(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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の一次巻線Ｎp1〜Ｎpnには、好ましくは可変インダクタンス素子である可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnが直列に接続されており、これによって、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。【選択図】図１
2006179420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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巻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おいて、
前記複数のインバータトランスの一次巻線のそれぞれに可変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多灯式放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記可変インピーダンス素子は、可変インダクタンス素子であ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。
【発明の詳細な説明】
【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多灯式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化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って、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バ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、インバー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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、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が、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巻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おいて、前記複数のインバータトランスの一次巻線のそれぞれに可変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。
【０００９】
また、前記可変インピーダンス素子は、可変インダクタンス素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る多灯式放電灯点灯装置によれば、複数のインバータトランスの各一次巻線に可変インピーダンス素子を直列に接続することにより、この可変インピーダンス素子がバラスト素子として機能するため、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、各可変インピーダンス素子のインピーダンスを、各放電灯の管電流に応じて個別に制御することによって、各放電灯の管電流を均一化することも、あるいは、それぞれ所望の値に設定することもできる。
【００１１】
また、本発明において、可変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く、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、インバータトランスの二次側に巻線間短絡（いわゆるレアショート）が発生した場合でも、一次側の可変インピーダンス素子により巻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。
【００１２】
特に、可変インピーダンス素子として可変インダクタンス素子を使用した場合、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、可変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ンス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から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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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ＴＲ１〜ＴＲｎとを含み、各インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎには、例えば冷陰極管等の放電灯Ｌａ１〜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、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎは、それぞれの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎの一端に可変インピーダンス素子Ｚ１〜Ｚｎが直列に接続されて、インバータ手段１２に並列に接続されている。さらに、本実施形態における放電灯点灯装置１０は、インピーダンス制御回路２６を備え、このインピーダンス制御回路２６には、各インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの二次側配線に設けられた管電流検出回路ＤＴ１〜ＤＴｎからの出力信号ｂ１〜ｂｎが接続され、各可変インピーダンス素子Ｚ１〜Ｚｎには、インピーダンス制御回路２６からの制御信号ａ１〜ａｎが接続されている。
【００１４】
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を駆動するためのブリッジ制御回路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Ｑ１、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Ｑ１、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、ブリッジ制御回路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（Ｑ１，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。
【００１５】
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ブリッジ制御回路２１に出力し、それによって、ブリッジ制御回路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ＴＲ１〜ＴＲｎ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ＴＲ１〜ＴＲｎの各三次巻線Ｎｔ１〜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ブリッジ制御回路２１に出力し、それによって、ブリッジ制御回路２１は、例えば放電灯Ｌａ１〜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２１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ブリッジ制御回路２１に出力するものであり、これによって、ブリッジ制御回路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Ｌａ１〜Ｌａｎの平均的な輝度を調整するものである。なお、図示の例では、ブリッジ制御回路２１は、電流検知回路２３からの信号により電力調整を実施するものとしたが、管電流検出回路ＤＴ１〜ＤＴｎの出力信号ｂ１〜ｂｎをブリッジ制御回路２１に入力することによって同様の電力調整を実施するものであってもよい。
【００１６】
放電灯点灯装置１０において、可変インピーダンス素子Ｚ１〜Ｚｎは、バラストインピーダンス素子として機能し、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの管電流の安定化を実現するものである。
例えば、何らかの原因により放電灯Ｌａ１の管電流（以下、二次側電流ともいう）が増大した場合、一次巻線Ｎｐ１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るため、可変インピーダンス素子Ｚ１のその時点におけ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Ｌａ１の管電流が減少すると一次側電流も減少するが、この際、可変インピーダンス素子Ｚ１のその時点におけ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。このようにして、各可変インピーダンス素子Ｚ１〜Ｚｎは、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの安定化を実現するものである。
また、放電灯点灯装置１０において、可変インピーダンス素子Ｚ１〜Ｚｎは、各インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎに接続されるものであるため、バラストインピーダンス素子として必要なインピーダンスは、インバータトランスＴＲ１の巻線比（２次巻線の巻数／１次巻線の巻数）をＮとし、放電灯Ｌａ１の等価負荷抵抗をＲとすれば、インバータトランスＴＲ１の１次側から見た等価負荷抵抗Ｒ／Ｎ2に対して十分大きければ良い。
【００１７】
さらに、放電灯点灯装置１０では、インピーダンス制御回路２６により可変インピーダンス素子Ｚ１〜Ｚｎのインピーダンス値を可変制御し、上述したバラストインピーダンス素子としての作用により安定に維持する各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの管電流の大きさを、所定の値に設定することができる。インピーダンス制御回路２６は、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの管電流に応じて管電流検出回路ＤＴ１〜ＤＴｎから出力される出力信号ｂ１〜ｂｎにより制御信号ａ１〜ａｎを決定し、これらの制御信号ａ１〜ａｎによって各可変インピーダンス素子Ｚ１〜Ｚｎのインピーダンスを個別に可変制御するものである。
例えば、インピーダンス制御回路２６は、管電流検出回路ＤＴ１の出力信号ｂ１が放電灯Ｌａ１の管電流が所定の値よりも大きいことを示すものである場合には、制御信号ａ１として可変インピーダンス素子Ｚ１のインピーダンスを増大させる信号を送信する。この結果、インバータトランスＴＲ１の一次側電流が減少し、それによって二次側電流すなわち放電灯Ｌａ１の管電流が減少する。逆に、管電流検出回路ＤＴ１の出力信号ｂ１が放電灯Ｌａ１の管電流が所定の値よりも小さいことを示すものである場合には、インピーダンス制御回路２６は、制御信号ａ１として可変インピーダンス素子Ｚ１のインピーダンスを減少させる信号を送信する。この結果、インバータトランスＴＲ１の一次側電流が増大し、それによって二次側電流すなわち放電灯Ｌａ１の管電流が増大する。
このようにして、個別に制御される各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの管電流の大きさを同一に設定することによって、管電流を均一化することができる。あるいは、バックライト装置における温度分布等の放電灯の輝度に影響を及ぼす要因を考慮の上、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの電流をそれぞれ所望の値に設定することもできる。
【００１８】
また、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの一次側にバラストインピーダンス素子を接続することには、二次側に巻線間短絡（いわゆるレアショート）が発生した場合の動作について、次のような利点がある。
従来の放電灯点灯装置では、いずれかのインバータトランスの二次巻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、二次巻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、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＝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において、例えばインバータトランスＴＲ１の二次巻線Ｎｓ１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／（｜Ｚ１｜2＋ｒｐ2）
となり、可変インピーダンス素子Ｚ１のインピーダンス（同様にＺ１で示す）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。
【００１９】
本発明に係る可変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のタイプの可変インピーダンス素子を使用することもできるが、好ましくは、可変インダクタンス素子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、インバータトランスの一次側に接続する可変インピーダンス素子をバラスト素子として使用するものであるため、高耐圧の素子を使用する必要がなく、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抵抗は１／Ｎ2程度に小さくなるため、放電灯点灯装置１０において、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、その自己インダクタンスをＬ／Ｎ2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ＴＲ１〜ＴＲｎの巻線比Ｎを１００とし、可変インピーダンス素子Ｚ１〜Ｚｎとして３０μＨ付近をインダクタンスの可変範囲とする可変インダクタンス素子を用いれば、自己インダクタンスが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。
【００２０】
図３は、本発明の第２の実施形態である放電灯点灯装置３０を示す回路構成図である。なお、図３に示す放電灯点灯装置３０は、本実施形態の一例として２灯の放電灯Ｌａ１、Ｌａ２を点灯させる場合を示すものであるが、同様の構成を任意の複数の放電灯を点灯される場合に対して適用することができる。また、放電灯点灯装置３０について、上述した第１の実施形態における放電灯点灯装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する部分については、その図示および説明を省略する。
放電灯点灯装置３０は、インバータ手段１２と２個のインバータトランスＴＲ１、ＴＲ２とを含み、各インバータトランスＴＲ１、ＴＲ２の二次巻線Ｎｓ１、Ｎｓ２には放電灯Ｌａ１、Ｌａ２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、インバータトランスＴＲ１、ＴＲ２は、それぞれの一次巻線Ｎｐ１、Ｎｐ２の一端に、本実施形態における可変インピーダンス素子として可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２が直列に接続されて、インバータ手段１２に並列に接続されている。本実施形態における放電灯点灯装置３０は、インピーダンス制御回路２６ａ、２６ｂを備え、このインピーダンス制御回路２６ａ、２６ｂには、各インバータトランスＴＲ１、ＴＲ２の二次側配線に設けられた管電流検出回路ＤＴ１、ＤＴ２からの出力である電圧信号ｖ１、ｖ２が接続され、各可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２には、インピーダンス制御回路２６ａ、２６ｂからの制御信号として電流信号ｉ１、ｉ２が接続されている。
【００２１】
本実施形態における可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２は、主巻線Ｎｍ１、Ｎｍ２と制御巻線Ｎｃ１、Ｎｃ２とを備え、制御巻線Ｎｃ１、Ｎｃ２に流れる直流電流の増減により主巻線Ｎｍ１、Ｎｍ２のインダクタンスを可変制御するものである。具体的には、制御巻線Ｎｃ１、Ｎｃ２に流れる直流電流が増大すると主巻線Ｎｍ１、Ｎｍ２のインダクタンスは減少し、制御巻線Ｎｃ１、Ｎｃ２に流れる直流電流が減少すると主巻線Ｎｍ１、Ｎｍ２のインダクタンスは増大するように動作する。可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２は、その主巻線Ｎｍ１、Ｎｍ２が各インバータトランスＴＲ１、ＴＲ２の一次巻線Ｎｐ１、Ｎｐ２に直列に接続され、制御巻線Ｎｃ１、Ｎｃ２は、その一端が直流電圧Ｖｃｃに、他端がそれぞれのインピーダンス制御回路２６ａ、２６ｂに接続されて、本実施形態における可変インピーンダンス素子として機能するものである。なお、可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２の制御巻線Ｎｃ１、Ｎｃ２の両端には、逆起電力発生時の高いスパイク電圧を防止するために、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ５を直列に接続したスナバ回路が接続されている。
【００２２】
次に、放電灯Ｌａ１を含む回路構成を用いてその構成および動作を説明するが、放電灯Ｌａ２を含む回路構成についても、その構成および動作は同様のものである。
放電灯Ｌａ１に接続された管電流検出回路ＤＴ１は、管電流検出用抵抗Ｒ４、整流用ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ３からなり、放電灯Ｌａ１を流れる管電流を、管電流検出用抵抗Ｒ４によって電圧に変換し、整流用ダイオードＤ１による整流および平滑コンデンサＣ３による平滑化の後、電圧信号ｖ１として、インピーダンス制御回路２６ａに出力するものである。この電圧信号ｖ１は、インピーダンス制御回路２６ａに含まれるオペアンプ２７ａの反転入力端子に入力される。
【００２３】
オペアンプ２７ａの非反転入力端子には基準電圧Ｖｒ１が入力され、電圧信号ｖ１と基準電圧Ｖｒ１とが比較されて、その出力がトランジスタＱ５のベースに印加される。トランジスタＱ５のコレクタは、可変インダクタンス素子Ｌ１の制御巻線Ｎｃ１に接続されており、オペアンプ２７ａの出力電圧に応じて増減するトランジスタＱ５のコレクタ電流が、電流信号ｉ１としてインピーダンス制御回路２６ａから出力されることになる。可変インダクタンス素子Ｌ１の主巻線Ｎｍ１のインダクタンスは、この電流信号ｉ１、すなわち制御巻線Ｎｃ１に流れる電流によって可変制御される。
【００２４】
すなわち、放電灯Ｌａ１に流れる管電流が所定の値よりも小さくなった場合、管電流検出用抵抗Ｒ４の電圧が下がり、したがってオペアンプ２７ａの出力電圧が上昇し、トランジスタＱ５のベース電流が増大してコレクタ電流も増大する。このため、可変インダクタンス素子Ｌ１の制御巻線Ｎｃ１に流れる電流が増大することによって、主巻線Ｎｍ１のインダクタンスが減少する。一方、放電灯Ｌａ１に流れる管電流が所定の値よりも大きくなった場合には、管電流検出用抵抗Ｒ４の電圧が上がり、オペアンプ２７ａの出力電圧が低下し、トランジスタＱ５のベース電流が減少してコレクタ電流も減少する。このため、可変インダクタンス素子Ｌ１の制御巻線Ｎｃ１に流れる電流が減少することによって、主巻線Ｎｍ１のインダクタンスが増大する。このようにして、本実施形態における放電灯点灯装置３０は、可変インダクタンス素子Ｌ１が本発明に係る可変インピーダンス素子として機能することによって、第１の実施形態における放電灯点灯装置１０を用いて上述した作用・効果を得るものである。また、このようにして維持される放電灯Ｌａ１の管電流の大きさは、オペアンプ２７ａの非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖｒ１の値を調整することにより、所定の値に設定することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態において、可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２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、一次側巻線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。これによって、インバータトランスＴＲ１、ＴＲ２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ＴＲ１、ＴＲ２の発熱が抑制される。
【００２６】
また、上述した第１および第２の実施形態において、そのインバータ手段１２は、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ものである。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く、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し、かつ、そのインピーダンスを可変制御することができる。
【００２７】
なお、第１および第２の実施形態において、管電流検出回路ＤＴ１〜ＤＴｎはカレントトランス等を用いて構成することもできる。また、管電流検出回路ＤＴ１〜ＤＴｎの代りに、光センサ等を用いて各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの輝度を測定し、その輝度に応じた信号をインピーダンス制御回路２６、２６ａ、２６ｂに出力するものであってもよい。
【００２８】
本発明に係る多灯式放電灯装置は、上述した放電灯点灯装置１０、３０の構成に限定されるものではなく、例えば、多灯式放電灯点灯装置１０、３０に次のような構成要素を追加することができる。
例えば、放電灯点灯装置１０、３０において、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの各一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎとインバータ手段１２との間に直列にコンデンサを接続してもよい。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＋ΔＶ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ΔＶ’（但し、ΔＶ’はΔＶ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のみであると、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎ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の一次巻線に印加される電圧の対称性を改善することができる。
【００２９】
また、放電灯点灯装置１０、３０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ＴＲ１〜ＴＲｎの一次側巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎ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ＴＲ１〜ＴＲｎの一次側巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎに並列にコンデンサを接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】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】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】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】
【００３１】
１０，３０：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、Ｚ１〜Ｚｎ：可変インピーダンス素子、Ｌ１，Ｌ２：可変インダクタンス素子、ＴＲ１〜ＴＲｎ：インバータトランス、Ｌａ１〜Ｌａｎ：放電灯
【図１】
2006179420.tif 000003
【図２】
2006179420.tif 000004
【図３】
2006179420.tif 000005
【図４】
2006179420.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月16日(2005.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【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多灯式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化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って、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バ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、インバー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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、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が、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巻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おいて、前記複数のインバータトランスの一次巻線のそれぞれに可変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。
【０００９】
また、前記可変インピーダンス素子は、可変インダクタンス素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る多灯式放電灯点灯装置によれば、複数のインバータトランスの各一次巻線に可変インピーダンス素子を直列に接続することにより、この可変インピーダンス素子がバラスト素子として機能するため、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、各可変インピーダンス素子のインピーダンスを、各放電灯の管電流に応じて個別に制御することによって、各放電灯の管電流を均一化することも、あるいは、それぞれ所望の値に設定することもできる。
【００１１】
また、本発明において、可変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く、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、インバータトランスの二次側に巻線間短絡（いわゆるレアショート）が発生した場合でも、一次側の可変インピーダンス素子により巻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。
【００１２】
特に、可変インピーダンス素子として可変インダクタンス素子を使用した場合、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、可変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ンス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から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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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ＴＲ1〜ＴＲnとを含み、各インバータトランスＴＲ1〜ＴＲnの二次巻線Ｎs1〜Ｎsnには、例えば冷陰極管等の放電灯Ｌａ1〜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、インバータトランスＴＲ1〜ＴＲnは、それぞれの一次巻線Ｎp1〜Ｎpnの一端に可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnが直列に接続されて、インバータ手段１２に並列に接続されている。さらに、本実施形態における放電灯点灯装置１０は、インピーダンス制御回路２６を備え、このインピーダンス制御回路２６には、各インバータトランスＴＲ1〜ＴＲnの二次側配線に設けられた管電流検出回路ＤＴ1〜ＤＴnからの出力信号ｂ1〜ｂnが接続され、各可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnには、インピーダンス制御回路２６からの制御信号ａ1〜ａnが接続されている。
【００１４】
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を駆動するためのブリッジ制御回路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Ｑ１、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Ｑ１、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、ブリッジ制御回路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（Ｑ１，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。
【００１５】
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ブリッジ制御回路２１に出力し、それによって、ブリッジ制御回路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ＴＲ1〜ＴＲn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ＴＲ1〜ＴＲnの各三次巻線Ｎt1〜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ブリッジ制御回路２１に出力し、それによって、ブリッジ制御回路２１は、例えば放電灯Ｌａ1〜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ブリッジ制御回路２１に出力するものであり、これによって、ブリッジ制御回路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Ｌａ1〜Ｌａnの平均的な輝度を調整するものである。なお、図示の例では、ブリッジ制御回路２１は、電流検知回路２３からの信号により電力調整を実施するものとしたが、管電流検出回路ＤＴ1〜ＤＴnの出力信号ｂ1〜ｂnをブリッジ制御回路２１に入力することによって同様の電力調整を実施するものであってもよい。
【００１６】
放電灯点灯装置１０において、可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnは、バラストインピーダンス素子として機能し、各放電灯Ｌａ1〜Ｌａnの管電流の安定化を実現するものである。
例えば、何らかの原因により放電灯Ｌａ1の管電流（以下、二次側電流ともいう）が増大した場合、一次巻線Ｎp1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るため、可変インピーダンス素子Ｚ1のその時点におけ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Ｌａ1の管電流が減少すると一次側電流も減少するが、この際、可変インピーダンス素子Ｚ1のその時点におけ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。このようにして、各可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnは、各放電灯Ｌａ1〜Ｌａnの安定化を実現するものである。
また、放電灯点灯装置１０において、可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnは、各インバータトランスＴＲ1〜ＴＲnの一次巻線Ｎp1〜Ｎpnに接続されるものであるため、バラストインピーダンス素子として必要なインピーダンスは、インバータトランスＴＲ1の巻線比（２次巻線の巻数／１次巻線の巻数）をＮとし、放電灯Ｌａ1の等価負荷抵抗をＲとすれば、インバータトランスＴＲ1の１次側から見た等価負荷抵抗Ｒ／Ｎ2に対して適切な値とする必要がある。
【００１７】
さらに、放電灯点灯装置１０では、インピーダンス制御回路２６により可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnのインピーダンス値を可変制御し、上述したバラストインピーダンス素子としての作用により安定に維持する各放電灯Ｌａ1〜Ｌａnの管電流の大きさを、所定の値に設定することができる。インピーダンス制御回路２６は、各放電灯Ｌａ1〜Ｌａnの管電流に応じて管電流検出回路ＤＴ1〜ＤＴnから出力される出力信号ｂ1〜ｂnにより制御信号ａ1〜ａnを決定し、これらの制御信号ａ1〜ａnによって各可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnのインピーダンスを個別に可変制御するものである。
例えば、インピーダンス制御回路２６は、管電流検出回路ＤＴ1の出力信号ｂ1が放電灯Ｌａ1の管電流が所定の値よりも大きいことを示すものである場合には、制御信号ａ1として可変インピーダンス素子Ｚ1のインピーダンスを増大させる信号を送信する。この結果、インバータトランスＴＲ1の一次側電流が減少し、それによって二次側電流すなわち放電灯Ｌａ1の管電流が減少する。逆に、管電流検出回路ＤＴ1の出力信号ｂ1が放電灯Ｌａ1の管電流が所定の値よりも小さいことを示すものである場合には、インピーダンス制御回路２６は、制御信号ａ1として可変インピーダンス素子Ｚ1のインピーダンスを減少させる信号を送信する。この結果、インバータトランスＴＲ1の一次側電流が増大し、それによって二次側電流すなわち放電灯Ｌａ1の管電流が増大する。
このようにして、個別に制御される各放電灯Ｌａ1〜Ｌａnの管電流の大きさを同一に設定することによって、管電流を均一化することができる。あるいは、バックライト装置における温度分布等の放電灯の輝度に影響を及ぼす要因を考慮の上、各放電灯Ｌａ1〜Ｌａnの電流をそれぞれ所望の値に設定することもできる。
【００１８】
また、インバータトランスＴＲ1〜ＴＲnの一次側にバラストインピーダンス素子を接続することには、二次側に巻線間短絡（いわゆるレアショート）が発生した場合の動作について、次のような利点がある。
従来の放電灯点灯装置では、いずれかのインバータトランスの二次巻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、二次巻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、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＝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において、例えばインバータトランスＴＲ１の二次巻線Ｎｓ１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／（｜Ｚ1｜2＋ｒｐ2）
となり、可変インピーダンス素子Ｚ1のインピーダンス（同様にＺ1で示す）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。
【００１９】
本発明に係る可変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のタイプの可変インピーダンス素子を使用することもできるが、好ましくは、可変インダクタンス素子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、インバータトランスの一次側に接続する可変インピーダンス素子をバラスト素子として使用するものであるため、高耐圧の素子を使用する必要がなく、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抵抗は１／Ｎ2程度に小さくなるため、放電灯点灯装置１０において、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Ｌ／Ｎ2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ＴＲ1〜ＴＲnの巻線比Ｎを１００とし、可変インピーダンス素子Ｚ1〜Ｚnとして３０μＨ付近をインダクタンスの可変範囲とする可変インダクタンス素子を用いれば、インダクタンスが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。
【００２０】
図３は、本発明の第２の実施形態である放電灯点灯装置３０を示す回路構成図である。なお、図３に示す放電灯点灯装置３０は、本実施形態の一例として２灯の放電灯Ｌａ1、Ｌａ2を点灯させる場合を示すものであるが、同様の構成を任意の複数の放電灯を点灯させる場合に対して適用することができる。また、放電灯点灯装置３０について、上述した第１の実施形態における放電灯点灯装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する部分については、その図示および説明を省略する。
放電灯点灯装置３０は、インバータ手段１２と２個のインバータトランスＴＲ1、ＴＲ2とを含み、各インバータトランスＴＲ1、ＴＲ2の二次巻線Ｎs1、Ｎs2には放電灯Ｌａ1、Ｌａ2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、インバータトランスＴＲ1、ＴＲ2は、それぞれの一次巻線Ｎp1、Ｎp2の一端に、本実施形態における可変インピーダンス素子として可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２が直列に接続されて、インバータ手段１２に並列に接続されている。本実施形態における放電灯点灯装置３０は、インピーダンス制御回路２６ａ、２６ｂを備え、このインピーダンス制御回路２６ａ、２６ｂには、各インバータトランスＴＲ1、ＴＲ2の二次側配線に設けられた管電流検出回路ＤＴ1、ＤＴ2からの出力である電圧信号ｖ1、ｖ2が接続され、各可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２には、インピーダンス制御回路２６ａ、２６ｂからの制御信号として電流信号ｉ1、ｉ2が接続されている。
【００２１】
本実施形態における可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２は、主巻線Ｎm1、Ｎm2と制御巻線Ｎc1、Ｎc2とを備え、制御巻線Ｎc1、Ｎc2に流れる直流電流の増減により主巻線Ｎm1、Ｎm2のインダクタンスを可変制御するものである。具体的には、制御巻線Ｎc1、Ｎc2に流れる直流電流が増大すると主巻線Ｎm1、Ｎm2のインダクタンスは減少し、制御巻線Ｎc1、Ｎc2に流れる直流電流が減少すると主巻線Ｎm1、Ｎm2のインダクタンスは増大するように動作する。可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２は、その主巻線Ｎm1、Ｎm2が各インバータトランスＴＲ1、ＴＲ2の一次巻線Ｎp1、Ｎp2に直列に接続され、制御巻線Ｎc1、Ｎc2は、その一端が直流電圧Ｖｃｃに、他端がそれぞれのインピーダンス制御回路２６ａ、２６ｂに接続されて、本実施形態における可変インピーンダンス素子として機能するものである。なお、可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２の制御巻線Ｎc1、Ｎc2の両端には、逆起電力発生時の高いスパイク電圧を防止するために、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ５を直列に接続したスナバ回路が接続されている。
【００２２】
次に、放電灯Ｌａ1を含む回路構成を用いてその構成および動作を説明するが、放電灯Ｌａ2を含む回路構成についても、その構成および動作は同様のものである。
放電灯Ｌａ1に接続された管電流検出回路ＤＴ1は、管電流検出用抵抗Ｒ４、整流用ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ３からなり、放電灯Ｌａ1を流れる管電流を、管電流検出用抵抗Ｒ４によって電圧に変換し、整流用ダイオードＤ１による整流および平滑コンデンサＣ３による平滑化の後、電圧信号ｖ1として、インピーダンス制御回路２６ａに出力するものである。この電圧信号ｖ1は、インピーダンス制御回路２６ａに含まれるオペアンプ２７ａの反転入力端子に入力される。
【００２３】
オペアンプ２７ａの非反転入力端子には基準電圧Ｖr1が入力され、電圧信号ｖ1と基準電圧Ｖr1とが比較されて、その出力がトランジスタＱ５のベースに印加される。トランジスタＱ５のコレクタは、可変インダクタンス素子Ｌ１の制御巻線Ｎc1に接続されており、オペアンプ２７ａの出力電圧に応じて増減するトランジスタＱ５のコレクタ電流が、電流信号ｉ1としてインピーダンス制御回路２６ａから出力されることになる。可変インダクタンス素子Ｌ１の主巻線Ｎm1のインダクタンスは、この電流信号ｉ1、すなわち制御巻線Ｎc1に流れる電流によって可変制御される。
【００２４】
すなわち、放電灯Ｌａ1に流れる管電流が所定の値よりも小さくなった場合、管電流検出用抵抗Ｒ４の電圧が下がり、したがってオペアンプ２７ａの出力電圧が上昇し、トランジスタＱ５のベース電流が増大してコレクタ電流も増大する。このため、可変インダクタンス素子Ｌ１の制御巻線Ｎc1に流れる電流が増大することによって、主巻線Ｎm1のインダクタンスが減少する。一方、放電灯Ｌａ1に流れる管電流が所定の値よりも大きくなった場合には、管電流検出用抵抗Ｒ４の電圧が上がり、オペアンプ２７ａの出力電圧が低下し、トランジスタＱ５のベース電流が減少してコレクタ電流も減少する。このため、可変インダクタンス素子Ｌ１の制御巻線Ｎc1に流れる電流が減少することによって、主巻線Ｎm1のインダクタンスが増大する。このようにして、本実施形態における放電灯点灯装置３０は、可変インダクタンス素子Ｌ１が本発明に係る可変インピーダンス素子として機能することによって、第１の実施形態における放電灯点灯装置１０を用いて上述した作用・効果を得るものである。また、このようにして維持される放電灯Ｌａ1の管電流の大きさは、オペアンプ２７ａの非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖr1の値を調整することにより、所定の値に設定することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態において、可変インダクタンス素子Ｌ１、Ｌ２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、一次側巻線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。これによって、インバータトランスＴＲ1、ＴＲ2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ＴＲ1、ＴＲ2の発熱が抑制される。
【００２６】
また、上述した第１および第２の実施形態において、そのインバータ手段１２は、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ものである。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く、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し、かつ、そのインピーダンスを可変制御することができる。
【００２７】
なお、第１および第２の実施形態において、管電流検出回路ＤＴ1〜ＤＴnはカレントトランス等を用いて構成することもできる。また、管電流検出回路ＤＴ1〜ＤＴnの代りに、光センサ等を用いて各放電灯Ｌａ1〜Ｌａnの輝度を測定し、その輝度に応じた信号をインピーダンス制御回路２６、２６ａ、２６ｂに出力するものであってもよい。
【００２８】
本発明に係る多灯式放電灯装置は、上述した放電灯点灯装置１０、３０の構成に限定されるものではなく、例えば、多灯式放電灯点灯装置１０、３０に次のような構成要素を追加することができる。
例えば、放電灯点灯装置１０、３０において、インバータトランスＴＲ1〜ＴＲnの各一次巻線Ｎp1〜Ｎpnとインバータ手段１２との間に直列にコンデンサを接続してもよい。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＋ΔＶ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ΔＶ’（但し、ΔＶ’はΔＶ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のみであると、インバータトランスＴＲ1〜ＴＲn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の一次巻線に印加される電圧の対称性を改善することができる。
【００２９】
また、放電灯点灯装置１０、３０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ＴＲ1〜ＴＲnの一次巻線Ｎp1〜Ｎpn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ＴＲ1〜ＴＲnの一次巻線Ｎp1〜Ｎpnに並列にコンデンサを接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】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】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】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】
【００３１】
１０，３０：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、Ｚ1〜Ｚn：可変インピーダンス素子、Ｌ１，Ｌ２：可変インダクタンス素子、ＴＲ1〜ＴＲn：インバータトランス、Ｌａ1〜Ｌａn：放電灯
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2006179420.tif 000007