(57)【要約】【課題】接続不良の断線などによりアーク放電が発生初期時、アーク放電を停止してアーク放電による発熱や基板の焼損の拡大を防ぐ冷陰極管点灯装置を提供する。【解決手段】直流電圧を交流電圧に変換して所定の周波数の電圧を複数の冷陰極管２０に供給するインバータ回路を有する冷陰極管点灯装置において、初期アーク放電状態を停止するために、付加的に冷陰極管２０への前記高周波電圧を印加する起動期間と印加しない停止期間を設け、この停止期間を所定の周期で所定の期間設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を交流電圧に変換して所定の高周波の電圧を複数の冷陰極管に供給するインバータ回路を有する冷陰極管点灯装置において、アーク放電を停止するために、付加的に冷陰極管への前記高周波電圧を印加する起動期間と印加しない停止期間を設け、この停止期間を所定の周期で所定の期間設けたことを特徴とする冷陰極管点灯装置。
【請求項２】
前記停止期間が、前記高周波電圧の1周期から１０周期であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極管点灯装置。
【請求項３】
前記停止期間の繰り返し周期は、２ｍｓｅｃ〜３３ｍｓｅｃであることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極管点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極管点灯装置に関するもので、特に冷陰極管点灯装置の安全かつ安定な点灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷陰極型の放電管点灯装置としては、例えば図５に示すようなものが用いられている。これは直流電源ＤＣに接続された降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ２１の後段に変形ロイヤー回路からなるインバータ回路２２を設けたものである。変形ロイヤー回路で自励発振を行い、その共振電圧がトランス５の巻数比に応じて昇圧されて二次側に現れる。ＣＰは電流制限用のバラストコンデンサである。放電管２０の調光はＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧を制御することで行われる。電流検出器７は管電流を検出し管電流の値に応じた直流電圧を保護回路２３に帰還して、管電流が一定になるように前段のＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧を制御している。
【０００３】
このように放電管点灯装置には、出力電圧が異常に高くなった場合等に動作を停止させる保護回路が設けられているのが普通である。例えば、トランスの高圧側が断線したり回路素子が壊れたりして出力電流が流れなくなったときは、保護回路がこれらを検出して動作を停止させる。
【０００４】
また、接続不良の状態で、アーク放電が発生する場合に対して、所定の発振周波数の電流を放電管に供給する放電点灯装置において、電流検出器を含む保護回路を備え、この電流検出器で検出した電流に所定の発振周波数よりも高い放電ノイズ周波数成分が混入したとき、保護回路が放電管への電圧供給を停止させる構成がある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２―１５１２８７号公報
【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、前記従来の構成では、トランスやコンデンサ、コネクターなど高電圧の部品が接続不良になった場合でも、その接続不良の状態によっては保護回路が働かないことがある。これは、導通が遮断された箇所の遮断距離が小さい場合、瞬時にアーク放電が開始されるので、電流は流れ続け出力電圧も高くならないためである。その結果、冷陰極管を用いた連続放電において放電管や回路基板に断線箇所が生じたとき、そこからの継続的なアーク放電の電流値が正常動作時の電流値とあまり変わらない場合がある。そのため、電流値を検出しても事故に気付けず、発熱や基板焼傷を拡大させるおそれがあった。また、電流検出器で検出した電流から所定の発振周波数よりも高い放電ノイズ周波数成分を検出する場合でも、アーク放電発生箇所からのノイズ成分以外の外部ノイズをトランスやコイル等から検出してしまうことがあったり、実際そのノイズ検出用の回路の作成に手間とコストがかかるという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アーク放電による発熱や焼損事故が生じた場合、冷陰極管点灯装置に流れるアーク放電の電流値の変動やノイズの状況に関わらず、保護回路や電流検出器を用いることなく容易にアーク放電を停止し、基板等の焼損拡大を食い止める安全な冷陰極管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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷陰極管点灯装置は、直流電圧を交流電圧に変換して所定の高周波の電圧を複数の冷陰極管に供給するインバータ回路を有する冷陰極管点灯装置において、アーク放電を停止するために、付加的に冷陰極管への前記高周波電圧を印加する起動期間と印加しない停止期間を設け、この停止期間を所定の周期で所定の期間設けたことを特徴としたものである。
【０００８】
つまり、明るさ最大時に停止期間を設けない従来のＰＷＭ調光と違い、明るさが最大の場合でも常に停止期間を設けているので、アーク放電の継続的な放電を確実に防ぐことができる。ここで調光とは、バックライトなどの点灯装置の明るさを調節することをいい、調光の周波数とはその調光時に印加電圧が起動・停止を繰り返す周波数をいう。加えてＰＷＭ調光とは、必要に応じて所定の周期で所定の期間起動・停止を繰り返すパルス（ＰＷＭ）を加え、その起動・停止期間の比率を変えながら明るさを調節することをいう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷陰極管点灯装置によれば、リード線の半田接続の不良やトランス・コンデンサ・コネクターの高電圧部品の接続不良などの断線事故によりアーク放電が生じた場合、出力電圧の停止時にアーク放電も停止する。そして出力電圧の起動時に再びアーク放電が起こる。このようにアーク放電が停止・起動を繰り返す間は基板などが焼損していくが、およそ遮断距離が２ｍｍ〜３ｍｍまでアーク放電による基板などの焼損が進むと、再度電圧が印加されてもその２ｍｍ〜３ｍｍの遮断距離の絶縁耐力を破壊する程のアーク放電が起こることはなく継続的なアーク放電は生じなくなる。つまりアーク放電による発熱や基板焼損の拡大を食い止めることができる。
【００１０】
さらに、周囲が明るさから遮断された暗黒状態、かつ−１０℃から０℃の低温時においても安定して点灯する冷陰極管点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の冷陰極管点灯装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
冷陰極管２０に印加する電圧波形を図１に示す。高周波電圧が印加される起動期間と印加されない停止期間があり、印加する高周波電圧は、４０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚで、高周波電圧が印加されない停止期間は、高周波電圧の１周期〜１０周期程度である。停止期間の繰り返し周期は、２ｍｓｅｃ〜３３ｍｓｅｃ（３０Ｈｚ〜５００Ｈｚ）である。
【００１３】
また、高周波電圧が４５ＫＨｚの場合、停止期間の1周期から１０周期は、図１に図示のごとく２２．２２μｓｅｃから２２２．２２μｓｅｃとなる。
起動期間と停止期間の間欠パルス（ＰＷＭパルス）が２００Ｈｚで、高周波電圧が４５ＫＨｚの場合の波形図を図２に示す。ＰＷＭパルスのＬＯＷ期間が冷陰極管２０の停止期間となる。
【００１４】
図３は、本発明の実施例１における冷陰極管点灯装置の構成回路図を示す。
【００１５】
図３において、第一のブロック1は高周波発振回路４と昇圧トランス5とを有し、並列共振型プッシュプルインバータとして構成される。
【００１６】
高周波発振回路４は、第一の発振器１０からの発振出力であるパルス波ＯＳ１をゲート回路１１を介してトランジスタＱ１に印加し、そして第一の発信器１０の発振出力ＯＳ１の出力をインバータ１３にて反転したパルス波をゲート回路１２を介してトランジスタＱ２に印加して、位相の反転した出力を昇圧トランス５に加えている。昇圧トランス５は、中性点Ｍ１で分けられた二つの一次巻線５１Aと５１B、及び二次巻線５２を含む。 
【００１７】
直流電源ＤＣは出力電圧Ｖｉｎを一定値（例えば１６V）に維持する。第一のコンデンサＣ１は直流電源ＤＣからの入力電圧Ｖｉｎを安定に維持する。これは電源の内部インピーダンスによる電圧降下を防ぎ、安定した電圧を供給するリップルフィルタの役目をする。
【００１８】
第１の発信器１０の発振出力ＯＳ１のパルス波の繰り返し周波数は、例えば、４５ＫHｚに選択する。この周波数は、ランプ効率が好適であるように選択するが、４０ＫＨｚから１００ＫＨｚの範囲が適当である。この周波数範囲は、輝度が冷陰極管の高圧端子側に偏るという現象（片点灯）などの輝度むらが目立たないようにすることができる。特に、液晶表示装置のバックライトに使用した場合には、輝度むらが問題となる。また、低温起動やランプ発光の効率の点からもこの周波数範囲が好適である。
【００１９】
第１の発信器１０の発振出力ＯＳ１のパルス波を二つのトランジスタＱ１、Ｑ２の制御端子に、ゲート回路１１、１２を介して印加する。インバータ１３は、トランジスタＱ２から出力されてトランス５の一次巻線５１Ｂに印加されるパルス波の極性と、トランジスタＱ１から出力されてトランス５の一次巻線５１Ａに印加されるパルス波の極性を逆極性にする。
【００２０】
つまり図３中の端子Ａ、Ｂの出力電圧波形は図４のようになる。さらに、第２の発信器１４からのパルス波のＬＯＷレベルの期間が所定のＰＷＭ波であるパルス波ＯＳ２を常にＡＮＤゲート１１、１２に入力する。ＯＳ２の周波数は、例えば、２００Ｈｚ、そして1周期中の停止期間を高周波電圧（４５ＫＨｚ）の1周期の２５μｓｅｃに選択する。このＯＳ２の周波数は、液晶表示装置などのバックライトとして使用した場合、表示映像画面上でフリッカーが目立たない周波数であればよい。
【００２１】
即ち、アーク放電の継続を防ぎ、かつ輝度むらが起こらないように停止期間を４５ＫＨｚの高周波電圧の１周期から１０周期（２２．２２μｓｅｃ〜２２２．２２μｓｅｃ）程度に設定し、そしてＰＷＭ波であるパルス波ＯＳ２の周波数をフリッカーが防止できるように３０Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度に選択する。ゲート回路１１と１２の出力波形（図４の端子Ｃ、Ｄの波形）は、第１の発信器１０の発振出力ＯＳ１のパルス波が間欠状に出力されるものとなる。
【００２２】
ここで停止期間を４５ＫＨｚの高周波電圧の1周期未満に設定すると、初期アーク放電状態が停止する場合と停止しない場合があり、停止期間に適さない。同様に４５ＫＨｚの高周波電圧の１０周期を超えた範囲で設定すると、初期アーク放電状態は停止するが、バックライトの明るさが連続放電時に比べ目に見えて暗くなるため、やはり停止期間に適さない。
【００２３】
即ち、初期アーク放電状態は、高周波電圧の１周期以上に設定すれば、停止することができる。そして、ＰＷＭ波の周波数は、フリッカー防止するために、３０Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度に選定するが、初期アーク放電を停止するためなら、ＰＷＭ波の繰り返し周期をより長く選定しても停止することができる。
【００２４】
そして、端子C、Dに出力されるパルス波がトランジスタＱ１、Ｑ２に入力されて、トランジスタＱ１、Ｑ２をスイッチングし、それらのスイッチング出力が昇圧トランス５の一次巻線５１Ａと５１Ｂとに対し入力電圧Ｖｉが逆極性にて印加される。
【００２５】
即ち、２００Ｈｚのパルス波ＯＳ２のＨＩＧＨ期間は、パルス波ＯＳ２の周波数より高周波のＯＳ１の４５ＫＨｚのパルス波ＯＳ１が出力され、ＬＯＷ期間は出力されない。
【００２６】
そして、パルス波ＯＳ２のＨＩＧＨ期間に出力される４５ＫＨｚの高周波パルス波は、インダクタLと第二のコンデンサＣ２とが共振し、昇圧トランス5の二次電圧Ｖは端子Ｃ、Ｄの出力電圧と同周期で、冷陰極放電管２０を駆動する。すなわちパルス波ＯＳ２のPWM波のＨＩＧＨ期間にＯＳ１の高周波の駆動電圧が印加され、パルス波ＯＳ２のＰＷＭ波のＨＩＧＨ期間は起動、ＬＯＷ期間は停止と起動・停止がパルス波ＯＳ２のＰＷＭ波の繰り返し周波数に同期して印加される。つまりトランス５の二次電圧Vの出力電圧波形は図４のように電圧が印加される起動期間と印加されない停止期間が存在することになる。
【００２７】
以上のように、本実施例１においては、図３のようにパルス波ＯＳ２のＰＷＭ波を常に印加することで、トランス５の二次電圧Vはパルス波ＯＳ２のＰＷＭ波のＨＩＧＨ期間とＬＯＷ期間に対応して同周期で起動・停止を繰り返す。
【００２８】
ここでリード線の半田接続の不良やコネクター・コンデンサ・トランスなどの高電圧部品の接続不良の断線事故によりアーク放電が生じた場合、二次電圧Vの停止時にアーク放電も停止する。そして二次電圧Vの起動時に再びアーク放電が起こる。このようにアーク放電が停止・起動を繰り返す間は基板が焼損していくが、およそ２ｍｍ〜３ｍｍ程度までアーク放電による基板の焼損が進むと、再度二次電圧Vが起動してもその２ｍｍ〜３ｍｍの遮断距離の絶縁耐力を破壊する程の放電は起こらず、アーク放電が完全に停止する。つまり断線事故などでアーク放電が生じても、その継続を止めることができるので、アーク放電による発熱や基板焼損の拡大を食い止めることができる。
【００２９】
また、電流検出器7は、複数の冷陰極管２０への定格電流に対する所定の電流変動において異常電流を検出したときに、安全のためＯＳ２を停止するように信号を出力する。つまり、このときＰＷＭのパルス波ＯＳ２はＬＯＷ状態が続くので二次電圧Vの出力を停止することになる。
例えば、液晶表示装置のバックライトで１６本の複数の冷陰極管を使用した場合、それらの全放電電流の定格電流は、１００ｍＡ程度となり、それの２０％以上の放電電流の変動を検出すると、駆動電圧の印加を停止する。
【００３０】
ここで出力電圧の起動期間と停止期間によるアーク放電との関係について述べると、起動期間に対する停止期間の比率が小さすぎると点灯輝度は安定するが、アーク放電が生じた場合、それは停止しにくくなる。同様に、起動期間に対する停止期間の比率が大きすぎると点灯輝度は不安定になるがアーク放電は停止しやすくなる。従って点灯輝度も安定してアーク放電も停止するように、高周波パルスＯＳ１に対して最適なパルスＯＳ２の周波数と、その1周期中の停止期間を最適な所定の期間に設定する必要があるが、当然停止期間は起動期間に比べ短く設定する。
【００３１】
本実施例１では、ＯＳ１の周波数を４５ＫＨｚに設定し、かつＯＳ２の周波数が２００Ｈｚ（周期５ｍｓｅｃ）であるＰＷＭ波を使用した場合、起動期間を４．９７５ｍｓｅｃ、停止期間を２５μｓｅｃに設定することにより、アーク放電が起こって基板などの損傷が進み、２ｍｍ〜３ｍｍ程度の遮断距離に広がるとアーク放電が停止する。停止期間の範囲は、ＯＳ１の周波数が４５ＫＨｚの場合は２２．２２μｓｅｃ〜２２２．２２μｓｅｃ（４５ＫＨｚの1周期〜１０周期）が適当である。即ち、ＯＳ１の周波数が４５ＫＨｚの場合の本実施例においては、繰り返し周期５ｍｓｅｃの０．４４％から４．４％程度が適当である。
【００３２】
この停止期間は、高周波電圧が４０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの範囲においても、1周期〜１０周期程度に設定すれば、アーク放電を停止することができる。
【００３３】
また、ＰＷＭ波の１周期を液晶表示画面のバックライトとして使用した場合に、通常、表示画面のフリッカーが目立たない範囲の３０Ｈｚ以上（繰り返し周期が３３ｍｓｅｃ以下）に選定するが、例えば、繰り返し周期をより長くして数時間以上に選定しても、初期アーク放電状態を停止することができる。
また、一般に蛍光灯やバックライトを周囲の明るさから遮断した暗黒状態、かつ低温環境下で起動すると、その輝度むらは不安定になる傾向があるが、本実施例では低温時においても安定して動作する。本実施例では、暗黒状態かつ−１０℃〜０℃の環境下で動作させると、連続放電時には輝度むら（片点灯）が生じていたが、所定のＰＷＭ波であるパルス波ＯＳ２使用した場合には、安定した輝度が得られることを確認している。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
損傷箇所からの継続的なアーク放電により生じる危険性を回避し、かつ低温時においても映像輝度が十分であるという安全で安定した液晶テレビのバックライトの駆動装置として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１における冷陰極管点灯装置の印加電圧波形図
【図２】本発明の実施例１における冷陰極管点灯装置の印加電圧波形の一例を示す図
【図３】本発明の実施例１における冷陰極管点灯装置の構成を示す回路図
【図４】本発明の実施例１における冷陰極管点灯装置の要部の端子の出力電圧波形図
【図５】従来の冷陰極管点灯装置の回路図
【符号の説明】
【００３６】
ＤＣ  直流電源
１  第一のブロック
４  高周波発振回路
１０  第一の発振器
１４  第二の発振器（ＰＷＭ波発振器）
Ｑ１、Ｑ２  トランジスタ
１３  インバータ
１１、１２  ANDゲート
５  昇圧トランス
５１Ａ、５１Ｂ  一次巻線
５２  二次巻線
６、２０  冷陰極管
７  電流検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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