(57)【要約】【課題】駆動周波数を固定しつつ、消灯状態にフィラメント電流を安定して供給する。【解決手段】熱陰極蛍光ランプ１０１を含む共振負荷回路に電力を供給するインバータ１５０と、このインバータを制御する制御装置とを備える点灯装置５００であって、インバータは、熱陰極蛍光ランプの消灯状態において、共振負荷回路に流れる交流電流の周波数が、前記インバータを駆動する周波数の（自然数＋１）倍となるように設定された前記共振負荷回路を備える。さらに、共振負荷回路は、共振用のコンデンサ１０９にトランス１１２を介して前記熱陰極蛍光ランプを交流的に並列接続した並列回路と、この並列回路に直列接続したチョークコイル１０８とを備え、インバータは点灯時は消灯時よりも高い電圧を出力する。【選択図】図１
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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、熱陰極蛍光ランプを含む共振負荷回路に電力を供給するインバータと、このインバータを制御する制御装置とを備える点灯装置であって、
前記インバータは、前記熱陰極蛍光ランプの消灯状態において、前記共振負荷回路に流れる交流電流の周波数が、前記インバータを駆動する周波数の（自然数＋１）倍となるように設定された前記共振負荷回路を備えることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記共振負荷回路は、共振用のコンデンサにトランスを介して前記熱陰極蛍光ランプを並列に交流接続した並列回路と、この並列回路に直列接続したチョークコイルとを備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記インバータは、前記熱陰極蛍光ランプの点灯時において、消灯時よりも高い電圧を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記チョークコイルは、前記熱陰極蛍光ランプが備える２個のフィラメントに電力を供給するための２個の二次巻線をさらに備え、
前記二次巻線の各々は、コンデンサを介して、前記フィラメントに接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記トランスは、前記熱陰極蛍光ランプが備える２個のフィラメントに電力を供給するための２個の二次巻線がさらに巻回され、
前記二次巻線の各々は、コンデンサを介して、前記フィラメントに接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記インバータは、２個のスイッチング素子の直列体である上下アームを１組備えるＳＥＰＰ（Single-Ended Push-Pull）インバータ、又はハーフブリッジインバータであることを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記上下アームにおける一方のスイッチング素子のオン時間dutyを５０％より大きくし、かつ、他方のスイッチング素子のオン時間dutyを５０％より小さくして、前記上下アームを駆動し、前記熱陰極蛍光ランプを消灯状態にする
ことを特徴とする請求項６に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記インバータは、２個のスイッチング素子の直列体である上下アームを２組備えるフルブリッジインバータであることを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記２組の上下アームのうち一方をスイッチング動作させ、他方の上下アームにおいては、一方のスイッチング素子が常にオンになり、他方のスイッチング素子が常にオフとなるように、前記２組の上下アームを駆動し、前記熱陰極蛍光ランプを消灯状態することを特徴とする請求項８に記載の点灯装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記２組の上下アームのうち、スイッチング動作させる方の上下アームについて、一方のスイッチング素子のオン時間dutyを５０％より大きくし、かつ、他方のスイッチング素子のオン時間dutyを５０％より小さくするように前記２組の上下アームを駆動して、前記熱陰極蛍光ランプを消灯状態にすることを特徴とする請求項８に記載の点灯装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記２組の上下アームのうち、一方の上下アームにおける上側のスイッチング素子と、他方の上下アームにおける下側のスイッチング素子のオン時間dutyを５０％より大きくし、かつ、それ以外のスイッチング素子のオン時間dutyを５０％より小さくするように、前記２組の上下アームを駆動し、前記熱陰極蛍光ランプを消灯状態にすることを特徴とする請求項８に記載の点灯装置。
【請求項１２】
前記チョークコイルと並列に他のトランスの１次巻線が接続されており、
前記他のトランスが備える２個の２次巻線の一方には、前記熱陰極蛍光ランプが備える２個のフィラメントの一方が交流接続され、他方の２次巻線には、前記熱陰極蛍光ランプが備えるフィラメントの他方と交流接続されることを特徴とする請求項２に記載の点灯装置。
【請求項１３】
直流電圧を変換して、前記インバータの入力電圧を制御するＤＣ−ＤＣコンバータを備え、
前記制御装置は、前記インバータの入力電圧が、前記熱陰極蛍光ランプの点灯状態に比べて減少するように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、前記熱陰極蛍光ランプを消灯状態にすることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項１４】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、少なくとも１個のスイッチング素子を備えるチョッパ回路であり、
前記制御装置は、前記チョッパ回路の出力電圧が、前記熱陰極蛍光ランプの点灯状態に比べて低くなるように、前記チョッパ回路のスイッチング素子を駆動し、前記熱陰極蛍光ランプを消灯状態にすることを特徴とする請求項１３に記載の点灯装置。
【請求項１５】
前記チョッパ回路は、直流電源に接続されるスイッチング素子とダイオードの直列体と、このダイオードに接続されるチョークコイルと平滑用コンデンサの直列体を備える降圧チョッパ回路であり、
前記制御装置は、前記降圧チョッパ回路におけるスイッチング素子のオン時間dutyが、前記熱陰極蛍光ランプの点灯状態に比べて小さくなるように、前記降圧チョッパ回路のスイッチング素子を駆動し、前記熱陰極蛍光ランプを消灯状態にすることを特徴とする請求項１４に記載の点灯装置。
【請求項１６】
前記インバータは、前記共振負荷回路に流れる交流電流の周波数が、前記インバータを駆動する周波数と一致するように設定された前記共振負荷回路を備え、
前記熱陰極蛍光ランプを点灯状態にさせることを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項１７】
前記制御装置は、前記熱陰極蛍光ランプの点灯状態または消灯状態にかかわらず、前記インバータを一定の周波数で駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の点灯装置。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７の何れか一項に記載の点灯装置を備えた画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点灯装置、及びこれを備えた画像表示装置、特に熱陰極蛍光ランプの点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、液晶パネル自体が発光しないため、液晶パネルを背面から照射するバックライトが必要である。従来では、バックライトを軽薄化可能な冷陰極蛍光ランプを用いることが一般的であったが、冷陰極蛍光ランプに比べて強度が高く、また高効率点灯が可能であるという利点から、熱陰極蛍光ランプを用いることもある。この熱陰極蛍光ランプでは、直流電圧を矩形波状の交流電圧に変換し、チョークコイルとコンデンサを備える共振負荷回路に印加して、正弦波状の共振電流を流す電流共振型インバータを用いて、ランプに流れる電流(以下、「ランプ電流」と記す。)を安定化させる。
【０００３】
また、一般照明用途では、熱陰極蛍光ランプを調光するとき、インバータの駆動周波数を変化させることによって、ランプ電流を制御する方法が一般的である。ところが、液晶ディスプレイのバックライトでは、インバータ駆動周波数が、液晶パネルの動作周波数と干渉することで、画面のちらつき、または干渉縞の発生といった問題が起こり得る。この問題を避けるために、バックライト用インバータでは、駆動周波数の固定を要求されることがあり、さらに、点灯装置より上位の制御装置から与えられる固定周波数の信号に同期して、インバータを駆動することを要求される場合もある。
【０００４】
ところで、冷陰極蛍光ランプは、熱陰極蛍光ランプに比べてランプ電流が小さいため、インバータの駆動周波数によるランプ電流制御が困難である。そのため、冷陰極蛍光ランプは、駆動周波数を固定し、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光（バースト調光とも呼ばれる）を利用する。ＰＷＭ調光では、インバータ駆動周波数に比べて十分低い周波数である調光用ＰＷＭ信号のレベルにしたがって、ランプの点灯、消灯を繰り返して調光する。点灯状態では、インバータを固定周波数で駆動し、消灯状態では、インバータを停止させる。このとき、調光用ＰＷＭ信号がハイ（Ｈ）レベルとなる時比率（すなわち、duty）によって調光が可能である。
【０００５】
一方、熱陰極蛍光ランプでＰＷＭ調光を用いる場合、例えば、特許文献１に記載のインバータが使用される。このインバータでは、直流電源に対して、主となる点灯用インバータと共に、フィラメント予熱用のインバータが並列に接続される。また、予熱用インバータと直流電源との間には、フィラメント電流制御用のＤＣ−ＤＣコンバータが挿入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２７５３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱陰極蛍光ランプのＰＷＭ調光には以下のような問題がある。
熱陰極蛍光ランプのインバータは、ランプ電流を供給するだけでなく、電極部のフィラメントを予熱するためのフィラメント電流を供給する必要がある。フィラメント電流を供給する回路構成としては、共振用チョークコイルに巻回した２次巻線にフィラメントを接続する構成などがあり、２次巻線を用いた構成は部品数が少ないという利点からよく用いられる。
しかし、このような構成では、インバータを停止させて消灯状態にすると、ランプ電流だけでなくフィラメント電流も流れなくなる。消灯状態のフィラメント電流が不十分の場合、再点灯時にフィラメント損傷が大きくなり、ひいてはランプ寿命が短くなる。さらに、再点灯時の損失が増大したり、再点灯に失敗したりする。
ＰＷＭ調光の消灯状態においてもフィラメント電流を供給するためには、例えば特許文献１に記載のインバータを用いる必要がある。このインバータでは、ＰＷＭ調光の消灯状態に点灯用インバータを停止させていても、予熱用インバータを継続して動作させることによってフィラメント電流を供給できる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータによって予熱用インバータの入力電圧を変化させることで、消灯状態のフィラメント電流を制御することができる。
しかしながら、特許文献１に記載のインバータでは、予熱用インバータを別に設けるなど、フィラメント電流を供給するための回路構成が複雑であるため、回路の大型化、高コスト化が問題になると考えられる。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、駆動周波数を固定しつつ、消灯状態にフィラメント電流を安定して供給することができる点灯装置及びこれを備えた画像表示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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、直流電圧を交流電圧に変換し、熱陰極蛍光ランプ（１０１）を含む共振負荷回路に電力を供給するインバータ（１５０）と、このインバータを制御する制御装置とを備える点灯装置（５００）であって、前記インバータは、前記熱陰極蛍光ランプの消灯状態において、前記共振負荷回路に流れる交流電流の周波数が、前記インバータを駆動する周波数の（自然数＋１）倍となるように設定された前記共振負荷回路を備えることを特徴とする。このとき、前記共振負荷回路は、共振用のコンデンサ（１０９）にトランス（１１２）を介して前記熱陰極蛍光ランプを並列に交流接続した並列回路と、この並列回路に直列接続したチョークコイル（１０８）とを備えて構成され、前記インバータは、点灯時は消灯時よりも高い電圧を出力することが好ましい。なお、かっこ内の数字は例示である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動周波数を固定しつつ、消灯状態にフィラメント電流を安定して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態における点灯装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態における点灯装置の点灯状態と消灯状態とを示す動作波形図である。
【図３】第１実施形態において、ランプの消灯状態で５倍共振を発生させる場合の動作波形図である。
【図４】本発明の第２実施形態における点灯装置の構成図である。
【図５】第２実施形態における点灯装置の点灯状態と消灯状態とを示す動作波形図である。
【図６】第２実施形態において、ランプの消灯状態で３倍共振を発生させる場合の動作波形図である。
【図７】第２実施形態をハーフブリッジインバータに適用する場合における点灯装置の主回路の構成図である。
【図８】第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせてフルブリッジインバータに適用する場合における動作波形図である。
【図９】本発明の第３実施形態における点灯装置の構成図である。
【図１０】第３実施形態における点灯装置の動作波形図である。
【図１１】第１実施形態の点灯装置における主回路について、フィラメント電流を供給する回路の変形例である。
【図１２】第１実施形態の点灯装置における主回路について、フィラメント電流を供給する回路の他の変形例である。
【図１３】第１実施形態の点灯装置における主回路について、フィラメント電流を供給する回路のさらに他の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の構成について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における点灯装置の構成図であり、この点灯装置５００はインバータ等の主回路とその制御装置２００とを備え、主として図示しない画像表示装置のバックライトとして使用される。
図１の主回路は、直流電源１００と、フルブリッジインバータ１５０と、共振用のチョークコイル１０８と、共振用のコンデンサ１０９と、トランス１１２と、熱陰極蛍光ランプ１０１と、チョークコイル１０８に設けた二次巻線１１５，１１６と、直流阻止用のコンデンサ１１０，１１１，１１７，１１８とを備える。
【００１３】
熱陰極蛍光ランプ１０１は、略円筒形状、あるいは略Ｕ字円筒形状であり、両端にフィラメント１０２，１０３を備える。このフィラメント１０２，１０３の各々に電流を流し加熱しつつ、フィラメント１０２，１０３の間にランプを電圧を印加することで，フィラメント１０２と、フィラメント１０３との間にランプ電流ｉＬＡＭＰが流れ、発光するようになっている。また、熱陰極蛍光ランプ１０１は、ランプ電流ｉＬＡＭＰに応じてランプ電圧が変化し、また負性抵抗性を有する。
【００１４】
フルブリッジインバータ１５０は、直流電源１００に対して、スイッチング素子であるパワーＭＯＳＦＥＴ１０４とパワーＭＯＳＦＥＴ１０５の直列体、及びパワーＭＯＳＦＥＴ１０６とパワーＭＯＳＦＥＴ１０７との直列体が並列に接続され、これら２組の直列体が上下アームとして動作するように構成され、直流電圧を矩形波状の交流電圧に変換する。
パワーＭＯＳＦＥＴ１０４のソースとパワーＭＯＳＦＥＴ１０７のドレインとの間、すなわち、フルブリッジインバータ１５０の出力端子間には、以下に述べる構成の共振負荷回路が接続される。まず、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４のソースとパワーＭＯＳＦＥＴ１０７のドレインとの間には、共振用のチョークコイル１０８と共振用のコンデンサ１０９との直列体が接続されている。コンデンサ１０９の端子間には、トランス１１２の１次巻線１１３、及びそれに流れる電流から直流成分を除去するためのコンデンサ１１０の直列体が接続されている。トランス１１２の２次巻線１１４の端子間には、熱陰極蛍光ランプ１０１、及びそれに流れるランプ電流ｉＬＡＭＰから直流成分を除去するためのコンデンサ１１１の直列体が接続されて構成されている。なお、スイッチング素子としてパワーＭＯＳＦＥＴを用いているが、トランジスタやＩＧＢＴでも構わない。また、直流電源１００の電圧が高い場合には、トランス１１２、及び、コンデンサ１１０，１１１のいずれか一方を削除してもよい。
これらの接続により、フルブリッジインバータ１５０は、共振用のチョークコイルに流れる電流（以下、「チョークコイル電流」と記す）、及びランプ電流ｉＬＡＭＰが正弦波状に流れる電流共振型インバータとして機能する。
【００１５】
電流共振型インバータは、チョークコイル電流の位相が、前記の矩形波電圧の位相よりも進んでいる進相動作のとき、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５，１０６，１０７の寄生ダイオード（転流ダイオード）に流れる逆回復電流によりパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５，１０６，１０７が破壊したり、電力損失が増大したりする性質を有する。一方、チョークコイル電流の位相が、前記の矩形波電圧の位相よりも遅れている遅相動作では、寄生ダイオード（転流ダイオード）に逆回復電流が流れることなく安定に動作し、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５，１０６，１０７のターンオン動作がゼロ電圧スイッチングとなるため、スイッチング損失が小さくなる性質を有する。
【００１６】
トランス１１２の一次側から見た熱陰極蛍光ランプ１０１は抵抗値Ｒの抵抗で表現され、チョークコイル１０８のインダクタンスＬｒ、コンデンサ１０９の静電容量Ｃｒとすると、共振負荷回路のインピーダンスＺはおよそ、
Ｚ＝ｊωＬｒ＋１／（Ｒ＋１／ｊωＣｒ）
となる。この共振負荷回路の共振周波数ｆ０は、熱陰極蛍光ランプ１０１が消灯状態であり、Ｒ＝無限大のとき、ｆ０＝１／（２π√ＬｒＣｒ）であるが、
熱陰極蛍光ランプ１０１が点灯状態であり、ＲがインピーダンスＺにおいて無視できないとき、共振周波数はｆ０よりも低くなる。ここで、電流共振型インバータは、その共振周波数が駆動周波数より低いとき、前記の遅相動作となるおそれがある。したがって、後記のようにランプの消灯状態おいてもインバータを動作させ、かつ、このときに遅相動作を維持するためには、点灯状態に比べて駆動周波数を高くする必要がある。しかし、バックライト用インバータでは、画面のちらつきや干渉縞の発生といった問題を避けるために、駆動周波数の固定を要求されることがある。
本実施形態では、駆動周波数を固定して、消灯状態ではチョークコイル電流を共振周波数ｆ０で共振させ、点灯状態ではチョークコイル電流の周波数と駆動周波数が一致するようにした。このとき、共振周波数ｆ０が駆動周波数の（２×自然数＋１）倍か、または、それよりわずかに低くなるように、前記のＬｒ、Ｃｒを設定した。これによって、消灯状態において共振周波数ｆ０は駆動周波数より低くなるが、後記の要領で進相動作を回避できる。
【００１７】
共振用チョークコイル１０８は、２個の２次巻線１１５，１１６が巻回されており、２次巻線１１５の端子間には、熱陰極蛍光ランプ１０１のフィラメント１０２、及びそれに流れる電流から直流成分を除去するためのコンデンサ１１７が直列に接続されており、また、２次巻線１１６の端子間には、熱陰極蛍光ランプ１０１のフィラメント１０３、及びそれに流れる電流から直流成分を除去するためのコンデンサ１１８が直列に接続されている。すなわち、コンデンサ１１７，１１８により、共振用チョークコイル１０８の２次巻線１１５，１１６と、熱陰極蛍光ランプ１０１のフィラメント１０２，１０３とが交流的に接続（交流接続）されている。
【００１８】
制御装置２００は、入力される調光用ＰＷＭ信号Ｉに応じて、４つのパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５，１０６，１０７にゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を出力する。制御装置２００は、ゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の出力パターンを調光用ＰＷＭ信号Ｉのレベルによって切り替えると共に、駆動電圧のdutyを変えることで、調光用ＰＷＭ信号のdutyによる調光が可能となっている。なお、制御装置２００は、調光用ＰＷＭ信号ＩがＨレベルのときにランプが点灯状態となり、Ｌレベルのときに消灯状態となるようにゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を出力するが、調光用ＰＷＭ信号ＩがＬレベルのときにランプが点灯状態となり、Ｈレベルのときに消灯状態となるようにゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を出力するようにしてもよい。
【００１９】
＜ＰＷＭ調光・点灯状態の動作＞
図２は、図１の点灯装置によってＰＷＭ調光を行う場合の動作波形を、（ａ）点灯状態、（ｂ）消灯状態に分けて示したものである。ここで、図２を含む以下、すべての動作波形図における電流は、図１の回路図における各素子を上から下に流れる電流を正とし、左から右に流れる電流を正としている。以下、図２をもとに第１実施形態におけるＰＷＭ調光について説明する。
【００２０】
調光用ＰＷＭ信号がＨレベルの状態、すなわち、ＰＷＭ調光の点灯状態において、制御装置２００は、図１の主回路がフルブリッジインバータとしての基本動作（以下、「フルブリッジ動作」という。）をするように固定周波数のゲート信号を出力する。すなわち、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０７が、また、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５，１０６が、それぞれ同時にオン、又はオフとなるように、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５から構成される上下アーム、及びパワーＭＯＳＦＥＴ１０６，１０７から構成される上下アームをそれぞれスイッチング動作させる。なお、図２では、４つのパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５，１０６，１０７のオン時間dutyをそれぞれ５０％としている。
【００２１】
点灯装置５００は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０７がオンのとき、初めは、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７、コンデンサ１０９の経路で環流電流が流れ、チョークコイル１０８のエネルギが放出される。チョークコイル１０８のエネルギが放出されると、チョークコイル１０８に流れる電流（以下、「チョークコイル電流」という。）ｉＬの極性が反転し、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７の経路で共振電流が流れ、再びチョークコイル１０８にエネルギが蓄えられる。
なお、図２の点灯状態（ａ）では、熱陰極蛍光ランプ１０１の抵抗値Ｒが小さく、チョ−クコイル電流ｉＬは、Ｌ−Ｒ直列回路に流れる電流波形に近似する臨界状態の近くで共振している。また、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４のソースとパワーＭＯＳＦＥＴ１０７のドレインとの間に発生する電圧、すなわちインバータ出力電圧は、直流電源１００の電圧をＶｉｎと表記するとすれば、およそ＋Ｖｉｎとなる。
【００２２】
パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０７がオフになると共に、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５，１０６がオンになると、初めは、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９、パワーＭＯＳＦＥＴ１０６、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の経路で環流電流が流れ、チョークコイル１０８のエネルギが放出される。チョークコイル１０８のエネルギが放出されると、チョークコイル電流ｉＬの極性が反転し、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０６、コンデンサ１０９、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の経路で共振電流が流れ、再びチョークコイル１０８にエネルギが蓄えられる。このとき、インバータ出力電圧Ｖｏは、およそ−Ｖｉｎとなる。
【００２３】
以上の動作によって、コンデンサ１０９に交流電圧が発生し、コンデンサ１１０を介してトランス１１２の１次巻線１１３に交流電流が流れる。この電流によって、点灯装置５００には、トランス１１２の２次巻線１１４に交流電圧が誘起し、この誘起電圧によって熱陰極蛍光ランプ１０１が放電する。熱陰極蛍光ランプ１０１が放電すると、点灯装置５００には２次巻線１１４、コンデンサ１１１、熱陰極蛍光ランプ１０１からなる閉路に交流のランプ電流ｉＬＡＭＰが流れ、熱陰極蛍光ランプ１０１は安定した点灯状態を保つ。
【００２４】
また、点灯装置５００には、チョークコイル１０８に設けた２個の２次巻線１１５，１１６にもそれぞれ交流電圧が発生し、２次巻線１１５、コンデンサ１１７、及びフィラメント１０２からなる閉路と、２次巻線１１６、コンデンサ１１８、及びフィラメント１０３からなる閉路とにそれぞれ交流のフィラメント電流が流れ、フィラメント１０２，１０３が加熱される。
以上の動作がインバータ駆動周波数で繰り返され、インバータ出力電圧、チョークコイル電流ｉＬ、ランプ電流ｉＬＡＭＰ、フィラメント電流、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４に流れる電流の波形は図２（ａ）のようになる。なお、２個のフィラメント１０２，１０３に流れるフィラメント電流はほぼ同じであるとして、図２にはその波形をまとめて示している。
【００２５】
＜ＰＷＭ調光・消灯状態の動作＞
制御装置２００は、調光用ＰＷＭ信号ＩがＬレベルになり、ＰＷＭ調光の消灯状態に移行すると、パワーＭＯＳＦＥＴ１０６が常にオフになるように、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７が常にオンになるように、ゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の出力パターンを切り替える。制御装置２００は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５に対しては、点灯状態と同じ要領でゲート信号を出力する。このとき、フルブリッジインバータ１５０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５の直列体を上下アームとするＳＥＰＰ（Single-Ended  Push-Pull)インバータとして動作（以下、「ＳＥＰＰ動作」という。）する。
【００２６】
直流電源電圧が同じＶｉｎであれば、ＳＥＰＰインバータの出力電圧は、フルブリッジインバータの２分の１である。すなわち、制御装置２００は、消灯状態においては、フルブリッジインバータ１５０の動作をフルブリッジ動作からＳＥＰＰ動作に切り替え、インバータ出力電圧を点灯状態に比べて減少させる。これによって、フルブリッジインバータ１５０は、熱陰極蛍光ランプ１０１の放電を維持するだけの電圧を出力できなくなり、熱陰極蛍光ランプ１０１は消灯する。ランプ電流ｉＬＡＭＰは減衰してゼロになる一方、フルブリッジインバータ１５０がＳＥＰＰ動作することで、チョークコイル１０８には後記の要領で交流電流が流れ続ける。これにより、チョークコイル１０８、及びその２次巻線１１５，１１６に交流電圧が発生し、フィラメント電流が流れ続ける。
【００２７】
まず、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンのときの動作を説明する。初めは、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７、コンデンサ１０９の経路に環流電流が流れ、チョークコイル１０８のエネルギが放出される。チョークコイル１０８のエネルギが放出されると、チョークコイル電流ｉＬの極性が反転し、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７の経路で共振電流が流れ、再びチョークコイル１０８にエネルギが蓄えられる。
【００２８】
点灯装置５００は、熱陰極蛍光ランプ１０１が消灯状態であるため、このときの共振電流の周波数は共振用チョークコイル１０８のインダクタンスＬｒ、及び共振用コンデンサ１０９の静電容量Ｃｒによって決まる共振周波数ｆ０＝１／（２π√（Ｌｒ・Ｃｒ））とほぼ一致し、点灯状態よりも高くなる。前記の通り、Ｌｒ、Ｃｒの設定によって、共振周波数ｆ０は駆動周波数のおよそ（２×自然数＋１）倍か、それよりわずかに低くなっている。以下では特に、ｆ０が駆動周波数の３倍よりもわずかに低くなるようにＬｒ、Ｃｒを設定した場合について説明する。
【００２９】
共振電流の周波数が高くなる一方、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５がスイッチング動作する駆動周波数は点灯状態と同じであるため、以下の作用が発生する。点灯装置５００は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンのうちに、チョークコイル１０８のエネルギがコンデンサ１０９に移動し、コンデンサ１０９に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル電流ｉＬの極性が再び反転する。このとき、点灯装置５００は、コンデンサ１０９、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７の経路で共振電流（反転電流）が流れる。このとき、反転電流はパワーＭＯＳＦＥＴ１０４の寄生ダイオードに流れている。この状態でパワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオフになり、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオンになると、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４の寄生ダイオードが逆回復し、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４の寄生ダイオード、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の経路に大きな逆回復電流が流れる。この動作は前記の進相動作と呼ばれており、前記の逆回復電流によって損失が増大し、最悪の場合パワーＭＯＳＦＥＴが破損してしまうため、避けるべき動作である。
【００３０】
第１実施形態では、以下の作用により、進相動作を回避する。点灯装置５００は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオフになる前に、コンデンサ１０９のエネルギがチョークコイル１０８に移動し、共振電流がコンデンサ１０９、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７の経路で流れ続ける。チョークコイル１０８のエネルギが放出されると、チョークコイル電流ｉＬの極性が三度反転し、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７の経路で共振電流が流れる。すなわち、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオフになる前に、共振動作の２周期目に移行する。この状態で、制御装置２００は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４をオフさせ、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５をオンさせる。パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオフになる直前において、その寄生ダイオードには電流が流れていない。よって、点灯装置５００は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５のターンオンにおいて前記の逆回復電流は流れず、スイッチング損失は小さくなる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンの期間中、インバータ出力電圧Ｖｏはおよそ＋Ｖｉｎとなる。
【００３１】
パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオンになると、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の経路に環流電流が流れる。環流電流によってコンデンサ１０９が充電されることで、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギがコンデンサ１０９に移動する。コンデンサ１０９に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル電流ｉＬの極性が反転し、環流電流はコンデンサ１０９、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７の経路に流れる。
【００３２】
この環流電流の周波数は、前記の共振電流と同じであり、およそ共振周波数ｆ０になる。そのため、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオンの期間中に、チョークコイル１０８とコンデンサ１０９とでエネルギのやりとりが繰り返され、チョークコイル電流ｉＬの極性も繰り返し反転する。環流電流が２周期目に移行し、その経路がコンデンサ１０９、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５、パワーＭＯＳＦＥＴ１０７である状態で、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオフとなり、再びパワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンになる。パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオフになる直前において、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の寄生ダイオードには電流が流れていない。
よって、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４のターンオンにおいて逆回復電流は流れず、スイッチング損失は小さくなる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオンの期間中、インバータは直流電源１００から切り離された状態となり、出力電圧は略ゼロである。
【００３３】
以上の動作によって、点灯装置５００では、コンデンサ１０９に交流電圧が発生し、フルブリッジ動作と同様の要領でトランス１１２の２次巻線１１４に交流電圧が誘起する。しかし、この誘起電圧はフルブリッジ動作時に比べて小さいため、熱陰極蛍光ランプ１０１は放電せず、ランプ電流は流れない。一方、前記の説明の通り、２次巻線１１５、コンデンサ１１７、フィラメント１０２からなる閉路、及び２次巻線１１６、コンデンサ１１８、フィラメント１０３からなる閉路にそれぞれフィラメント電流が流れる。
【００３４】
以上によって、インバータ出力電圧、チョークコイル電流ｉＬ、ランプ電流ｉＬＡＭＰ、フィラメント電流、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４に流れる電流の波形は図２（ｂ）のようになる。チョークコイル電流ｉＬの周波数がインバータ駆動周波数の３倍になっており、以下ではこの現象を３倍共振と呼ぶ。一方、図２（ａ）に示した点灯状態では、チョークコイル電流ｉＬの周波数とインバータ駆動周波数とが一致しており、以下ではこの現象を１倍共振と呼ぶ。ランプ消灯に伴う共振回路特性の変化を利用し、前記の定数Ｌｒ、Ｃｒ を適切に設定することで、点灯状態では１倍共振を、消灯状態では３倍共振をそれぞれ発生させ、かつ、いずれの状態においても前記の進相動作を避けることができる。なお、点灯状態と消灯状態とで、定数Ｌｒ、Ｃｒ を切り替えるようにはしない。
【００３５】
点灯装置５００は、３倍共振によって、インバータ駆動周波数を固定したまま、消灯状態における回路の動作周波数を点灯状態に比べて３倍高くできる。このとき、フィラメント電流を供給する回路中のコンデンサ１１７，１１８のインピーダンスが減少し、フィラメント電流が流れやすくなる。３倍共振によって、消灯状態においてインバータ出力電圧を減少させる状況であっても、十分なフィラメント電流の供給が可能となる。
以上の通り、第１実施形態に示した点灯装置５００は、インバータ駆動周波数の固定に対応可能であり、かつ、ＰＷＭ調光の消灯状態におけるフィラメント電流の安定供給を、従来必要であった予熱用インバータ無しで実現することができる。
【００３６】
＜第１実施形態の変形例＞
以下、第１実施形態の変形例について説明する。
共振周波数ｆ０＝１／（２π√（Ｌｒ・Ｃｒ））が駆動周波数の５倍よりもわずかに低くなるように定数 Ｌｒ、Ｃｒ を設定すると、点灯または消灯の各状態における共振周波数の差を、前記説明の場合と比べて大きくすることができ、図３に示す動作波形を得る。図３（ａ）の点灯状態では、図２（ａ）と同様に１倍共振で動作する。一方、図３（ｂ）の消灯状態では、チョークコイル電流ｉＬの周波数がインバータ駆動周波数の５倍になっており、以下ではこの現象を５倍共振と呼ぶ。さらに、消灯状態において、チョークコイル電流ｉＬの周波数をインバータ駆動周波数の７倍、９倍とすることも考えられる。まとめると、前記実施形態では、消灯状態において（２×自然数＋１）倍共振を発生させると説明できる。また、定数 Ｌｒ、Ｃｒ の設定によっては、点灯状態において（２×自然数＋１）倍共振を発生させることも考えられる。ただし、消灯状態におけるチョークコイル電流ｉＬの周波数を、点灯状態に比べて高くすることが望ましい。
【００３７】
次に、消灯状態において、制御装置２００は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０６が常にオン、１０７が常にオフとなるようにゲート信号を出力してもよい。また、パワーＭＯＳＦＥＴ１０６と１０７のスイッチング動作を継続させ、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４とパワーＭＯＳＦＥＴ１０５とのうち、片方が常にオン、他方が常にオフとなるようにゲート信号を出力してもよい。
【００３８】
また、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４〜１０７をスイッチング動作させる場合のオン時間dutyを、図２に示したように５０％とする必要はない。パワーＭＯＳＦＥＴのオン時間dutyを調整することで、インバータの出力電力を変化させ、ランプ電流とフィラメント電流を微調整できる。ただし、パワーＭＯＳＦＥＴのスイッチング時における逆回復電流を回避でき、かつ、消灯状態では（２×自然数＋１）倍共振を発生可能な範囲でオン時間dutyを設定することが望ましい。
【００３９】
＜第２実施形態＞
第１実施形態に示した調光方式は、フルブリッジインバータを備える点灯装置に対して適用可能な方式である。２つのパワーＭＯＳＦＥＴを用いるハーフブリッジインバータ、又はＳＥＰＰインバータは、フルブリッジインバータに比べて出力電圧が２分の１であるものの、トランス昇圧比の増大、直流電源電圧の増大などで補うことによって、蛍光ランプを点灯させることができる。この第２実施形態は、フルブリッジインバータだけでなく、ハーフブリッジインバータ、及びＳＥＰＰインバータにも適用可能な方式である。以下では、ＳＥＰＰインバータに適用する場合の例について説明する。
【００４０】
図４は、本発明の第２実施形態において用いる点灯装置５１０であり、インバータの主回路と、その制御装置２０１とを備える。図４の主回路は、図１の主回路について、パワーＭＯＳＦＥＴ１０６，１０７を削除し、共振用のチョークコイル１０８と共振用コンデンサ１０９との直列体をパワーＭＯＳＦＥＴ１０５のドレイン−ソース間に接続した回路となっている。すなわち、図４の主回路は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５の直列体である上下アームを１組備えたＳＥＰＰインバータ１５２の出力端子間に、図１と同様の共振負荷回路を接続した回路となる。なお、トランス１１２、熱陰極蛍光ランプ１０１の接続形態など、共振負荷回路の構成については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
チョークコイル１０８のインダクタンスＬｒ，コンデンサ１０９の静電容量Ｃｒの設定においては、前記の共振周波数ｆ０＝１／（２π√（Ｌｒ・Ｃｒ））が駆動周波数のおよそ（自然数＋１）倍か、それよりわずかに低くなるようにする。以下では特に、共振周波数ｆ０が駆動周波数の２倍よりもわずかに低くなるようにＬｒ、Ｃｒを設定した場合を説明する。
図４の制御装置２０１は、入力される調光用ＰＷＭ信号にしたがって、２つのパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５にゲート信号Ｇ１，Ｇ２を出力する。
【００４１】
＜ＰＷＭ調光・点灯状態の動作＞
図５は、図４の点灯装置によってＰＷＭ調光を行う場合の動作波形を、（ａ)点灯状態、(ｂ)消灯状態に分けて示したものである。以下、図５をもとに第２実施形態におけるＰＷＭ調光について説明する。
点灯状態において、制御装置２０１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５の上下アームがスイッチング動作するように固定周波数のゲート信号を出力する。なお、図４(ａ)では、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５のオン時間dutyをそれぞれすべて５０％とした。
点灯装置５１０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンのとき、初めは、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、直流電源１００、コンデンサ１０９の経路に環流電流が流れ、チョークコイル１０８のエネルギが放出される。チョークコイル１０８のエネルギが放出されると、点灯装置５１０は、チョークコイル電流ｉＬの極性が反転し、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９の経路で共振電流が流れ、再びチョークコイル１０８にエネルギが蓄えられる。パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンの期間中、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５のソース−ドレイン電圧、すなわちインバータ出力電圧Ｖｏは、およそ＋Ｖｉｎとなる。
【００４２】
パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオフになり、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオンになると、点灯装置５１０では、初めは、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の経路に環流電流が流れる。環流電流によってコンデンサ１０９が充電されることで、チョークコイル１０８のエネルギがコンデンサ１０９に移動する。コンデンサ１０９に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル電流ｉＬの極性が反転し、環流電流はコンデンサ１０９、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の経路に流れる。パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオンの期間中、インバータは直流電源１００から切り離された状態となり、インバータ出力電圧Ｖｏはおよそゼロである。
【００４３】
以上の動作によって、点灯装置５１０では、コンデンサ１０９に交流電圧が発生し、第１実施形態と同様の要領でトランス１１２の２次巻線１１４に交流電圧が誘起する。この誘起電圧によって蛍光ランプ１０１は放電し、２次巻線１１４、コンデンサ１１１、蛍光ランプ１０１からなる閉路に交流のランプ電流ｉＬＡＭＰが流れ、蛍光ランプ１０１は安定した点灯状態を保つ。
また、チョークコイル１０８に巻回した２個の２次巻線１１５，１１６にもそれぞれ交流電圧が発生し、２次巻線１１５、コンデンサ１１７、フィラメント１０２からなる閉路、及び２次巻線１１６、コンデンサ１１８、フィラメント１０３からなる閉路にそれぞれ交流のフィラメント電流が流れ、フィラメント１０２，１０３が加熱される。
以上の回路動作によって、インバータ出力電圧Ｖｏ、チョークコイル電流ｉＬ、ランプ電流ｉＬＡＭＰ、フィラメント電流、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４に流れる電流の波形は図５(ａ)のようになる。
【００４４】
＜ＰＷＭ調光・消灯状態の動作＞
消灯状態に移行すると、制御装置２０１は、図５(ｂ)のように、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４のオン時間dutyを５０％より小さくし、かつ、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５のオン時間dutyを５０％より大きくする。ただし、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、１０５の上下アームがスイッチング動作する駆動周波数は、点灯状態と変わらない固定値である。
このとき、制御装置２０１がパワーＭＯＳＦＥＴ１０４のオン時間dutyを小さくし、またパワーＭＯＳＦＥＴ１０５のオン時間dutyを大きくする程、ＳＥＰＰインバータ１５２の出力電圧Ｖ０は減少する。この原理を利用して、点灯装置５１０のインバータが熱陰極蛍光ランプ１０１の放電を維持できなくなる程度に、制御装置２０１はパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５のオン時間dutyを設定する。例として、図５（ｂ）では、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４のオン時間dutyをおよそ２５％に設定している。点灯状態と比べてインバータ出力電圧Ｖ０を減少させる点では、第１実施形態と変わらない。
【００４５】
まず、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンのとき、初めは、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、直流電源１００、コンデンサ１０９の経路に環流電流が流れ、チョークコイル１０８のエネルギが放出される。チョークコイル１０８のエネルギが放出されると、チョークコイル電流ｉＬの極性が反転し、直流電源１００、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９の経路で共振電流が流れ、再びチョークコイル１０８にエネルギが蓄えられる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンの期間中、インバータ出力電圧Ｖ０は、およそ＋Ｖｉｎとなる。
【００４６】
この状態でパワーＭＯＳＦＥＴ１０４をオフさせ、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５をオンさせる。パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオンのとき、初めは、チョークコイル１０８に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル１０８、コンデンサ１０９、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の経路に環流電流が流れる。環流電流によってコンデンサ１０９が充電されることで、チョークコイル１０８のエネルギがコンデンサ１０９に移動する。コンデンサ１０９に蓄えられたエネルギによって、チョークコイル電流ｉＬの極性が反転し、環流電流はコンデンサ１０９、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５の経路に流れる。
ここで、第１実施形態と同様の理由から、消灯状態では点灯状態に比べて環流電流の周波数が高くなっており、さらに、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５のオン時間dutyはパワーＭＯＳＦＥＴ１０４に比べて大きい。パワーＭＯＳＦＥＴ１０５のオン時間dutyによっては、チョークコイル電流ｉＬの極性がさらに反転し続ける。環流電流が２周期目に移行し、その経路がコンデンサ１０９、チョークコイル１０８、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５である状態で、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオフとなり、再びパワーＭＯＳＦＥＴ１０４がオンになる。第１実施形態と同様の理由から、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４のターンオンにおいて逆回復電流は流れず、スイッチング損失は小さくなる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５がオンの期間中、ＳＥＰＰインバータ１５２は直流電源１００から切り離された状態となり、出力電圧Ｖ０はおよそゼロである。
【００４７】
以上の動作によって、点灯装置５１０では、コンデンサ１０９に交流電圧が発生し、トランス１１２の２次巻線１１４に交流電圧が誘起する。しかし、前記の理由から、この誘起電圧は点灯状態に比べて小さくなっており、熱陰極蛍光ランプ１０１は放電せず、ランプ電流ｉＬＡＭＰは流れない。一方、チョークコイル１０８には交流電流が流れるため、チョークコイル１０８に設けた２個の２次巻線１１５，１１６にそれぞれ交流電圧が発生し、フィラメント電流が流れる。
【００４８】
以上の動作によって、インバータ出力電圧Ｖｏ、チョークコイル電流ｉＬ、ランプ電流ｉＬＡＭＰ、フィラメント電流、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４に流れる電流の波形は図５(ｂ)のようになる。チョークコイル電流ｉＬの周波数は、インバータ駆動周波数の２倍になっており、以下ではこの現象を２倍共振と呼ぶ。前記の定数Ｌｒ、Ｃｒ、及びパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５のオン時間dutyを適切に設定することで、点灯状態では１倍共振を、消灯状態では２倍共振をそれぞれ発生させ、かつ、いずれの状態においても前記の進相動作を避けることができる。
２倍共振によって、インバータ駆動周波数を固定したまま、消灯状態における回路の動作周波数を点灯状態に比べて２倍高くできる。このとき、第１実施形態にて説明した理由から、フィラメント電流が流れやすくなる。２倍共振によって、消灯状態においてインバータ出力電圧を減少させる状況であっても、十分なフィラメント電流の供給が可能となる。
【００４９】
＜第２実施形態の変形例＞
以下、第２実施形態の変形例について説明する。
定数Ｌｒ、Ｃｒ の設定、及びパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５のオン時間dutyによっては、図６に示す動作波形を得ることができる。図６(ａ)の点灯状態では、図５(ａ)と同様に１倍共振で動作する。一方、図６(b)の消灯状態では、チョークコイル電流ｉＬの周波数がインバータ駆動周波数の３倍になっており、第１実施形態と同様の３倍共振で動作する。さらに、消灯状態において、チョークコイル電流ｉＬの周波数をインバータ駆動周波数の４倍、５倍とすることもできる。まとめると、第２実施形態では、消灯状態において（自然数＋１）倍共振を発生させるということができる。また、定数Ｌｒ，Ｃｒの設定によっては、点灯状態において（自然数＋１）倍共振を発生させることも考えられる。ただし、消灯状態におけるチョークコイル電流ｉＬの周波数を、点灯状態に比べて高くすることが望ましい。
【００５０】
次に、消灯状態において、制御装置２０１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５のオン時間dutyが５０％より小さく、かつ、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４のオン時間dutyが５０％より大きくなるように、ゲート信号を出力してもよい。また、点灯状態におけるパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５のオン時間dutyを、図５(ａ)に示したようにそれぞれ５０％とする必要はない。パワーＭＯＳＦＥＴのオン時間dutyを調整することで、インバータの出力電力Ｖｏを変化させ、ランプ電流ｉＬＡＭＰとフィラメント電流を微調整できる。
【００５１】
次に、第２実施形態を、図７に示すハーフブリッジインバータに適用する場合を説明する。なお、図７では制御装置を省略しているが、図４に示した制御装置２０１をそのまま利用できる。図７の点灯装置５２０における主回路は、図４の主回路について、コンデンサ１１９，１２０の直列体を直流電源１００に接続し、共振用のチョークコイル１０８と共振用のコンデンサ１０９の直列体を、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５の接続点とコンデンサ１１９，１２０の接続点が作る端子間に接続した回路である。すなわち、図７の主回路は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５の直列体である上下アームを１組と、コンデンサ１１９，１２０の直列体を備えたハーフブリッジインバータ１５５の出力端子間に、図４と同様の共振負荷回路を接続した回路となる。トランス１１２、熱陰極蛍光ランプ１０１の接続形態など、共振負荷回路の構成については、図４の主回路と同様であるので説明を省略する。図７の主回路についても、前記説明のＰＷＭ調光方式が適用可能であり、図５，図６とほぼ同様の動作波形が得られる。
【００５２】
最後に、第２実施形態を、図１の主回路におけるフルブリッジインバータに適用する場合は、消灯状態において、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０７のオン時間dutyを５０％より小さくすると共に、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５，１０６のオン時間dutyを５０％より大きくするか、あるいは、パワーＭＯＳＦＥＴ１０５，１０６のオン時間dutyを５０％より小さくすると共に、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０７のオン時間dutyを５０％より大きくすればよい。また、フルブリッジインバータに適用する場合、第１実施形態に示したフルブリッジ動作からＳＥＰＰ動作への切り替えを組み合わせることで、図８に示す動作波形を得ることができる。この場合、フルブリッジ動作からＳＥＰＰ動作への切り替えによってランプを消灯させた上で、スイッチング動作をさせるパワーＭＯＳＦＥＴのオン時間dutyによってフィラメント電流を調整することができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態における点灯装置の構成図である。点灯装置５３０は、インバータとＤＣ−ＤＣコンバータを備える主回路と、その制御装置とを備えて構成される。
図９のＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング素子である１個のパワーＭＯＳＦＥＴ３０１、ダイオード３０２、チョークコイル３０３、コンデンサ３０４を備える降圧チョッパ（チョッパ回路）であり、直流電源１００とインバータとの間に挿入される。この降圧チョッパは、直流電源１００に接続されるスイッチング素子３０１とダイオード３０２の直列体と、このダイオードに接続されるチョークコイル３０３と平滑用のコンデンサ３０４の直列体を備え、コンデンサ３０４の両端から出力電圧を取り出している。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータであれば、昇圧チョッパ、フライバックコンバータなど、他種のコンバータを利用してもよい。
【００５４】
図９の主回路におけるインバータは、図４におけるＳＥＰＰインバータ１５２と同じ構成のインバータである。ただし、ＳＥＰＰインバータの他に、図７に示したハーフブリッジインバータや、図１に示したフルブリッジインバータを利用してもよい。チョークコイル１０８のインダクタンスＬｒ，コンデンサ１０９の静電容量Ｃｒの設定においては、前記の共振周波数ｆ０＝１／（２π√（Ｌｒ・Ｃｒ））が駆動周波数のおよそ（自然数＋１）倍か、それよりわずかに低くなるようにする。以下では特に、ｆ０が駆動周波数の３倍よりもわずかに低くなるようにＬｒ、Ｃｒを設定した場合を説明する。
図９の制御装置２０２は、入力される調光用ＰＷＭ信号にしたがって、インバータのパワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５、及びチョッパのパワーＭＯＳＦＥＴ３０１にゲート信号を出力する。なお、第３実施形態を図１に示したフルブリッジインバータに適用する場合は、前記の動作に加えて、ＭＯＳＦＥＴ１０６，１０７にゲート信号を出力する制御装置を利用する。
【００５５】
＜ＰＷＭ調光・点灯状態の動作＞
図１０は、図９の点灯装置５３０によってＰＷＭ調光を行う場合の動作波形を、(ａ)点灯状態、(ｂ)消灯状態に分けて示したものである。以下、図１０をもとに第３実施形態におけるＰＷＭ調光について説明する。
点灯状態において、制御装置２０２は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、１０５がスイッチング動作するように固定周波数のゲート信号を出力する。なお、図１０では、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４、１０５のオン時間dutyがそれぞれ５０％になるようにした。
また、制御装置２０２は、パワーＭＯＳＦＥＴ３０１がスイッチング動作するようにゲート信号を出力する。図１０(ａ)では、パワーＭＯＳＦＥＴ３０１のオン時間dutyを１００％としているが、ランプが点灯状態となる範囲であれば、１００％にする必要はない。このとき、チョッパの出力電圧、すなわちインバータの入力電圧は、直流電源１００の電圧と同じＶｉｎとなる。
【００５６】
チョッパ、及びインバータが動作することで、ランプ電流とフィラメント電流とが流れ、インバータ出力電圧Ｖｏ、チョークコイル電流ｉＬ、ランプ電流ｉＬＡＭＰ、フィラメント電流、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４に流れる電流の波形は図１０(ａ)のようになる。なお、インバータの詳細な動作については、第２実施形態に示した点灯状態のインバータ動作から容易に考えられるため省略する。
【００５７】
＜ＰＷＭ調光・消灯状態の動作＞
消灯状態に移行すると、制御装置２０２は、パワーＭＯＳＦＥＴ３０１のオン時間dutyを減少させる。すなわち、消灯状態のスイッチング素子のオン時間dutyが、熱陰極蛍光ランプ１０１の点灯状態に比べて小さくなるようにしている。図１０(b)には、例として、オン時間dutyを５０％まで減少させる場合を示している。このとき、チョッパの出力電圧、すなわちインバータの入力電圧はＶｉｎ／２に半減する。なお、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５に対しては、点灯状態と同様にゲート信号を出力する。点灯状態と比べてインバータ出力電圧Ｖ０を減少させる点では、第１実施形態、及び第２実施形態と変わらない。
インバータの入力電圧が半減することで、その出力電圧Ｖ０も半減し、第１実施形態、及び第２実施形態と同様の理由からランプは消灯する。ランプ電流は減衰してゼロになる一方、インバータの動作が継続することで、フィラメント電流が流れ続ける。
【００５８】
以上によって、インバータ出力電圧Ｖｏ、チョークコイル電流ｉＬ、ランプ電流ｉＬＡＭＰ、フィラメント電流、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４に流れる電流の波形は図１０(ｂ)のようになる。第３実施形態においても、定数Ｌｒ、Ｃｒを適切に設定することで、第１実施形態と同様に３倍共振を発生させることができる。インバータの詳細な動作については、第１実施形態に示した消灯状態の動作から容易に考えられるため省略する。
【００５９】
＜第３実施形態の変形例＞
以下では、第３実施形態の変形例について説明する。
まず、インバータの前段にチョッパを設ければ、第１実施形態、及び第２実施形態に対しても、インバータ入力電圧の制御を取り入れることが可能である。例えば、フルブリッジインバータを対象として、第１実施形態、及び第３実施形態を組み合わせると、フルブリッジ動作からＳＥＰＰ動作への切り替えによってランプを消灯させた上で、チョッパによるインバータ入力電圧の制御によってフィラメント電流を調整できる。また、図１０の点灯装置を対象として、第２実施形態、及び第３実施形態を組み合わせると、インバータ入力電圧の制御と、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４，１０５のオン時間dutyの制御という、２つの手段によってランプを消灯させ、かつフィラメント電流を調整することができる。
【００６０】
次に、定数Ｌｒ、Ｃｒの設定によっては、消灯状態において５倍共振、７倍共振を発生させることも可能である。また、前記の通りに第２実施形態、及び第３実施形態を組み合わせる場合、定数 Ｌｒ、Ｃｒの設定とパワーＭＯＳＦＥＴのオン時間dutyによっては、２倍共振、４倍共振を発生させることも可能である。まとめると、第３実施形態では、消灯状態において（自然数＋１）倍共振を発生させるということができる。また、定数 Ｌｒ、Ｃｒの設定によっては、点灯状態において、（自然数＋１）倍共振を発生させることも考えられる。ただし、消灯状態におけるチョークコイル電流ｉＬの周波数を、点灯状態に比べて高くすることが望ましい。
【００６１】
最後に、第１実施形態乃至第３実施形態に共通の変形例として、共振負荷回路の構成、特に、フィラメント電流を供給する回路構成について説明する。
以上の説明では、共振用チョークコイルに設けられた２次巻線を利用していたが、図１１に示す主回路のように、昇圧トランス１１２に対して２つの３次巻線１２１、１２２を追加する方法も考えられる。図１１の主回路は、図１の主回路について、チョークコイル１０８の２次巻線１１５、１１６を削除し、昇圧トランス１１２の３次巻線１２１をコンデンサ１１７とフィラメント１０２との直列体に接続し、３次巻線１２２をコンデンサ１１８とフィラメント１０３との直列体に接続したものである。
【００６２】
図１１の主回路では、ランプの点灯、又は消灯によらず、インバータが動作していれば、コンデンサ１０９に発生する交流電圧が３次巻線１２１，１２２を介してフィラメント１０２、１０３にそれぞれ印加され、フィラメント電流が流れる。また、（自然数＋１）倍共振の発生時においては、コンデンサ１０９に発生する交流電圧の周波数もインバータ駆動周波数の（自然数＋１）倍となる。よって、図１の場合とほぼ同様の回路動作、効果を得ることができる。
【００６３】
また、図１２、図１３に示すように、フィラメント電流を供給する回路のために、２つの２次巻線１２５，１２６を備えるトランス１２３を追加する方法も考えられる。図１２、図１３の主回路は、図１の主回路について、チョークコイル１０８の２次巻線１１５、１１６を削除し、２次巻線１２５をコンデンサ１１７とフィラメント１０２との直列体に接続し、２次巻線１２２をコンデンサ１１８とフィラメント１０３との直列体に接続したものである。図１２の点灯装置５５０では、チョークコイル１０８と直列にトランス１２３の１次巻線１２４が接続され、図１３の点灯装置５６０では、チョークコイル１０８と並列に１次巻線１２４が接続される。図１２、図１３においても、図１の場合とほぼ同様の回路動作、効果を得ることができる。
なお、図１１乃至図１３では、図１に示した主回路に対して、フィラメント電流を供給する回路の変形例を示したが、同様の変形を図４、図７、図１０に示した主回路についても施すことができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００  直流電源
１０１  熱陰極蛍光ランプ
１０２、１０３  フィラメント
１０４、１０５、１０６、１０７、３０１  パワーＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子，ＳＷ素子）
１０８、３０３  チョークコイル
１０９  コンデンサ（共振用のコンデンサ）
１１０、１１１、１１７、１１８、１１９、１２０、３０４  コンデンサ
１１２、１２３  トランス
１１３、１２４  １次巻線
１１４、１１５、１１６、１２５、１２６  ２次巻線（二次巻線）
１２１、１２２  トランスの３次巻線
１５０  フルブリッジインバータ（インバータ）
１５５  ハーフブリッジインバータ（インバータ）
２００、２０１、２０２  制御装置
３０２  ダイオード
５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０．５６０  点灯装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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