WO2007013203A1

WO2007013203A1 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: WO2007013203A1
Application number: PCT/JP2006/306657
Authority: WO
Inventors: Mizuki Utsuno; Kazushige Hirata; Toru Ashikaga; Toyotomo Morita
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2008-01-28
Also published as: JP4258500B2; US7888887B2; JP2007035515A; US20100171433A1

Description

明細書

放電灯点灯装置

技術分野

[0001] 本発明は、 1つのインバータで複数の冷陰極管（CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)、外部電極蛍光灯、蛍光灯等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関し、特に、並列に接続された複数の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。背景技術

[0002] 従来、放電灯点灯装置においては、 1つのインバータを用いて 1つの放電灯を点灯して、たが、例えば液晶パネルのバックライトに放電灯を用いる場合のように多数の放電灯を同時に点灯させる装置では、放電灯の数が増加するに伴ってインバータの数も増加する必要があるので、装置が高価になってしまう。

[0003] そこで、 1つのインバータで多数の放電灯を点灯する放電灯点灯装置が用いられるようになつてきた。しかし、放電灯は点灯開始電圧（以下、点灯電圧）にばらつきがある。また、放電灯は負性抵抗特性があるので、点灯前に比べて点灯後のインピーダンスが大きく低下する。

[0004] このため、 1つのトランスを使用したインバータで複数の放電灯を点灯させる場合、複数の放電灯をトランスと並列に接続するだけでは、点灯電圧の低い放電灯が先に点灯して、先に点灯した放電灯のインピーダンスが低下すると、トランスの 2次側電圧が低下し、他の放電灯が点灯できなくなる。

[0005] そこで、従来は、複数のトランスを使用したインバータで複数の放電灯を個別に駆動して点灯させる方法が用いられて、る。図 1は 2つのトランスを使用したインバータで 2つの放電灯を点灯させる従来の放電灯点灯装置の構成を示す図である。図 1に示すように、この放電灯点灯装置は、直流電源 1、 2つのトランス 24及び 26を使用したインバータ 2、トランス 24の 2次側に接続された放電灯 5、トランス 26の 2次側に接続された放電灯 6を備えて、る。

[0006] インバータ 2は、スイッチング素子 21、スイッチング素子 22及び制御回路 23を備え、スイッチング素子 21及び 22は、直流電源 1と直列に接続され、スイッチング素子 21 及び 22のゲートは制御回路 23に接続されている。また、スイッチング素子 22と並列に、トランス 24の 1次卷線とトランス 26の 1次卷線の並列回路及びこの並列回路と直列に接続されたコンデンサ 25が接続されている。

[0007] トランス 24の 2次卷線の一端は放電灯 5の一端に接続され、他端はグランドに接続されている。トランス 26の 2次卷線の一端は放電灯 6の一端に接続され、他端はダランドに接続されて、る。放電灯 5及び 6の他端はグランドに接続されて、る。

[0008] スイッチング素子 21及び 22は、制御回路 23により交互にオンオフ制御され、トランス 24の 1次卷線、トランス 26の 1次卷線及びコンデンサ 25に断続的に直流電源 1の電圧を印加する。トランス 24及び 26の 1次卷線に印加された電圧はそれぞれトランス 24及び 26により昇圧されて、トランス 24の 2次卷線及びトランス 26の 2次卷線に高周波電圧が発生する。トランス 24の 2次卷線に発生した高周波電圧は放電灯 5に印加され、トランス 26の 2次卷線に発生した高周波電圧は放電灯 6に印加される。即ち、図 1に示した従来の放電灯点灯装置は、 2つのトランスを用いて、 2つの放電灯 5及び 6を個別に駆動することで、 2つの放電灯 5及び 6を点灯させるものである。

[0009] また、従来の他の放電灯点灯装置として、 1つのトランスを使用したインバータの出力段にバラスト素子を接続して、ノラスト素子を介して複数の放電灯に高周波電圧を印加する装置も良く知られている。

[0010] 図 2はインバータの出力段にバラスト素子を接続して、 2つの放電灯を点灯させる従来の他の放電灯点灯装置の構成を示す図である。図 2に示すように、この放電灯点灯装置は、トランス 24の 2次卷線にバラスト素子としてコンデンサ C1及び C2を接続し、コンデンサ C1及び C2を介して、それぞれ放電灯 5及び 6に高周波電圧を印加する

[0011] このように、トランス 24の 2次卷線にバラスト素子を接続すると、ノラスト素子のインピ一ダンスは放電灯のインピーダンスに比べて高!、ため、放電灯が点灯して放電灯のインピーダンスが低下しても、 2次卷線力見たインピーダンスは大きく変動しない。このため、トランス 24の 2次卷線に発生する電圧は低下せず、他の放電灯も点灯できる。また、バラスト素子のインピーダンスは放電灯のインピーダンスに比べて高いため、放電灯のインピーダンスにばらつきがあっても、放電灯とバラスト素子との合成インピ一ダンスはばらつきが少なくなり、放電灯の輝度が均一になる。

[0012] また、特開平 7— 249494号公報には、トランスの 2次側にバラスト素子と放電灯と双方向スィッチとを直列に接続して、 1つのトランスを使用したインバータで複数の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置が開示されている。この放電灯点灯装置は、図 2 に示した従来の放電灯点灯装置の放電灯及びバラスト素子と直列に双方向スィッチを接続したもので、双方向スィッチのオンオフ制御により複数の放電灯を点灯、消灯さ ·¾：るちのである。

発明の開示

[0013] し力しながら、図 1に示した従来の放電灯点灯装置は、トランスを 2個使用するため、装置が高価になるとともに装置内にトランスを実装するための面積が必要になり、装置が大型化する。

[0014] 図 2に示した従来の他の放電灯点灯装置は、全放電灯を確実に点灯させるためにノスト素子が必要になる。バラスト素子を放電灯に直列に接続すると、放電灯に印カロされる電圧はバラスト素子と分圧されて低くなるので、その分トランスの 2次側電圧を高くする必要がある。

[0015] また、上記文献の放電灯点灯装置は、双方向スィッチが電気的に接続されている。

双方向スィッチを電気的に接続するためには、双方向スィッチを放電灯の低圧側に接続する必要がある。しかし、双方向スィッチを放電灯の低圧側に接続するだけでは、例えば冷陰極管のように、高圧高周波が必要な放電灯を点灯させた場合、双方向スィッチをオフしても、双方向スィッチの回路容量だけで電流がグランドに流れてしま V、、双方向スィッチだけで放電灯を消灯することができな!/、。

[0016] このため、上記文献の放電灯点灯装置においても、図 2に示した従来の他の放電灯点灯装置と同様にバラスト素子としてのコンデンサが必要である。また、上記文献の放電灯点灯装置も点灯方法は、図 1及び図 2に示した従来の放電灯点灯装置と同様であるので、複数の放電灯を確実に点灯させることができな、。

[0017] 本発明の課題は、複数の放電灯を確実に点灯させることができ、トランスを複数台設ける必要がなく且つ放電灯と直列にバラスト素子を設ける必要がない放電灯点灯装置を提供することにある。 [0018] 上記課題を解決するために、本発明の主たる側面は、直流電圧を高周波電圧に変換するインバータと、前記インバータカゝら出力される高周波電圧が印加され、各々が並列に接続された複数の放電灯と、前記複数の放電灯の各々に直列に且つ 1対 1対応で接続された複数のスィッチ回路と、前記複数のスィッチ回路に 1対 1対応で接続され、前記スィッチ回路をオン Zオフ切換する複数の光結合回路と、前記複数の放電灯の各々に直列に且つ 1対 1対応で接続され、前記放電灯に流れる電流を検出する複数の電流検出回路と、前記複数の電流検出回路で検出した電流に基づいて前記複数の放電灯が点灯して、るかどうかを判定し、この判定結果に基づ、て前記光結合回路を制御し、前記複数の放電灯の内で最も点灯電圧の高い放電灯を除く残りの全ての放電灯の各々を、点灯電圧が低いほうから順に点灯させ、点灯した放電灯を消灯させ、前記最も点灯電圧の高い放電灯が点灯後に前記残りの全ての放電灯を再点灯させる制御回路とを備えるである。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、従来の放電灯点灯装置を示すブロック図である。

[図 2]図 2は、従来の他の放電灯点灯装置を示すブロック図である。

[図 3]図 3は、本発明の 1実施例に係る放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。

[図 4]図 4は、スィッチ回路及び受光回路の一例を示す回路図である。

[図 5]図 5は、本発明の実施例 1に係る放電灯点灯装置の動作を示すタイムチャートである。

[図 6]図 6は、電流検出回路及び制御回路の一例を示す回路図である。

[図 7]図 7は、図 6に示す制御回路の点灯モード時の動作を示すタイムチャートである

[図 8]図 8は、図 6に示す制御回路の電流調整モード時の動作を示すタイムチャートである。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、本発明の実施例に係る放電灯点灯装置を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、本発明の複数の放電灯が 2つの場合について説明するが、放電灯の数は 2つに限定されるものではなぐ任意の数力選択することができる。また、背景技術の欄で説明した放電灯点灯装置の構成部分と同一又は相当部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を用いて説明する。

[0021] <実施例 >

図 3は本発明の 1実施例に係る放電灯点灯装置の構成を示す図である。図 3に示すように、本実施例に係る放電灯点灯装置は、直流電源 1、インバータ 2、スィッチ回路 3及び 4、放電灯 5及び 6、電流検出回路 7及び 8、光結合回路 9及び 10、制御回路 11を備えて構成されている。光結合回路 9は受光回路 91及び発光回路 92で構成され、光結合回路 10は受光回路 101及び発光回路 102で構成されている。放電灯 5 及び 6は、例えば冷陰極管、外部電極蛍光灯、蛍光灯等で構成されている。

[0022] インバータ 2は、スイッチング素子 21、スイッチング素子 22、制御回路 23、トランス 2 4及びコンデンサ 25を備え、スイッチング素子 21及び 22は、直流電源 1と直列に接続され、スイッチング素子 21及び 22のゲートは制御回路 23に接続されている。また、スイッチング素子 22と並列に、トランス 24の 1次卷線 24aと 1次卷線 24aと直列に接続されたコンデンサ 25が接続されて、る。

[0023] トランス 24の 2次卷線 24bの一端はスィッチ回路 3及び 4の一端に接続され、他端はグランドに接続されている。スィッチ回路 3の他端は放電灯 5の一端に接続され、スイッチ回路 4の他端は放電灯 6の一端に接続されて、る。放電灯 5の他端は電流検出回路 7の一端に接続され、放電灯 6の他端は電流検出回路 8の一端に接続され、電流検出回路 7及び 8の他端はグランドに接続されている。また、電流検出回路 7及び 8は制御回路 11に接続されている。制御回路 11は、発光回路 92及び 102に接続されている。また、スィッチ回路 3は受光回路 91に接続され、スィッチ回路 4は受光回路 101に接続されている。

[0024] 即ち、スィッチ回路 3及び 4は、それぞれ放電灯 5及び 6の高圧側に直列に接続され、それぞれ光結合回路 9及び光結合回路 10からの信号によりオン Zオフ切換される。

[0025] 光結合回路 9は、受光回路 91及び発光回路 92を備え、受光回路 91は発光回路 9 2から発せられる光を受光したときにスィッチ回路 3をオンするための信号をスィッチ回路 3に出力する。光結合回路 10は、受光回路 101及び発光回路 102を備え、受光回路 101は発光回路 102から発せられる光を受光したときにスィッチ回路 4をオンするための信号をスィッチ回路 4に出力する。

[0026] このように、スィッチ回路 3及び 4は、それぞれ光結合回路 9及び 10からの信号によりオン Zオフ切り換えするので、スィッチ回路 3及び 4はグランド力浮いた状態になつている。このため、スィッチ回路 3及び 4をそれぞれ放電灯 5及び 6の高圧側に設けることができる。従って、例えば冷陰極管等の高圧高周波の電圧が必要な放電灯を点灯させた場合でも、スィッチ回路 3及び 4により放電灯 5及び 6を消灯することができる。

[0027] 図 4はスィッチ回路 3及び受光回路 91の一例を示す回路図である。図 4に示すように、スィッチ回路 3は、例えば FET1及び FET2で構成されている。受光回路 91は、例えばトランジスタ Trl及び Tr2、ダイオード D1及び D2、フォトダイオード PD1及び PD2、抵抗 R1及び R2を備えて構成されている。 FET1及び FET2は、例えば nチヤネル MOSFETを用い、トランジスタ Trl及び Tr2は pnpのバイポーラトランジスタを用いる。

[0028] FET1のドレインはトランス 24の 2次卷線 24bの一端に接続され、 FET1のソースは FET2のソースに接続され、 FET2のドレインは放電灯 5の一端に接続されている。 F ET1のゲートはトランジスタ Trlのェミッタ及びダイオード D1の力ソードに接続されている。トランジスタ Trlのコレクタは FET1のソースと FET2のソースとの接続点に接続されている。ダイオード D1のアノードはトランジスタ Trlのベース及びフォトダイオード PD1のアノードに接続されている。フォトダイオード PD1の力ソードはトランジスタ Trl のコレクタに接続されている。抵抗 R1の一端はトランジスタ Trlのベースに接続され、他端はトランジスタ Trlのコレクタに接続されている。

[0029] FET2のゲートはトランジスタ Tr2のェミッタ及びダイオード D2の力ソードに接続されている。トランジスタ Tr2のコレクタは FET1のソースと FET2のソースとの接続点に接続されて、る。ダイオード D2のアノードはトランジスタ Tr2のベース及びフォトダイオード PD2のアノードに接続されている。フォトダイオード PD2の力ソードはトランジスタ Tr2のコレクタに接続されている。抵抗 R2の一端はトランジスタ Tr2のベースに接続され、他端はトランジスタ Tr2のコレクタに接続されて、る。

[0030] スィッチ回路 3は、フォトダイオード PD1及び PD2が発光回路 92からの光を受光すると、フォトダイオード PD1の起電力がダイオード D1を介して FET1のゲートにチヤージされて FET1のドレインソース間が導通し、同時にフォトダイオード PD2の起電力がダイオード D2を介して FET2のゲートにチャージされて FET2のドレイン一ソース間が導通する。また、スィッチ回路 3は、発光回路 92からの光がなくなると、 FET 1のゲートに蓄積された電荷によってトランジスタ Trlのェミッタ、ベース、抵抗 R1を介して電流が流れてトランジスタ Trlがオンし、 FET1のゲートの電荷が放電されるので FET1がオフし、同時に FET2のゲートに蓄積された電荷によってトランジスタ Tr2 のェミッタ、ベース、抵抗 R2を介して電流が流れてトランジスタ Tr2がオンし、 FET2 のゲートの電荷が放電されるので FET2がオフする。

[0031] なお、スィッチ回路 4及び受光回路 101は、スィッチ回路 3及び受光回路 91と同様に構成されている。

[0032] 発光回路 92及び 102は、制御回路 11からの信号により発光する発光素子を備えている。発光素子は、例えば赤外線 LED等を用いる。

[0033] 電流検出回路 7は、放電灯 5に流れる電流を検出して、検出した電流に相当する信号を制御回路 11に出力する。電流検出回路 8は、放電灯 6に流れる電流を検出して、検出した電流に相当する信号を制御回路 11に出力する。

[0034] 制御回路 11は、電流検出回路 7及び 8で検出された電流に基づいて、それぞれ放電灯 5及び 6が点灯しているかどうかを判定し、この判定結果に基づいて光結合回路 9及び 10を制御する。即ち、電流検出回路 7及び 8から出力される信号に基づいて、それぞれ発光回路 92及び 102の発光素子を発光させ、発光素子からの光をそれぞれ受光回路 91及び 101が受光することでそれぞれスィッチ回路 3及び 4をオン Zォフ切換する。

[0035] また、制御回路 11は、放電灯点灯装置を始動時に放電灯 5及び 6を確実に点灯させるための点灯モードと、放電灯 5及び 6が点灯後に放電灯 5及び 6の輝度を均一にするために放電灯 5及び 6に流れる電流を調整する電流調整モードとを有して!/、る。点灯モード及び電流調整モードの詳細は後述する。 [0036] 次に、本実施例に係る放電灯点灯装置の動作を図 3を用いて詳細に説明する。まず、放電灯点灯装置の電源を投入すると、直流電源 1の電圧がスイッチング素子 21 及び 22に印加されるとともに、制御回路 11は光結合回路 9及び 10を制御してスイツチ回路 3及び 4をオンする。また、制御回路 23は、直流電源 1に直列に接続されたスイッチング素子 21及び 22を交互にオンオフ制御し、トランス 24の 1次卷線 24a及びコンデンサ 25に断続的に直流電源 1からの電圧を印加する。 1次卷線 24a及びコンデンサ 25に断続的な直流電圧を印加すると、 1次卷線 24aのインダクタンスとコンデンサ 25のキャパシタンスによる共振が起こる。

[0037] 共振によって発生した正弦波状の高周波電圧は、トランス 24により昇圧されて、トランス 24の 2次卷線 24bに高圧の高周波電圧が発生する。トランス 24の 2次卷線 24b に発生した高周波電圧はスィッチ回路 3を介して放電灯 5に印加され、スィッチ回路 4 を介して放電灯 6に印加されて、このとき制御回路 11の点灯モードが起動して、放電灯 5及び 6を点灯させる。

[0038] ここで、放電灯 5及び 6を確実に点灯させるための点灯モード時の動作を図 5に示すタイムチャートを用いて説明する。なお、以下では放電灯 5の点灯電圧は、放電灯 6の点灯電圧よりも低、ものとして説明する。

[0039] 点灯モードは、冷陰極管等の放電灯が、点灯開始時においては高い点灯電圧を必要とするが、 1度点灯させて消灯させた後は高い電圧を必要とせずに再点灯することができるという性質を利用して、複数の放電灯を確実に点灯させるモードである。

[0040] 図 5に示すように、インバータ 2のトランス 24の 2次側電圧は徐々に上昇する。トランス 24の 2次側電圧が放電灯 5の点灯電圧 V5まで上昇すると（時刻 tl)、放電灯 5が点灯して、放電灯 5に電流が流れる。電流検出回路 7はこの電流を検出して検出した電流に相当する信号を制御回路 11に出力する。放電灯 5が点灯すると、トランス 24 の 2次側電圧が低下する。

[0041] 制御回路 11は、電流検出回路 7からの信号に基づいて放電灯 5が点灯したことを検出し、放電灯 5を時刻 tlから所定時間 tdの間点灯させた後に、光結合回路 9を制御して、スィッチ回路 3をオフする（時刻 t2)。スィッチ回路 3がオフすると、放電灯 5が消灯して、放電灯 5に電流が流れなくなる。電流検出回路 7は制御回路 11に信号を出力しなくなり、制御回路 11は、放電灯 5が消灯したこと検出する。スィッチ回路 3がオフになったので、トランス 24の 2次側電圧は、再び上昇し始める。

[0042] トランス 24の 2次側電圧が放電灯 6の点灯電圧 V6まで上昇すると（時刻 t3)、放電灯 6が点灯して、放電灯 6に電流が流れる。電流検出回路 8はこの電流を検出して検出した電流に相当する信号を制御回路 11に出力する。放電灯 6が点灯すると、トランス 24の 2次側電圧が低下する。

[0043] 制御回路 11は、電流検出回路 8からの信号に基づいて放電灯 6が点灯したことを検出し、放電灯 6が点灯した後に、光結合回路 10を制御して、スィッチ回路 3を再びオンする（時刻 t4)。このとき、トランス 24の 2次側電圧は、放電灯 5の点灯電圧 V5に達してヽな、が、放電灯 5は 1度点灯して、るので低、電圧で点灯する。

[0044] 即ち、制御回路 11は、点灯モードにおいて、点灯電圧が低い放電灯 5を先に点灯させ、点灯した放電灯 5を所定時間後に消灯させる。次に、点灯電圧の高い放電灯 6 が点灯後に放電灯 5を再点灯させる。放電灯 5及び放電灯 6が点灯すると、制御回路 11は電流制御モードに切り換えられる。

[0045] なお、放電灯が 3つ以上の複数本である場合は、複数の放電灯の内で最も点灯電圧の高い放電灯を除く残りの全ての放電灯の各々を、点灯電圧が低いほうから順に点灯させ、点灯した放電灯を消灯させ、最も点灯電圧の高い放電灯が点灯後に残りの全ての放電灯を再点灯させるように光結合回路を制御する。

[0046] 例えば、放電灯が 3本の場合、点灯電圧の最も低!、放電灯 Aを所定時間点灯させた後に消灯する。次に、放電灯 Aの次に点灯電圧の低い放電灯 Bを所定時間点灯させた後に消灯する。次に、点灯電圧の最も高い放電灯 Cを点灯させる。放電灯じが点灯した後に放電灯 A及び放電灯 Bを再点灯させる。

[0047] なお、点灯した放電灯を消灯させて力再点灯させるまでの時間（図 5にお、ては、 t2から t4までの時間）が長、と、再点灯時の点灯電圧が高くなつて点灯しな、ものが出ることがあるので、消灯させて力も再点灯させるまでの時間は数 100ms以下にする必要がある。

[0048] 次に、電流調整モード時の動作を説明する。電流調整モードは、放電灯 5及び放電灯 6が点灯後、電流検出回路 7及び 8が検出した電流の平均値が所定値になるようにスィッチ回路 3及び 4のオン Zオフ周期を制御するモードである。

[0049] 即ち、電流検出回路 7及び 8により検出された電流に基づいて、放電灯 5に流れる電流と放電灯 6に流れる電流とが均一でない場合に、光結合回路 9及び 10を制御することにより、スィッチ回路 3及び 4をオンまたはオフに切り換え、このオン Zオフ切り換えの切り換え周期（デューティ比）を制御することによって、放電灯 5に流れる電流の平均値と放電灯 6に流れる電流の平均値とを均一にする。

[0050] 電流調整モードは、放電灯 5及び放電灯 6が点灯後、例えば放電灯 5に流れる電流が放電灯 6に流れる電流よりも大き、場合、放電灯 5に直列に接続されたスィッチ回路 3のオン周期を小さくする。スィッチ回路 3のオン周期を小さくすると、放電灯 5に流れる平均電流が小さくなる。このように、電流調整モードは、スィッチ回路 3及び 4 のオン Zオフ周期を調整することにより、放電灯 5及び放電灯 6に流れる電流の平均値を調整する。

[0051] 図 6は電流検出回路 7、電流検出回路 8及び制御回路 11の一例を示す回路図である。図 6に示すように、電流検出回路 7は、抵抗 R101、ダイオード D101、コンデンサ C101を備え、電流検出回路 8は、抵抗 R201、ダイオード D201、コンデンサ C20 1を備えている。抵抗 R101の一端は放電灯 5及びダイオード D101のアノードに接続され、抵抗 R101の他端はグランド及びコンデンサ C101の一端に接続されている。ダイオード D 101の力ソードはコンデンサ C 101の他端に接続されるとともに制御回路 11に接続されている。

[0052] 同様に、抵抗 R201の一端は放電灯 6及びダイオード D201のアノードに接続され、抵抗 R201の他端はグランド及びコンデンサ C201の一端に接続されている。ダイオード D201の力ソードはコンデンサ C201の他端に接続されるとともに制御回路 11 に接続されている。

[0053] 制御回路 11は、点灯モード時に放電灯 5を点灯するための点灯回路 111、点灯モード時に放電灯 6を点灯するための点灯回路 112、電流調整モード時に放電灯 6の電流調整をするための電流調整回路 113、電流調整モード時に放電灯 6の電流調整をするための電流調整回路 114、点灯モードと電流調整モードとを切り換えるための切換回路 115、放電灯点灯装置の電源投入時にスィッチ回路 3及びスィッチ回路 4を初期化するための初期化回路 116で構成されている。

[0054] 点灯回路 111は、比較器 COM2、直流電源 V101、遅延回路 DELAY1、否定回路 ΝΟΤ1、加算回路 OR2で構成され、点灯回路 112は、同様に COM4、 V201、 D ELAY2、 NOT2、 OR4で構成されている。

[0055] 電流調整回路 113は、比較器 COM1及び発振器 OSC1で構成され、電流調整回路 114は、同様に COM3及び OSC1で構成されて!、る。

[0056] 切換回路 115は、 RSフリップフロップ FF1、乗算回路 AND1、 AND2、 AND3、 A ND4、加算回路 ORl、 OR3、否定積回路 NAND1で構成されている。初期化回路 116は、否定和回路 NOR1で構成されている。

[0057] 電流検出回路 7のダイオード D101の力ソードは COM1の反転端子及び COM2の非反転端子に接続され、ダイオード D201の力ソードは COM3の反転端子及び CO M4の非反転端子に接続され、 COM1の非反転端子及び COM3の非反転端子は、 OSC1に接続されている。

[0058] COM2の反転端子は、 V101のプラス側に接続され、 V101のマイナス側はグランドに接続されている。 COM4の反転端子は、 V201のプラス側に接続され、 V201のマイナス側はグランドに接続されて!、る。 COM 1の出力端子は AND 1の入力端子に接続され、 COM3の出力端子は AND3の入力端子に接続されている。

[0059] COM2の出力端子は、 DELAY1の入力端子、 NOR1の入力端子及び NAND1 の入力端子に接続されている。 COM4の出力端子は DELAY2の入力端子、 NOR 1の入力端子及び NAND1の入力端子に接続されている。 DELAY1の出力端子は、 NOT1の入力端子に接続され、 NOT1の出力端子は OR2の入力端子に接続されている。 DELAY2の出力端子は、 NOT2の入力端子に接続され、 NOT2の出力端子は OR4の入力端子に接続されている。 NOR1の出力端子は OR2の入力端子及び OR4の入力端子に接続されて、る。

[0060] OR2の出力端子は AND2の入力端子に接続され、 OR4の出力端子は AND4の入力端子に接続されている。 NAND1の出力端子は FF1のセット端子に接続され、 FF1のリセット端子は電源 VCCに接続されている。 FF1の出力端子 Qは AND1の入力端子及び AND3の入力端子に接続され、出力端子 Qの反転端子は、 AND2の入力端子及び AND4の入力端子に接続されて、る。

[0061] AND1及び AND2の出力端子は OR1の入力端子に接続され、 AND3及び AND 4の出力端子は OR3の入力端子に接続されている。 OR1の出力端子は発光素子 L ED1のアノードに接続され、 LED1の力ソードはグランドに接続されている。 OR3の出力端子は発光素子 LED2のアノードに接続され、 LED2の力ソードはグランドに接続されている。

[0062] 次に、図 6のように構成された制御回路 11の動作を説明する。図 7は図 6に示した制御回路 11の点灯モード時の動作を示すタイムチャートである。図 7に示すように、放電灯点灯装置の電源を投入すると、 FF1のリセット端子に電源 VCCが入力されて FF1がパワーオンリセットされ、出力端子 Qから Lレベルの信号が AND1及び AND3 に出力され、出力端子 Qの反転端子力 Hレベルの信号が AND2及び AND4に出力される（時刻 tO)。このため、 AND1及び AND3の出力は Lレベルに固定され、電流調整回路 113及び 114の出力はマスクされ、 AND2及び AND4はそれぞれ点灯回路 111及び 112の出力を伝達する。即ち、制御回路 11が点灯モードになる。

[0063] また、このとき COM2及び COM4の出力は Lレベルであるため、 NOR1の出力は Hレベルである。この Hレベルの信号により OR2の出力も Hレベルとなり、 OR2の出力により AND2の出力が Hレベルになり、 AND2の出力により OR1の出力が Hレべルとなり発光素子 LED1を発光する。同様に、 LED2も発光する。発光素子 LED1及び LED2からの光をそれぞれ受光回路 91及び 101で受光して、それぞれスィッチ回路 3及び 4をオンする。

[0064] 電流検出回路 7は、 R101によって放電灯 5の電流を検出し、ダイオード D101及びコンデンサ C 101で整流平滑し、コンデンサ C 101に発生する電圧を制御回路 11に出力する。同様に電流検出回路 8は、コンデンサ C201に発生する電圧を制御回路 11に出力する。

[0065] トランス 24の 2次側電圧が放電灯 5の点灯電圧 V5まで上昇すると（時刻 tl)、放電灯 5が点灯して、トランス 24の 2次側電圧が低下する。放電灯 5が点灯すると、放電灯 5に電流が流れ、この電流が R101に流れてコンデンサ C101の電圧が上昇する。コンデンサ C101の電圧が基準電圧 V101を超えると、 COM2の出力が Hレベルになる。この出力は DELAY1で期間 tdだけ遅延されるとともに NOT1で Lレベルに反転される。 NOR1は最初はいずれの放電灯にも電流が流れないので出力は Hであるが、放電灯 5に電流が流れると出力がになる。 OR2の出力は、 NOR1と NOT1との論理和であるので、 OR2は放電灯 5に電流が流れて力期間 td経過後に Lレベルとなる（時刻 t2)。点灯モード時においては、切換回路 115は点灯回路 111の出力をそのまま LED1に伝達するので、このとき LED1がオフし、受光回路 91は LED1からの光がなくなるので、スィッチ回路 3をオフする。

[0066] スィッチ回路 3がオフすると、放電灯 5が消灯してトランス 24の 2次側電圧が再び上昇する。トランス 24の 2次側電圧が放電灯 6の点灯電圧 V6まで上昇すると（時刻 t3) 、放電灯 6が点灯して、トランス 24の 2次側電圧が低下する。放電灯 6が点灯すると、放電灯 6に電流が流れ、この電流が R201に流れてコンデンサ C201の電圧が上昇する。コンデンサ C201の電圧が基準電圧 V201を超えると、 COM4の出力が Hレべノレになる。

[0067] また、時刻 t2において、スィッチ回路 3がオフすると、放電灯 5に電流が流れなくなり、 C101の電圧が低下して、 COM2の出力が Lレベルになる。この出力は DELAY 1で期間 tdだけ遅延されるとともに NOT1で Hレベルに反転され、 OR2の出力を Hレベルにする（時刻 t4)。 OR2の出力が Hレベルになると、この Hレベルの信号は光結合回路 9に伝達されて、スィッチ回路 3をオンする。このとき、トランス 24の 2次側電圧は、放電灯 5の点灯電圧 V5に達していないが、 1度点灯しているので低い電圧で点灯する。

[0068] ここで、放電灯 5及び放電灯 6の両方が点灯した状態になる。即ち、放電灯 5に流れる電流によって、 C101の電圧が基準電圧 V101を超えて COM2の出力が Hレべルになり、また、 COM4の出力は時刻 t3において Hレベルになっているので、 NAN D1の出力力レベルになる。 NAND1の出力力レベルになると FF1がセットされ、 Q出力が Hレベルになり、 Qの反転出力が Lレベルになる。このため、 AND2及び A ND4の出力は Lレベルに固定され、点灯回路 111及び 112の出力はマスクされ、 A ND1及び AND3はそれぞれ電流調整回路 113及び 114の出力を伝達する。即ち、制御回路 11が電流調整モードに切り換わる。 [0069] なお、時刻 t3において、 COM4の Hレベルの出力は、 DELAY2で期間 tdだけ遅延されるとともに NOT2で Lレベルに反転され、時刻 t3から期間 tdが経過した後の時刻 t5に、 OR4の出力は Lレベルになる力時刻 t5では既に電流調整モードになっており、点灯回路 112の出力は、マスクされているため、このときにスィッチ回路 4がオフすることはない。

[0070] 次に、図 6のように構成された制御回路 11の電流調整モード時の動作を説明する。

図 8は図 6に示した制御回路 11の電流調整モード時の動作を示すタイムチャートである。 OSC1は、三角波を発生する発振器であり、この三角波を COM1及び COM3 の非反転端子に出力するものである。

[0071] 電流調整回路 113は、図 8に示すように、 COM1の非反転端子には OSC1からの三角波が入力され、反転端子には C101の電圧が入力されている。 COM1は、この三角波の電圧と C101の電圧とを比較して、三角波の電圧が C101の電圧よりも大きいときに Hレベルのパルスを出力する。

[0072] 即ち、放電灯 5に流れる電流が大きいとパルス幅 tonが狭くなり、放電灯 5に流れる電流が小さいとパルス幅 tonが広くなる。このパルスは、 AND1、 ORl、光結合回路 9に伝達され、スィッチ回路 3のオン Zオフ周期が調整される。このため、放電灯 5に流れる電流の平均値が補正されて均一になる。電流調整回路 114も電流調整回路 1 13と同様に動作する。

[0073] なお、電流調整モード時において、 DELAY1または DELAY2の出力は、放電灯をオンオフするパルス幅によっても変化するので不定となる力点灯回路 111及び 1 12の出力は、切換回路 115によってマスクされるので、動作に影響はない。

[0074] また、図 6には放電灯 5及び 6の 2灯を点灯させる場合の回路図を示した力点灯回路及び電流調整回路の数を増やすことで、放電灯が 3灯以上の場合も同様に、点灯した放電灯を所定の時間消灯させ全放電灯が点灯したら常時点灯または電流調整モードに切り換えることによって、同様に行うことができる。

[0075] このように、本実施例に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯 5及び 6の高圧側には、それぞれスィッチ回路 3及び 4が接続され、このスィッチ回路 3及び 4は、それぞれ光結合回路 9及び 10によりオン Zオフ切換され、制御回路 11は、電流検出回路 7 及び 8で検出した電流値に基づいて、光結合回路 9及び 10を制御し、制御回路 11 は、放電灯 5及び 6の両方を点灯させる場合、放電灯 5及び 6の内で点灯電圧の高い放電灯を除く放電灯を、点灯電圧が低いほうから順に 1度点灯させ、点灯した放電灯を 1度消灯させ、放電灯 5及び 6の内で点灯電圧の高い放電灯が点灯後に他の放電灯を再点灯させるように光結合回路 9及び 10を制御するので、放電灯 5及び 6を確実に点灯させることができ、トランスを複数台設ける必要がない。また、放電灯と直列にノ《ラスト素子を設ける必要がないため、トランスの 2次側の電圧を従来に比べて低い電圧にすることができる。

[0076] また、スィッチ回路 3及び 4は、発光ダイオードの光信号をフォトダイオードで受け、フォトダイオードの出力で FETを駆動させることでオンするので、フォトダイオードと F ET以外は電気的に絶縁され、高周波電流に影響を与えることは少ない。

[0077] また、放電灯の高圧側に部品を挿入すると、電流が漏れて放電灯の電流が減ることがあるので、放電灯の高圧側に部品を挿入することは極力避ける必要がある力電気的に接続されているのは、フォトダイオードと FETだけなので影響は少なぐスイツチ回路 3及び 4の挿入位置に制限を受けない。

[0078] また、制御回路 11は、放電灯 5及び 6が点灯した後に、電流検出回路 7及び 8が検出した電流値の平均が均一になるように、光結合回路 9及び 10を制御してスィッチ回路 3及び 4のオン Zオフの周期を変更するので、放電灯 5及び 6の輝度が均一になる

[0079] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数の放電灯には、複数の放電灯に 1対 1対応で複数のスィッチ回路が接続され、この複数のスィッチ回路は、複数のスィッチ回路に 1対 1対応で接続された複数の光結合回路によりオン Zオフ切換され、制御回路は、複数の放電灯に 1対 1対応で接続された複数の電流検出回路で検出した電流に基づ、て複数の放電灯が点灯して、るかどうかを判定し、この判定結果に基づ、て複数の光結合回路を制御し、複数の放電灯の内で最も点灯電圧の高い放電灯を除く残りの全ての放電灯の各々を、点灯電圧が低いほうから順に点灯させ、点灯した放電灯を消灯させ、最も点灯電圧の高い放電灯が点灯後に残りの全ての放電灯を再点灯させるので、複数の放電灯を確実に点灯させることができ、トランスを複数台設ける必要がなぐさらに、放電灯と直列にバラスト素子を設ける必要がない。また、スィッチ回路は光結合回路によりオン Zオフ切換されるので、スィッチ回路の挿入位置に制限を受けな、。

[0080] さらに、本発明によれば、制御回路は、複数の放電灯の全てが点灯した後に、複数の電流検出回路が検出した電流の平均値が所定値になるように、光結合回路を制御してスィッチ回路のオン zオフの周期を制御するので、複数の放電灯の各々の輝度が均一になる。

産業上の利用可能性

[0081] 本発明は、冷陰極管等の放電灯を点灯するための放電灯点灯装置として利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 直流電圧を高周波電圧に変換するインバータと、

前記インバータカゝら出力される高周波電圧が印加され、各々が並列に接続された複数の放電灯と、

前記複数の放電灯の各々に直列に且つ 1対 1対応で接続された複数のスィッチ回路と、

前記複数のスィッチ回路に 1対 1対応で接続され、前記スィッチ回路をオン Zオフ切換する複数の光結合回路と、

前記複数の放電灯の各々に直列に且つ 1対 1対応で接続され、前記放電灯に流れる電流を検出する複数の電流検出回路と、

前記複数の電流検出回路で検出した電流に基づいて前記複数の放電灯が点灯しているかどうかを判定し、この判定結果に基づいて前記光結合回路を制御し、前記複数の放電灯の内で最も点灯電圧の高い放電灯を除く残りの全ての放電灯の各々を、点灯電圧が低いほうから順に点灯させ、点灯した放電灯を消灯させ、前記最も点灯電圧の高い放電灯が点灯後に前記残りの全ての放電灯を再点灯させる制御回路と、

を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。

[2] 前記制御回路は、

前記複数の放電灯の全てが点灯した後に、前記複数の電流検出回路が検出した電流の平均値が所定値になるように、前記光結合回路を制御して前記スィッチ回路のオン Zオフの周期を制御することを特徴とする請求項 1記載の放電灯点灯装置。