WO2006051676A1 - 多灯式放電灯点灯装置 - Google Patents

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Hiroshi Shinmen
Robert Weger
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    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers

Definitions

  • Multi-lamp type discharge lamp lighting device Multi-lamp type discharge lamp lighting device
  • the present invention relates to a multi-lamp discharge lamp lighting device for lighting a plurality of discharge lamps, and more particularly, to light a cold cathode tube used as a light source for a multi-lamp backlight of a liquid crystal display device.
  • a discharge lamp lighting device for lighting a plurality of discharge lamps, and more particularly, to light a cold cathode tube used as a light source for a multi-lamp backlight of a liquid crystal display device.
  • a discharge lamp such as a cold cathode tube is widely used as a light source for a backlight of a liquid crystal display device, and generally, such a discharge lamp is alternately lit by a discharge lamp lighting device having an inverter. Ru.
  • a discharge lamp lighting device having an inverter having an inverter. Ru.
  • multi-lamp backlights using a plurality of discharge lamps have been widely used as illumination light sources for such liquid crystal display devices.
  • a discharge lamp lighting device since a high voltage is required to light a discharge lamp, a discharge lamp lighting device usually has an inverter transformer for generating a high voltage on the secondary side, and a high frequency power is provided on the primary side of the inverter transformer.
  • An inverter means for generating a voltage is connected, and a secondary side is connected with a discharge lamp and a so-called ballast element for stabilizing the tube current of the discharge lamp having negative resistance characteristics, for example, a ballast capacitor.
  • a ballast capacitor for stabilizing the tube current of the discharge lamp having negative resistance characteristics
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-175891
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-45393
  • Patent Document 3 Patent No. 3256992
  • This circuit configuration has the following problems. That is, since a constant voltage power source common to liquid crystal drive circuits and the like is used as a power source of a discharge lamp lighting device generally used as a backlight of a liquid crystal display, using a constant current source in the discharge lamp lighting device This means adding new components to the liquid crystal display device, which increases the cost of the entire device.
  • the present invention is a multi-lamp type that can implement stabilization and equalization of each tube current of a plurality of discharge lamps without providing a ballast element on the secondary side of the inverter transformer. It aims at providing a discharge lamp lighting device.
  • the present invention includes a plurality of discharge lamps each including inverter means for outputting high frequency voltage and a plurality of inverter transformers, each connected to a secondary winding of the plurality of inverter transformers.
  • the inverter means includes switching means, and the plurality of inverter transformers are connected to the switching means with a ballast impedance element connected in series to each primary winding, and between the wires on the primary side of the adjacent inverter transformers. , Current balance means are provided.
  • ballast impedance element is characterized by being configured by either a capacitor or an inductor or a combination thereof.
  • the current balance means is formed of a balance coil.
  • the ballast impedance element is connected in series between the switching means and the primary winding of the inverter transformer to provide the ballast element on the secondary side.
  • the discharge lamp lighting device capable of stabilizing the tube current without connection can be realized without increasing the number of parts of the conventional constitution.
  • the current balance means is provided between the primary side wires of the adjacent inverter transformers, the current flows through each primary winding regardless of the variation of the ballast impedance element connected to the primary winding of each inverter transformer. The current can be made uniform.
  • each discharge lamp is connected to the secondary winding of each inverter transformer without passing through the ballast element, it is possible to eliminate the influence of the variation of the characteristic of the ballast element from the tube current of each discharge lamp. It is possible to make the tube current of each discharge lamp uniform.
  • 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, so that a high voltage resistant element is used.
  • 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.
  • the primary side ballast impedance element suppresses the overcurrent flowing to the winding line to prevent smoke and ignition of the inverter transformer. be able to.
  • the inductance when an inductor is used as a ballast impedance element, the inductance can be made smaller than when it is connected to the secondary side. It is possible to miniaturize the source element.
  • the high-order harmonic component is suppressed by the inductor on the primary side, noise can be eliminated from the input waveform force applied to the inverter transformer, and the heat generation of the transformer due to the harmonic component is suppressed. As the heat of transformer decreases.
  • the high withstand voltage is higher than in the case where a balance coil is connected on the secondary side to achieve equalization of the tube current. Also, since it is possible to reduce the inductance without the need to use the device of the above, the device can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
  • FIG. 2 A circuit configuration diagram showing inverter means of the discharge lamp lighting device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a main part related to the operation of one balance coil in the discharge lamp lighting device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the ballast impedance device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a graph schematically showing an asymmetric voltage waveform by the inverter means.
  • FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a discharge lamp lighting device 10 for controlling the lighting of a plurality (n) of discharge lamps as one embodiment of the present invention.
  • the discharge lamp lighting device 10 is In the secondary winding Nsl to Nsn of each inverter transformer TR to TR, for example, a discharge lamp Lai to Lan such as a cold cathode tube includes a ballast element and includes 12 inverter means and n inverter transformers TR to TR. It is directly connected without intervention.
  • the inductors LB 1 to LBn which are ballast impedance elements in this embodiment, are connected in series to the respective primary winding Npl to Npn, and the switching included in the inverter means 12 Connected in parallel to means 13!
  • the inverter means 12 includes a full bridge circuit which is the switching means 13 and a control circuit 21 which drives the full bridge circuit 13.
  • a pair of switching elements Ql and Q3 connected in series and a pair of switching elements Q2 and Q4 similarly connected in series are connected in parallel.
  • the switching elements Ql and Q2 are PMOSFETs
  • the switching elements Q3 and Q4 are NMOSFETs.
  • the inverter means 12 alternately repeats switching on and off of the switching element pairs (Q1, Q4) and (Q2, Q3) at a predetermined frequency (for example, about 60 kHz) according to the gate voltage output from the control circuit 21
  • the DC voltage Vin is converted to a high frequency voltage and output to the output terminals A and B.
  • adjacent inverter transformers TR and TR of the inverter transformers TR to TR are connected between the wires on the primary side.
  • the variance coil BC is formed by winding the primary winding Wpi and the secondary winding Wsi in any appropriate magnetic core, and the details of its configuration and operation will be described later.
  • the connection mode of the inverter transformers TR to TR connected in parallel to the switching means 13 will be described in detail by taking the inverter transformer TR as an example. That is, the inverter transformer TR
  • One end of the primary winding Np2 is connected in series to one end of the secondary winding Wsl of the lance coil BC, and the other end of the secondary winding Wsl is connected to one end of the inductor LB2.
  • the other terminal S is connected to the output terminal A of the inverter means 12.
  • the other end of the primary winding Np2 of the inverter transformer TR is connected to one end of the primary winding Wp2 of the balance coil BC,
  • the other end of the primary winding Wp2 is connected to the output terminal B of the inverter means.
  • the illustration is omitted, but the in-trans transformers TR and the other in-trans transformers TR to TR except TR are also the same. Are connected.
  • Inverter transformer TR, TR primary wiring is TR, respectively
  • One end of the primary winding Npl of the inverter transformer TR is directly connected to the inductor LB1 and only one end of the primary winding Npn of the inverter transformer TR is directly connected to the output of the inverter means 12 in order to couple with only primary side wiring of TR_. Connected to terminal B.
  • the discharge lamp lighting device 10 includes a light adjustment circuit 22, a current detection circuit 23, and a protection circuit 24 in addition to the components described above.
  • the discharge lamp lighting device according to the present invention is not limited to the presence or absence of the circuits 22 to 24.
  • the functions of the circuits 22 to 24 will be briefly described 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 it 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 is varied to adjust the power supplied to the inverter transformers TR to TR.
  • the protection circuit 24 generates an appropriate signal according to the voltage detected by each of the tertiary windings Nt 1 to Ntn of the inverter transformers TR to TR, and outputs the signal to the control circuit 21, whereby the control circuit 21
  • the control circuit 21 For example, when an abnormality such as open or short of the discharge lamps Lai to Lan is detected, the operation of the inverter means 12 is stopped to protect the device.
  • the light adjustment circuit 22 outputs a signal for adjusting the brightness of the La, such as discharge, for example, by burst light adjustment, to the control circuit 21, whereby the control circuit 21 has, for example, 150 to 300 Hz.
  • the average brightness of the discharge lamps Lai to Lan is adjusted by intermittently operating the inverter means 12 at a frequency of a certain degree.
  • the current detection circuit 23 may detect the tube current of the force discharge lamp La whose current is detected by the current transformer 25.
  • balance coil which is the current balance element in the present embodiment
  • the balance coil BC provided therebetween as an example.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing the main parts of the primary side wire P1 of the inverter transformer TR and the primary side wire P2 of the inverter transformer TR in the discharge lamp lighting device 10 shown in FIG.
  • Z1 and Z2 shown in FIG. 3 represent impedances of circuit elements other than the balance coil BC which are considered to be connected or connected to the respective primary side wires Pl and P2. These include the impedance of the inductors LB 1 and LB2, the inverter transformer of the discharge lamp Lai and La2, and the equivalent resistance seen from the primary side of the TR. Balance coil BC is responsible
  • the present invention is composed of an appropriate magnetic core and a primary winding Wpl and a secondary winding Wsl, which are closely coupled to the magnetic core with the same power and in the same phase and tightly coupled to each other.
  • a primary winding Wpl and a secondary winding Wsl which are closely coupled to the magnetic core with the same power and in the same phase and tightly coupled to each other.
  • the current flowing through the primary side wiring of TR to TR is equalized.
  • Discharge lamp lighting device 10 in the present embodiment includes inductors LB1 to LBn connected in series to primary winding lines Npl to Npn of inverter transformers TR to TR, respectively, and these inductors LB1 to LBn have a ballast impedance. By functioning as an element, stabilization of the tube current of each lamp Lal to Lan is realized. The same applies to the other inductors LB2 to LBn which will be described below in connection with the inductor LB1 and the operation thereof will be described. For example, if the tube current of the discharge lamp Lai (hereinafter also referred to as secondary current) increases due to any cause, the current flowing through the primary winding Npl (hereinafter also referred to as primary current) also increases.
  • secondary current the current flowing through the primary winding Npl
  • the impedance due to the inductance of the inductor LB1 reduces the primary current and decreases the voltage drop. To reduce the secondary tube current as a result.
  • the primary current also decreases, but at this time, the inductor LB1 is turned on.
  • the impedance due to the source acts to increase the primary current and raise the voltage drop, and as a result, the decrease of the tube current on the secondary side is suppressed.
  • the impedance necessary for the ballast impedance element may be larger enough for the R / N 2.
  • the present invention is not limited to the type of impedance element used.
  • a ballast impedance element according to the present invention any of resistances, capacitors, inductors, or combinations thereof may be used.
  • an inductor or a combination including an inductor is used.
  • the high withstand voltage inductor can be advantageously used as a ballast element while overcoming the conventional drawback of an increase in shape.
  • the discharge lamp lighting apparatus 10 of this embodiment since the load resistance seen primary side power of the inverter transformer is reduced to about 1Z N 2, the discharge lamp lighting apparatus 10 of this embodiment, the inductor having an equivalent effect as a ballast element
  • the inductance can be reduced to about LZN 2 as compared with the case of connecting to the secondary side, and the element can be further miniaturized.
  • the winding ratio N of the inverter transformer TR is 100 and the inductance L of the inductor LB1 is approximately 30 ⁇ m
  • an inductor with an inductance of approximately 300 mH is taken as the ballast element and the secondary side It exhibits the same function as when it is connected to
  • balance coils BC to BC for equalizing the tube currents of the discharge lamps Lai to Lan.
  • the _ is also connected to the primary side of the inverter transformers TR to TR, it is not necessary to use a high breakdown voltage element as compared to the case where the balance coil is connected to the secondary side, and practical current balance It is possible to reduce the inductance required to achieve the device size and to miniaturize the element.
  • the secondary side circuit does not depend on the impedance of the discharge lamp and the ballast element, and the secondary winding is used.
  • the resistance r of the short-circuited part is connected to the secondary side, so s
  • the inductors LB to LB function as a low noise filter, harmonic components of the output voltage of the inverter means 12 are cut and applied to the primary side winding wire Np. Voltage waveform can be made approximately sinusoidal. Thus, noise is removed from the inverter transformers TR and TR, and heat generation of the inverter transformers TR and TR due to harmonic components is suppressed.
  • the inverter means 12 is constituted by a high efficiency separately excited circuit consisting of a full bridge circuit 13 and a control circuit 21, and the full bridge circuit 13 is The control circuit 21 is driven at a predetermined frequency. Therefore, for example, unlike in the case of a Royer circuit or the like in which the drive frequency of the inverter means is determined by the resonant frequency of the LC resonant circuit provided on the primary side of the inverter transformer, the influence on the resonant frequency is not considered.
  • An element having any impedance suitable as a ballast can be connected to the primary side.
  • the ballast impedance element according to the present invention is described as an inductor
  • a series circuit 33 consisting of a capacitor 32 and an inductor 31 as shown in FIG. 4 can be used.
  • the ballast impedance element connected to the primary windings Npl to Npn of the inverter transformers TR to TR functions as the series circuit 33.
  • the following effects can be obtained depending on the effects. For example, as shown in FIG. 5, when the output waveform of the inverter means 12 has asymmetry such that the voltage in one direction is V and the voltage in the other direction is V + ⁇ , the output voltage is averaged. A DC voltage of ⁇ ′ (where ⁇ ′ is a time average of ⁇ ) is superimposed. Therefore, when the ballast impedance element is only the inductor 31, a large direct current is superimposed on the inverter transformers TR to TR, which causes the magnetic saturation and the decrease in efficiency.
  • the DC component of the asymmetric voltage waveform is cut and applied to the primary winding Np of the inverter transformer TR. It is possible to improve the symmetry of the applied voltage.
  • the resonant frequency of the secondary side resonant circuit is adjusted to stabilize the tube current, and the harmonic component of the output voltage of the inverter means 12 is cut more effectively.
  • a capacitor may be connected in parallel to the primary windings Npl to Npn of the inverter transformers TR to TR in order to make the voltage waveform applied to the primary side winding Np of the inverter transformer TR substantially sinusoidal.

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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、複数の放電灯の各管電流の安定化および均一化を低コストに実施できる多灯式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と複数のインバータトランスＴＲ１～ＴＲｎとを含み、その二次巻線Ｎs1～Ｎsnには放電灯Ｌａ１～Ｌａｎがそれぞれ接続されている。また、複数のインバータトランスＴＲ１～ＴＲｎは、それぞれの一次巻線Ｎp1～Ｎpnにバラストインピーダンス素子ＬＢ１～ＬＢｎが直列に接続されてスイッチング手段１３に接続され、隣り合うインバータトランスＴＲｉ，ＴＲｉ＋１の一次側の配線間に、電流バランス手段ＢＣｉが設けられている。このような構成によって、高耐圧性の素子を使用することなく、各管電流の安定化および均一化を実施することができる。

Description

明 細 書
多灯式放電灯点灯装置
技術分野
[0001] 本発明は、複数の放電灯を点灯するための多灯式放電灯点灯装置に係り、詳しく は、液晶表示装置の多灯式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] 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。近年、液晶表示装置の高輝度化および大型化に伴い、こ のような液晶表示装置の照明用光源として、複数の放電灯を使用した多灯式バックラ イトが多用されている。
[0003] 一般に、放電灯の点灯には高電圧を要するため、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。従来、複数の放電灯を点灯させる 場合にも、個々の放電灯に対してそれぞれバラストコンデンサを接続することによつ て、多灯式放電灯点灯装置が実施されている (例えば、特許文献 1参照)。
[0004] 一方、複数の放電灯を点灯させる場合には、各放電灯の輝度を均一化するために 各放電灯の管電流を均一にする必要があり、複数の放電灯に対してそれぞれ個別 のバラストコンデンサを接続した放電灯点灯装置では、バラストコンデンサの特性の ノ ラツキが管電流のバラツキの要因となる可能性がある。そのため、例えば、インバ 一タトランスの二次側にバランスコイルを設けて各放電灯の管電流を均一化する回路 構成が提案されている (例えば、特許文献 2参照)。また、インバータトランスの一次 側に低圧定電流源を設け、この低圧定電流源から電力を供給することによって、バラ ストコンデンサを不要とする回路構成も提案されており（例えば、特許文献 3参照）、こ の回路構成を用いて放電灯点灯装置を多灯化すれば、管電流の均一化に対して一 定の効果を奏することが予想される。
特許文献 1 :特開 2002— 175891号公報
特許文献 2 :特開平 7—45393号公報
特許文献 3：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
[0005] し力しながら、例えば特許文献 1に記載の放電灯点灯装置では、上述した管電流 のバラツキの問題に加えて、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、機器の小型化の妨 げになるという問題がある。特許文献 2に記載の放電灯点灯装置でも、二次側に設け たバランスコイルには大きなインダクタンスが要求されるため、バランスコイルとして大 型の素子が必要となり、コストが増大すると共に機器の小型化の妨げになるという問 題がある。
[0006] また、特許文献 3に記載の放電灯点灯装置を多灯化した場合には、上述したような 問題は回避され得る力 この回路構成には次のような問題がある。すなわち、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。
[0007] 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 ことなぐ複数の放電灯の各管電流の安定ィヒおよび均一化を低コストに実施できる多 灯式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
[0008] 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複 数のインバータトランスとを含み、該複数のインバータトランスの二次卷線にそれぞれ 接続された複数の放電灯を点灯する多灯式放電灯点灯装置にぉ ヽて、前記インバ ータ手段はスイッチング手段を含み、前記複数のインバータトランスは、それぞれの 一次卷線にバラストインピーダンス素子が直列に接続されて前記スイッチング手段に 接続され、隣り合う前記インバータトランスの一次側の配線間に、電流バランス手段を 設けてなることを特徴とする。
[0009] また、前記バラストインピーダンス素子は、コンデンサまたはインダクタのいずれ力、 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。
[0010] さらに、前記電流バランス手段は、バランスコイルにて形成されることを特徴とする。
発明の効果
[0011] 本発明に係る多灯式放電灯点灯装置によれば、バラストインピーダンス素子をスィ ツ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 構成力も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、隣り合うインバー タトランスの一次側配線の間に電流バランス手段を設けているため、各インバータトラ ンスの一次卷線に接続されたバラストインピーダンス素子のバラツキによらず、各一 次卷線に流れる電流を均一化することができる。カロえて、各放電灯は、それぞれのィ ンバータトランスの二次卷線にバラスト素子を介することなく接続されるため、各放電 灯の管電流からバラスト素子の特性のバラツキの影響を排除することができ、各放電 灯の管電流を均一化することができる。
[0012] また、本発明にお ヽて、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 一タトランスの二次側ではなく一次側に接続されて 、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 、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、インバータトランスの一次側に設けられる電流バランス手段としてバランスコィ ルを使用した場合、二次側にバランスコイルを接続して管電流の均一化を図る場合と 比較して、高耐圧性の素子を使用する必要がなぐまた、そのインダクタンスを小さく することができるため、素子を小型化することができる。
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一実施形態を示す回路構成図である。
[図 2]図 1に示す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]図 1に示す放電灯点灯装置において、 1つのバランスコイルの動作に関連する 主要部分を示す回路構成図である。
[図 4]本発明に係るバラストインピーダンス素子の別の態様を示す回路構成図である
[図 5]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。
符号の説明
[0016] 10 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）
33, LB1〜： LBn ノ ラストインピーダンス素子
BC〜BC _ 電流バランス手段（バランスコイル）
TR〜TR インバータトランス
Lai〜： Lan 放電灯
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明に係る多灯式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、本発明の一実施形態として、複数 (n本とする）の放電灯を点灯制御 する放電灯点灯装置 10の回路構成を示す図である。放電灯点灯装置 10は、インバ ータ手段 12と n個のインバータトランス TR 〜TRとを含み、各インバータトランス TR 〜TRの二次卷線 Nsl〜Nsnには、例えば冷陰極管等の放電灯 Lai〜Lan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、各インバータトランス TR 〜TRは 、それぞれの一次卷線 Npl〜Npnに、本実施形態におけるバラストインピーダンス素 子であるインダクタ LB 1〜LBnが直列に接続されて、インバータ手段 12に含まれるス イッチング手段 13に並列に接続されて!、る。
[0018] インバータ手段 12には、スイッチング手段 13であるフルブリッジ回路と、このフルブ リッジ回路 13を駆動する制御回路 21が含まれる。フルブリッジ回路 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 Ql、 Q2は PMOSFET、スイッチング素子 Q3、 Q4は NMOSFET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、スイツ 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、直流電圧 Vinを高周波電圧に変換して出力端子 A、 Bに出 力するものである。
[0019] さらに、放電灯点灯装置 10には、各インバータトランス TR 〜TRの、隣り合うイン バータトランス TR、 TR (ただし、 iは l〜n— 1の任意の整数）の一次側の配線間に
i i +1
、電流バランス手段であるバランスコイル BCが設けられている。バラスンスコイル BC は、任意の適切な磁気コアに一次卷線 Wpiおよび二次卷線 Wsiを卷回してなるもの であり、その構成および作用の詳細については後述する。スイッチング手段 13に対 して並列に接続される各インバータトランス TR 〜TRの接続態様を、インバータトラ ンス TRを例として詳述すれば次の通りである。すなわち、インバータトランス TRの
2 2 一次卷線 Np2の一端は、ノ《ランスコイル BCの二次卷線 Wslの一端に直列に接続さ れ、二次卷線 Wslの他端はインダクタ LB2の一端に接続されて、インダクタ LB2の他 端力 Sインバータ手段 12の出力端子 Aに接続されている。また、インバータトランス TR の一次卷線 Np2の他端は、バランスコイル BCの一次卷線 Wp2の一端に接続され、
2 2
一次卷線 Wp2の他端力インバータ手段の出力端子 Bに接続されている。図示は省略 するが、インノ ータトランス TR 、 TRを除く他のインノ ータトランス TR 〜TR も同 様に接続されている。インバータトランス TR、 TRの一次側配線は、それぞれ TR、
1 n 2
TR _の一次側配線のみと結合するため、インバータトランス TRの一次卷線 Nplの 一端は直接インダクタ LB1に接続し、また、インバータトランス TRの一次卷線 Npnの 一端は、直接インバータ手段 12の出力端子 Bに接続している。
[0020] なお、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を含んでいる。本発明に係る放電灯点灯装置は、これらの 回路 22〜24の有無に限定されるものではないが、各回路 22〜24の機能を簡単に 説明すれば、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 によって、制御回路 21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 Q1 〜Q4のオンデューティを変動させ、インバータトランス TR〜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〜TRの各三次卷線 Nt 1〜Ntn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 Lai〜Lan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 12の動作を停止させ、装置を保護す るものである。また、調光回路 22は、例えばバースト調光により放電等 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 150〜300Hz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 Lai〜Lan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い。
[0021] ここで、インバータトランス TRの一次側配線とインバータトランス TRの一次側配線
1 2
との間に設けられたバランスコイル BCを例として、本実施形態における電流バランス 素子であるバランスコイルの構成および作用を説明する。
図 3は、図 1に示す放電灯点灯装置 10のうち、インバータトランス TRの一次側配 線 P1とインバータトランス TRの一次側配線 P2の主要部を示した回路構成図である
2
。図 3に示す Z1および Z2は、各一次側配線 Pl、 P2に接続するかまたは接続してい るとみなされるバランスコイル BC以外の回路要素のインピーダンスを表すものであり 、それぞれインダクタ LB 1、 LB2のインピーダンス、放電灯 Lai、 La2のインバータト ランス TR、 TRの一次側から見た等価抵抗等が含まれる。バランスコイル BCは、任
1 2 1 意の適切な磁気コアと、その磁気コアに同一の卷数で同位相に卷回されて密結合す る一次卷線 Wplおよび二次卷線 Wslから構成されており、本実施形態において、各 卷線 Wpl、 Wslのインダクタンスによるインピーダンスは、上述したインピーダンス Z1 、 Z2よりも十分に大きいものとする。
[0022] 図 3に示すように、一次卷線 Wplおよび二次卷線 Wslには、それぞれ電流 II、 12が 、各卷線 Wpl、 Wslの卷回方向に対して互いに逆方向に流れている。この際、一般 には、バランスコイル BCの各卷線 Wpl、 Wslの端子間に、 Δ Ι=Ι1—Ι2に応じた電 圧が発生するが、本実施形態におけるバランスコイル BCは、各卷線 Wpl、 Wslのィ ンダクタンスが十分に大きいため、 Z1および Z2のバラツキや変動によらず、 Δ Ιがほ ぼ 0になるように電流 II、 12を平衡化するものである。この場合、両方の電流 II、 12に よりバランスコイル BCに生ずるほとんどの磁束が互いに打ち消し合うため、動作時 のバランスコイル BC 自体のインピーダンスはほぼ 0とみなすことができる。同様の電 流の平衡化は、他のバランスコイル BC〜BC でも実施され、各インバータトランス
2 n-1
TR〜TRの一次側配線に流れる電流が均一化される。
[0023] 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〜TRの一次 卷線 Npl〜Npnに、それぞれ直列に接続されたインダクタ LBl〜LBnを備え、このィ ンダクタ LBl〜LBn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、各放 電灯 Lal〜Lanの管電流の安定ィ匕を実現するものである。以下、インダクタ LB1に関 連させてその作用を説明する力 他のインダクタ LB2〜LBnについても同様である。 例えば、何らかの原因により放電灯 Laiの管電流（以下、二次側電流ともいう）が増 大した場合、一次卷線 Npl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 12によって印加される電圧は一定であり、また、上述したようにバラン スコイル BCのインピーダンスは見かけ上 0であるため、インダクタ LB1のインダクタン スによるインピーダンスが、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、放電灯 Laiの 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 LB1のインダクタン スによるインピーダンスは、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、インバータトラン 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 Lai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次側から見た等価負荷抵抗は RZN 2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、 R/N2に対して 十分大きければ良い。
[0024] 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がなぐしたが つて、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。カロえて、上述したように、インバータトランスの一次側力も見た負荷抵抗は 1Z N2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、バラスト素 子として同等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 1 00とし、インダクタ LB1のインダクタンス Lを 30 μ Η程度とすれば、インダクタンスしが 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等の機能 を発揮するものとなる。
[0025] 同様に、放電灯 Lai〜Lanの管電流を均一化するためのバランスコイル BC〜BC
_もインバータトランス TR〜TRの一次側に接続されているため、バランスコイルを 二次側に接続する場合に比べて、高耐圧性の素子を使用する必要がなぐまた、実 用的な電流平衡ィ匕を達成するために必要なインダクタンスを小さくすることができ、素 子を小型化することが可能となる。
[0026] 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 TRi〜TRn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。
従来の放電灯点灯装置では、 V、ずれかのインバータトランスの二次卷線にレアショ ートが発生すると、その二次側回路は、放電灯およびバラスト素子のインピーダンス によらず、二次卷線のショート部分の抵抗 rが二次側に接続された状態になるため、 s
インバータトランスに過大な電流が流れ、発煙や発火の要因となるおそれがある。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=VpVrp
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において、例えばイン バータトランス TRの二次卷線 Nslでレアショートが発生したとすると、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 LBのインダクタンス）、インダクタ LB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。
[0027] また、本実施形態にぉ 、て、インダクタ LB 〜LBは、ローノ 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、一次側卷線 Np 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 〜TRカゝ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 〜TRの発熱が抑制される。
[0028] さらに、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 ルブリッジ回路 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、インバータトランス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ィ ンバータ手段の駆動周波数が決定されるロイヤー回路等の場合とは異なり、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 有する素子を一次側に接続することができる。
[0029] 以上の説明では、本発明に係るバラストインピーダンス素子をインダクタとして説明 したが、本発明に係るバラストインピーダンス素子の別の態様として、図 4に示すよう な、コンデンサ 32とインダクタ 31からなる直列回路 33を使用することもできる。
[0030] 本実施形態における放電灯点灯装置 10にお 、て、インバータトランス TR〜TR の一次卷線 Npl〜Npnに接続されるバラストインピーダンス素子をこの直列回路 33と することによって、上述した作用 ·効果にカ卩えて、次のような作用を得ることができる。 例えば、図 5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 31のみであると、インバータトラン ス TR〜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、そのバラストインピーダンス素子に対して、インバータ手段 12に直列に接続 されたコンデンサ 32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の一次側卷線 Npに印加される電圧の対称性を改善するこ とがでさる。
[0031] また、本実施形態において、二次側共振回路の共振周波数を調整して管電流を安 定化させると共に、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の一次側卷線 Npに印加される電圧波形をほぼ正弦波状 とするために、インバータトランス TR〜TRの一次卷線 Npl〜Npnに並列にコンデ ンサを接続してもよい。

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複数のインバータトランスとを含み、該複 数のインバータトランスの二次卷線にそれぞれ接続された複数の放電灯を点灯する 多灯式放電灯点灯装置にぉ 、て、
前記インバータ手段はスイッチング手段を含み、
前記複数のインバータトランスは、それぞれの一次卷線にバラストインピーダンス素 子が直列に接続されて前記スイッチング手段に接続され、
隣り合う前記インバータトランスの一次側の配線間に、電流バランス手段を設けてな ることを特徴とする多灯式放電灯点灯装置。
[2] 前記バラストインピーダンス素子は、コンデンサまたはインダクタの 、ずれか、ある!/ヽ 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に記載の多灯式放電灯 点灯装置。
[3] 前記電流バランス手段は、ノ ンスコイルにて形成されることを特徴とする請求項 1 または 2に記載の多灯式放電灯点灯装置
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