(57)【要約】【課題】スイッチング素子の数を減らして低コスト化を図るとともに、２つの変圧器を備えることにより、突入電流防止用のチョークコイルの設置を省略できる放電灯駆動装置を提供する。【解決手段】第１、第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のゲートにそれぞれ印加される高周波パルス電圧の位相は互いに逆相にされているので、第１、第２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の一方がオンのとき他方がオフになる。したがって、第１、第２の変圧器Ｔ１，Ｔ２の一次巻き線には、時間的に交互に電流が流れるので、放電管点灯の直後、電流が流れていない変圧器の一次巻き線は、電流が流れるほうの変圧器の一次巻き線に流れようとする突入電流を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源に対して、互いにそれぞれの一次側巻き線を直列に接続した状態でつながれている第１、第２の変圧器と、
前記第１の変圧器の二次側巻き線に接続される第１の整流回路と、
前記第２の変圧器の二次側巻き線に接続される第２の整流回路と、
前記第１の整流回路の出力に対して並列に接続される第１のスイッチング素子と、
前記第２の整流回路の出力に対して並列に接続される第２のスイッチング素子とを備え、
前記第１の整流回路の第２極の出力線と、前記第２の整流回路の第２極の出力線とが接続され、
前記第１の整流回路の第１極の出力線と、前記第２の整流回路の第１極の出力線とが負荷である放電管に接続され、
前記第１、第２のスイッチング素子のゲートにそれぞれ印加されるスイッチング用の高周波パルス電圧の位相は互いに逆相にされている、放電灯駆動装置。
【請求項２】
前記第１の整流回路は倍電圧整流回路であり、前記第２の整流回路は倍電圧整流回路である、請求項１記載の放電灯駆動装置。
【請求項３】
前記高周波電源は、直流電源に対して接続され、前記直流電源を高周波でスイッチングするインバータ回路により得られるものである、請求項１記載の放電灯駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯を点灯させる放電灯駆動装置に関するものである。ここで「放電灯」とは、高圧を印加して、密封管内でイオン化した気体（プラズマ）に放電させることにより発光させる器具をいい、ネオン管、ナトリウムランプ、蛍光管、冷陰極管などがこれに該当する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置など各種表示装置のバックライトには、冷陰極管の一種である冷陰極管Cold Cathode Fluorescent Tube)が用いられる。この冷陰極管の駆動には、従来から、インバータを用いた高周波交流点灯方式が採用されている。
図３は、従来の放電管駆動装置を示す回路図である。この放電管駆動装置は、直流入力ＤＣinを交流に変換するインバータ１０２と、インバータ１０２からの交流電圧を昇圧する変圧器１０３と、変圧器１０３から出力された交流電圧を倍電圧整流する倍電圧整流回路１０４と、整流された直流電圧の極性切り替えを行う極性切換回路１０５と、極性切換回路１０５の出力回線に対してそれぞれ並列に接続された複数（ｎ本）の冷陰極管７１・・７ｎとを備えている。
【０００３】
この装置の動作説明をする。まず直流入力ＤＣinを、インバータ１０２に含まれるスイッチング素子の切換えにより変圧器１０３に最適な交流周波数に変換する。この「変圧器１０３に最適な交流周波数」とは、変圧器１０３として十分な変換効率が得られる周波数のことであり、通常は数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚである。周波数がこの範囲より低すぎると、変圧器１０３を大きくする必要があり、装置全体が大きく重くなる。周波数がこの範囲よりも高いと、変圧器１０３内部で発生する並列容量の影響が大きくなり、共振が発生して変換効率が低下する。
【０００４】
次に、所定の巻き数比を持つ変圧器１０３によって、前記交流電圧を所定の昇圧比で昇圧する。さらに、倍電圧整流回路１０４によって整流と昇圧とを行う。これによって、冷陰極管７１・・７ｎの点灯に必要な直流電圧を得ることができる。なお「冷陰極管７１・・７ｎの点灯に必要な直流電圧」とは、１０００Ｖ〜２０００Ｖ程度である。
この直流電圧を、極性切換回路１０５のスイッチング素子のオンオフにより、交流に変換する。このスイッチング素子のオンオフを制御するのは、制御回路１０７である。制御回路１０７は各スイッチング素子のゲートにオンオフ信号を供給することにより、各スイッチング素子のオンオフを制御する。オンオフ信号の周波数の範囲は、通常２０ｋＨｚを超え１００ｋＨｚ以下に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第2007／055289号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３に示した従来の放電管駆動装置において、極性切換回路１０５はブリッジ方式を採用しており、スイッチング素子を４つ用いている。スイッチング素子は耐圧が高いものが必要であり、このためコストが高くなるし、発熱も増える。
また、従来の放電管駆動装置において、突入電流を防止するために、変圧器１０３の一次側にチョークコイル１０６を挿入している。このチョークコイル１０６も変圧器１０３と同じくらいの大きさであり、チョークコイル１０６からの発熱も無視できない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、極性切換回路におけるスイッチング素子の数を減らして低コスト化を図ると共に、突入電流防止用のチョークコイルを省略することのできる放電管駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するための本発明の放電灯駆動装置は、高周波電源に対して、互いにそれぞれの一次側巻き線を直列に接続した状態でつながれている第１、第２の変圧器と、前記第１の変圧器の二次側巻き線に接続される第１の整流回路と、前記第２の変圧器の二次側巻き線に接続される第２の整流回路と、前記第１の整流回路の出力に対して並列に接続される第１のスイッチング素子と、前記第２の整流回路の出力に対して並列に接続される第２のスイッチング素子とを備え、前記第１の整流回路の第２極の出力線と、前記第２の整流回路の第２極の出力線とが接続され、前記第１の整流回路の第１極の出力線と、前記第２の整流回路の第１極の出力線とが負荷である放電管に接続され、前記第１、第２のスイッチング素子のゲートにそれぞれ印加されるスイッチング用の高周波パルス電圧の位相は互いに逆相にされているものである。
【０００９】
前記第１極は正極、第２極は負極であっても良く、あるいは前記第１極は負極、第２極は正極であっても良い。前記第１の整流回路、第２の整流回路はそれぞれ倍電圧整流回路であっても良い。
この放電灯駆動装置であれば、第１、第２のスイッチング素子のゲートにそれぞれ印加されるスイッチング用の高周波パルス電圧の位相は互いに逆相にされているので、第１、第２のスイッチング素子の一方がオンのとき他方がオフになる。
【００１０】
例えば第１のスイッチング素子がオフのとき、前記第１の整流回路の正極から放電管に電流が流れ、放電管から戻ってきた電流は、第２のスイッチング素子をスルーして、前記第１の整流回路の負極に至る。第２のスイッチング素子がオフのとき、前記第２の整流回路の正極から放電管に電流が流れ、放電管から戻ってきた電流は、第１のスイッチング素子をスルーして、前記第２の整流回路の負極に至る。
【００１１】
また、第１、第２のスイッチング素子が交互にオンオフするので、第１、第２の変圧器の一次巻き線には、時間的に交互に電流が流れる。したがって、放電管の点灯の直後、電流が流れていない変圧器の一次巻き線は、電流が流れるほうの変圧器の一次巻き線に流れようとする突入電流を抑制することができる。すなわち、点灯の直後、一方の変圧器はチョークコイルとして機能することができる。
【００１２】
前記第１、第２の変圧器に供給される交流電圧は、直流から所定周波数の高周波出力を得るインバータ回路によって生成することが好ましい。これによって、インバータ回路によって生成される高周波の周波数を、第１、第２の変圧器の変換効率向上に有利な高い周波数とすることができる。一般に変圧器は周波数が高いほど変換効率が向上するので、これで第１、第２の変圧器の巻数が細いものでもよくなり、第１、第２の変圧器を十分小型にできる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、２つのスイッチング素子を備えることにより、スイッチング素子の数を減らして低コスト化を図るとともに、２つの変圧器を備えることにより、突入電流防止用のチョークコイルの設置を省略することができる。
本発明における上述の、又はさらに他の利点、特徴及び効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の放電管駆動装置の一例を示す回路図である。
【図２】図１の放電管駆動装置の各部の波形を示すグラフである。
【図３】従来の放電管駆動装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される放電灯駆動装置の具体的回路図である。この放電灯駆動装置は、商用の交流電源などを整流して得られる直流電源ＤＣinに対して接続され、２つのスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４のオンオフ動作により、直流電源を高周波でスイッチングするインバータ回路２を備えている。このスイッチング周波数、すなわちゲートパルス電圧の周波数は限定されないが、商用の交流電源Ｅの周波数の１０2〜１０4倍程度に設定される。
【００１６】
このインバータ回路２によりスイッチングして得られた高周波電源には、２つの変圧器Ｔ１，Ｔ２が、互いにそれぞれの一次側巻き線Ｔ11，Ｔ12を直列に接続した状態でつながれている。これらの変圧器Ｔ１，Ｔ２は、直流電源の電圧を昇圧するためのものであり、昇圧後の電圧が数百Ｖ〜１０００Ｖになるように巻き数比がそれぞれ設定される。変圧器Ｔ１，Ｔ２は、高周波の電圧を変換するので、商用の交流電圧を変換する場合に比べて、はるかに小型で済む。
【００１７】
変圧器Ｔ１の二次側巻き線Ｔ21には、倍電圧整流回路Ｄ１が接続され、変圧器Ｔ２の二次側巻き線Ｔ22には、倍電圧整流回路Ｄ２が接続されている。変圧器Ｔ１，Ｔ２の二次側電圧は、この倍電圧整流回路Ｄ１，Ｄ２により、さらに昇圧される。
このように、倍電圧整流回路を採用して電圧を上げることができるので、変圧器Ｔ１，Ｔ２に対する昇圧比の負担を下げることができる。したがって、変圧器Ｔ１，Ｔ２の巻数比を下げることができ、変圧器Ｔ１，Ｔ２の小型化に有利となる。
【００１８】
しかし、一般には必ず倍電圧整流回路である必要はなく、昇圧機能のないブリッジ型整流回路などであってもよい。
倍電圧整流回路Ｄ１，Ｄ２の出力電圧は、コンデンサＣ11，Ｃ12、コンデンサＣ22，Ｃ21によってそれぞれ平滑化される。この平滑化された電圧値を“ｕ”と書く。電圧ｕはそれぞれスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２によりスイッチングされる。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のゲートに印加されるスイッチング用のパルス電圧の周波数は、放電灯である冷陰極管７１・・７ｎをチラツキなく駆動するのに十分な周波数に設定される。例えば商用の交流電源Ｅの周波数の１０2〜１０4倍程度に設定される。各冷陰極管には、各冷陰極管に等しい電流を流すための、キャパシタ６からなる均流回路が接続されている。冷陰極管７１・・７ｎの横に描いた縦線は接地されたシャーシを表わし、冷陰極管とシャーシとの間に浮遊容量があることを示している。
【００１９】
図２は、放電灯駆動装置の各部の電圧波形を示すグラフである。“ＳＷ１”はスイッチング素子ＳＷ１のゲートに印加されるスイッチング用のパルス電圧の波形、“ＳＷ２”はスイッチング素子ＳＷ２のゲートに印加されるスイッチング用のパルス電圧の波形を示す。これらの波形の位相は互いに反対であり１８０°ずれている。“Ｖａ”は倍電圧整流回路Ｄ１のプラス出力線とマイナス出力線間の電圧波形（波高値ｕ）を示し、“Ｖｂ”は倍電圧整流回路Ｄ２のプラス出力線とマイナス出力線間の電圧波形（波高値ｕ）を示す。“Ｖａ”と“Ｖｂ”の位相も１８０°ずれている。倍電圧整流回路Ｄ１のマイナス出力線と倍電圧整流回路Ｄ２のマイナス出力線とは接続されていて（図１参照）、その接続点の電圧は接地電圧“０Ｖ“である。電圧整流回路Ｄ１のプラス出力線と倍電圧整流回路Ｄ２のプラス出力線とは、冷陰極管７１・・７ｎの両端に接続される。冷陰極管７１・・７ｎの両端にかかる電圧は“Ｖａ−Ｖｂ”であり、それを図２に“Ｖｃ”で示す。電圧Ｖｃのピーク・ピーク値は２ｕとなる。
【００２０】
このスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のスイッチング動作により、（１）冷陰極管７１・・７ｎの起動時は、倍電圧整流回路Ｄ１から冷陰極管７１・・７ｎへの電圧ｕの印加と、倍電圧整流回路Ｄ２から冷陰極管７１・・７ｎへの電圧−ｕの印加とが繰り返される。すなわち、冷陰極管７１・・７ｎに、前記スイッチング周波数の交流電圧Ｖｃを印加することができる。（２）冷陰極管７１・・７ｎが点灯した後は、冷陰極管７１・・７ｎの内部抵抗が急激に低下し、倍電圧整流回路Ｄ１から冷陰極管７１・・７ｎへの電流供給と、倍電圧整流回路Ｄ２から冷陰極管７１・・７ｎへの電流供給とが繰り返される。このようにして、冷陰極管７１・・７ｎに、点灯を続けるための前記スイッチング周波数の交流電流を供給することができる。
【００２１】
この図１のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２には、冷陰極管７１・・７ｎの起動用に、倍電圧整流回路Ｄ１，Ｄ２から高圧が印加される点では図３の極性切換回路１０５のスイッチング素子と同じであるが、本発明では、スイッチング素子の数が半分になっている。高耐圧のスイッチング素子は高価であるので、これによりスイッチング素子の数を減らすことによりコスト削減ができる。
【００２２】
また、図３の回路と比べて、必要な変圧器Ｔ１，Ｔ２の数が“２”になっているが、変圧器Ｔ１，Ｔ２は、トロイダルコアなどの鉄芯に被覆絶縁導線を巻き付けた簡単な構造のものであり、数が増えることによるコストの増加は少ない。
また、図１の回路では、一方の変圧器が他方の変圧器の突入電流を防止するチョークコイルとして機能するという特徴もある。すなわち、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が交互にオンオフするので、変圧器Ｔ１，Ｔ２の一次巻き線Ｔ11，Ｔ12には、時間的に交互に電流が流れる。したがって、冷陰極管７１・・７ｎの点灯の瞬間、電流が流れていない変圧器の一次巻き線は、電流が流れるほうの変圧器の一次巻き線に流れようとする突入電流を抑制することができる。すなわち、一方の変圧器はチョークコイルとして機能することができる。このため、図３の回路に示したチョークコイル１０６が不要になる。
【００２３】
したがって図１は図３の回路と比べて、必要な変圧器Ｔ１，Ｔ２の数が２倍になっているが、図３の回路に示すチョークコイル１０６が不要になるため、変圧器Ｔ１，Ｔ２の数は実質増加していないとも言える。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、前記各冷陰極管に接続され、各冷陰極管に等しい電流を流すための、トランジスタを含む定電流回路からなる均流回路を備えることとしてもよい。その他本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
２  インバータ回路
３  第１、第２の変圧器
４  倍電圧整流回路
５  極性切換回路
６  均流回路
７１・・７ｎ  冷陰極管７１・・７ｎ
【図１】
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【図２】
2011129314.tif 000004
【図３】
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