである。図示の例では、電流検出回路 23はカレ ントトランス 25によって電流を検知している力 放電灯 Laの管電流を検知してもよぐ インバータトランス TRの二次卷線 16の低圧側に流れる電流を検知してもよい。
[0020] 本実施形態における放電灯点灯装置 10は、インバータトランス TRの一次側にイン ダクタ 18を備え、このインダクタ 18がバラストインピーダンス素子として機能することに よって、放電灯 Laの管電流の安定ィ匕を実現するものである。すなわち、何らかの原 因で管電流 (以下、二次側電流ともいう）が増大した場合、インバータトランス TRの一 次卷線 14を流れる電流（以下、一次側電流ともいう）も増大するが、インバータ手段 1 2によって印加される電圧は一定であるため、インダクタ 18のインピーダンスは、一次 側電流を減少させてその降下電圧を低下させるように作用し、結果として二次側の管 電流の増大が抑制される。同様に、管電流が減少すると一次側電流も減少するが、 この際、インダクタ 18のインピーダンスは、一次側電流を増大させてその降下電圧を 上昇させるように作用し、結果として二次側の管電流の減少が抑制される。ここで、ィ ンバータトランス TRの卷線比（2次卷線の卷数 Z1次卷線の卷数)を nとし、放電灯 L aの等価負荷抵抗を Rとすれば、インバータトランス TRの 1次側から見た負荷インピ 一ダンスは RZn2となるため、バラストインピーダンス素子に必要なインピーダンスは 、 RZn2に対して適切な値とする必要がある。
[0021] 本発明は、使用するインピーダンス素子の種類に限定されるものではなぐ本発明 に係るバラストインピーダンス素子として、抵抗、コンデンサ、インダクタ、またはそれら の組合せのいずれも使用することができる力 好ましくは、本実施形態におけるバラ ストインピーダンス素子のように、インダクタまたはインダクタを含む組合せを使用する ものである。本発明に係る放電灯点灯装置では、ノ《ラストインピーダンス素子をイン バータトランスの一次側に接続するため高耐圧の素子を使用する必要性がなぐした がって、抵抗に比べて電力損失の少ないインダクタを、高耐圧性のインダクタは形状 が大きくなるという従来の欠点を克服しつつ、バラスト素子として有利に使用すること ができる。加えて、上述したように、インバータトランスの一次側から見た負荷インピー ダンスは 1 Zn2程度に小さくなるため、本実施形態における放電灯点灯装置 10では 、 ノ スト素子として同様の作用を有するインダクタを二次側に接続する場合に比べ て、そのインダクタンスを LZn2程度に小さくすることができ、さらに素子を小型化する ことが可能となる。例えば、放電灯点灯装置 10において、インバータトランス TRの卷 線比 nを 100とし、インダクタ 18のインダクタンス Lを 30 μ Η程度とすれば、インダクタ ンス Lが 300mH程度のインダクタをバラスト素子として二次側に接続した場合と同様 の機能を発揮するものとなる。
[0022] なお、図 6に示す回路構成のように、従来の放電灯点灯装置においても、そのイン バータトランス 1の一次側にはチョークコイル 7が含まれている力 このチョークコイル 7 は、本発明に係るバラストインピーダンス素子とは異なり、トランジスタ 2、 3により構成 されるスイッチング手段と直流電源 9との間に接続され、例えばインバータトランス 1の 磁気飽和等によって瞬時的に過電流が流れる場合にのみインピーダンス素子として 機能して、トランジスタ 2、 3等の破損を防護するために設けられているものであり、ス イッチング手段により発生する高周波電圧を分圧して管電流を安定化させるバラスト 素子としては機能しないものである。 [0023] また、本実施形態において、インダクタ 18は、ローパスフィルタとして機能するため 、インバータ手段 12の出力電圧の高調波成分をカットして、インバータトランス TRの 一次卷線 14に印加される電圧波形をほぼ正弦波状とすることができる。これによつて 、インバータトランス TRからノイズが除去されると共に、高調波成分によるインバータト ランス TRの発熱が抑制される。
[0024] 次に、一次側にバラストインピーダンス素子を接続することの利点の一つとして、ィ ンバータトランス TRの二次側に卷線間短絡 (いわゆるレアショート）が発生した場合 の動作について説明する。インバータトランスの二次側にレアショートが発生した場 合、二次側回路は、放電灯およびバラスト素子のインピーダンスとは無関係に、二次 卷線のショート部分の抵抗 Rsが二次側に接続された状態になるため、従来の放電灯 点灯装置では、インバータトランスに過大な電流が流れ、その発煙や発火の要因とな る。このとき、インバータトランスの一次側の電圧を Vp、レアショートによる負荷抵抗を 一次側から見た抵抗値を Rpとすれば、ショート部分での電力損失は、
P=Vp2/Rp
で表される。しかし、本実施形態における放電灯点灯装置 10では、一次側にバラスト インピーダンス素子 (この場合にはインダクタ） 18を備えているため、ショート部分での 損失 Pは、
P=Rp .Vp2/ ( ( co L) 2+Rp2)
となり（ただし、 Lはインダクタ 18のインダクタンス）、インダクタ 18のインピーダンスに よって、電力損失すなわち過電流による発熱が抑制されることが分かる。
[0025] 本実施形態における放電灯点灯装置 10は、そのインバータ手段 12が、フルブリツ ジ回路 13と制御回路 21からなる高効率の他励型回路にて構成され、フルブリッジ回 路 13は、制御回路 21によって所定の周波数で駆動される。したがって、例えば、図 6 に示すような、インバータトランス 1の一次側に設けられた LC共振回路の共振周波数 によってインバータ手段の駆動周波数が決定されるロイヤー回路の場合とは異なり、 一次側の共振周波数に対する影響を考慮することなぐバラストとして適切な任意の インピーダンスを有する素子を一次佃 jに接続することができる。
[0026] 以下、図 3〜図 5を参照して、本発明の別の実施形態について説明するが、以下の 説明を通じて、上述した第 1の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、 またその説明は適宜省略して相違点のみを説明する。
[0027] 図 3は、本発明に係る放電灯点灯装置の第 2の実施形態を示す回路構成図である 。本実施形態における放電灯点灯装置 30は、上述した第 1の実施形態における放 電灯点灯装置 10とほぼ同様のものであるが、インバータ手段 12とインバータトランス TRの一次卷線 14との間に接続されるバラストインピーダンス素子として、コンデンサ 34とインダクタ 33からなる直列回路 32が接続されている点で、相違するものである。
[0028] 本実施形態における放電灯点灯装置 30は、上述した第 1の実施形態における放 電灯点灯装置 10と同様の作用，効果に加えて、次のような作用を有するものである。 例えば、図 4に示すように、インバータ手段 12の出力波形に、一方向の電圧が V、他 方向の電圧が V+ Δνであるような非対称性が存在する場合、その出力電圧には、 平均して Δν' (但し、 Δν'は Δνの時間平均）の直流電圧が重畳されることになる。 このため、バラストインピーダンス素子がインダクタ 33のみであると、インバータトラン ス TRに大きな直流電流が重畳されて、磁気飽和や効率の低下の原因となる。この際 、放電灯点灯装置 30では、そのバラストインピーダンス素子に、インバータ手段 12に 直列に接続されたコンデンサ 34を付加することによって、非対称な電圧波形の直流 成分をカットし、インバータトランス TRの一次卷線 14に印加される電圧の対称性を改 善するものである。
[0029] 図 5は、本発明に係る放電灯点灯装置の第 3の実施形態を示す回路構成図である 。本実施形態における放電灯点灯装置 40は、上述した第 1の実施形態における放 電灯点灯装置 10とほぼ同様のものである力 インバータトランス TRの一次卷線 14に 並列にコンデンサ 44が接続されている点で、相違するものである。
[0030] 本実施形態における放電灯点灯装置 40は、上述した第 1の実施形態における放 電灯点灯装置 10と同様の作用，効果に加えて、次のような作用を有するものである。 すなわち、放電灯と液晶表示装置との間の寄生容量とインバータトランス TRの二次 側の自己インダクタンスによってインバータトランス TRの二次側に共振回路が形成さ れることにより、インバータ手段 12の所定の駆動周波数に対して管電流が安定しな い場合、本実施形態における放電灯点灯装置 40のように、適切な容量を有するコン デンサ 44をインバータトランスの一次卷線 14に並列に接続することによって、管電流 を安定ィ匕させることができる。また、インダクタ 43とコンデンサ 44との組合せによって、 インバータ手段 12の出力電圧の高調波成分をより効果的にカットして、インバータト ランス TRの一次卷線 14に印加される電圧波形をほぼ正弦波状とすることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 高周波電圧を出力するインバータ手段とインバータトランスとを含み、該インバータ トランスの一次側に接続された前記インバータ手段によって、前記インバータトランス の二次側に接続された放電灯を点灯する放電灯点灯装置において、
前記インバータ手段はスイッチング手段を含み、該スイッチング手段と前記インバー タトランスの一次卷線との間には、バラストインピーダンス素子が直列に接続されてい ることを特徴とする放電灯点灯装置。
[2] 前記バラストインピーダンス素子は、抵抗、コンデンサ、インダクタのいずれか、ある いは、それらの組合せで構成されることを特徴とする請求項 1に記載の放電灯点灯 装置。
[3] 前記スイッチング手段はフルブリッジ回路にて構成され、該フルブリッジ回路は、他 励発振により駆動されることを特徴とする請求項 1または 2に記載の放電灯点灯装置
[4] 保護回路と電流検知回路とをさらに含むことを特徴とする請求項 1から 3のいずれ 力 1項に記載の放電灯点灯装置。
[5] 前記保護回路は、前記インバータトランスに卷回された三次卷線の出力電圧を検 知することを特徴とする請求項 4に記載の放電灯点灯装置。
[6] 前記保護回路は、前記インバータトランスの一次側に接続されたバラストインピーダ ンス素子と前記インバータトランスの一次卷線との間の電圧を検知することを特徴と する請求項 4に記載の放電灯点灯装置。
[7] 前記電流検知回路は、カレントトランスに流れる電流を検知することを特徴とする請 求項 4から 6のいずれか 1項に記載の放電灯点灯装置。
[8] 前記電流検知回路は、前記放電灯に流れる管電流を検知することを特徴とする請 求項 4から 6のいずれか 1項に記載の放電灯点灯装置。
[9] 前記電流検知回路は、前記インバータトランスの二次卷線の低圧側の電流を検知 することを特徴とする請求項 4力 6のいずれ力 1項に記載の放電灯点灯装置。
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