(57)【要約】【課題】  構成が簡単で安全性の高い絶縁型電源装置を提供する。【解決手段】  高圧放電管駆動用電源装置であって、直流入力電圧を入力として直流―交流変換するスイッチング駆動部１と、スイッチング駆動部１にて変換された交流を交流入力電圧とし入力側巻線と出力側巻線を絶縁して所定の電圧に変換する絶縁トランス２と、絶縁トランス２の交流出力電圧を入力とし昇圧して当該高圧放電管に所定の高圧交流電圧を供給する昇圧トランス３と、昇圧トランス３の2次側巻き線に接続され該昇圧トランス３の出力電圧を検出する検出回路５ｂと、検出回路５ｂからの検出電圧に基づき伝達手段５ｃを介してスイッチング駆動部１を制御する制御回路５ａとを備え、絶縁トランス２の１次巻き線は、充電部に設置され、当該絶縁トランス２の２次側巻線と昇圧トランス３及び検出回路５ｂは、非充電部に設置される。【選択図】  図１
2008117550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電管駆動用電源装置であって、
直流入力電圧を入力として直流―交流変換するスイッチング駆動部と、
前記スイッチング駆動部にて変換された交流を交流入力電圧とし入力側巻線と出力側巻線を絶縁して所定の電圧に変換する絶縁トランスと、
前記絶縁トランスの交流出力電圧を入力とし昇圧して前記高圧放電管に所定の高圧交流電圧を供給する昇圧トランスと、
前記昇圧トランスの2次側巻き線に接続され該昇圧トランスの出力電圧を検出する検出回路と、前記検出回路からの検出電圧に基づき伝達手段を介して前記スイッチング駆動部を制御する制御回路と
を備え、
前記絶縁トランスの１次巻き線は、充電部に設置され、当該絶縁トランスの２次側巻線と前記昇圧トランス及び検出回路は、非充電部に設置されることを特徴とする高圧放電管駆動用電源装置。
【請求項２】
前記絶縁トランスの出力電圧を入力電圧より小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の高圧放電管駆動用電源装置。
【請求項３】
前記検出回路の検出出力が入力される制御回路は、該検出される検出出力に基づいて前記スイッチング駆動部のそれぞれのトランジスタへ印加する駆動パルスのパルス幅又は位相を制御することを特徴とする請求項１に記載の高圧放電管駆動用電源装置。
【請求項４】
前記伝達手段は、絶縁トランス又はフォトカプラであることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電管駆動用電源装置。
【請求項５】
前記絶縁トランスの2次側巻線の一方の端子と前記昇圧トランスの1次側巻線の一方の端子をGNDに接続することを特徴とする請求項１に記載の高圧放電管駆動用電源装置。
【請求項６】
高圧放電管駆動用電源装置を備えた液晶ディスプレイ装置であって、高圧放電管駆動用電源装置として、請求項１に記載の高圧放電管駆動用電源装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷陰極管等の放電管を点灯させる放電管点灯装置に用いられる高圧放電管駆動用電源装置及びそれを用いた液晶ディスプレイ装置に関し、特に、絶縁型の高圧放電管駆動用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置として、例えば、液晶ディスプレイ装置など自己発光型でないディスプレイ装置が用いられている。このようなディスプレイ装置においては、光源としてバックライトが用いられており、このバックライトから光が表示面に照射される。このようにして照射される光のうち、透過光と非透過光のコントラストにより、表示面に画像が生成される。
【０００３】
液晶ディスプレイ装置のバックライトに用いられる放電管としては、例えば、冷陰極蛍光管などの放電管がある。
【０００４】
バックライトに用いられる放電管として冷陰極管を用いる場合、ディスプレイ装置の電源部においては、バックライトを駆動するための交流電圧生成用のインバータ回路が備えられている。このようなインバータ回路は、例えば、図２に示すように、ディスプレイ装置において主電源回路から出力される直流電源を入力して交流電圧を生成するように構成されている。
【０００５】
この図２に示される液晶ディスプレイ装置では、まず、整流平滑回路により商用交流電源ＡＣを入力して直流電圧を生成するようにされている。そして、整流平滑回路の後段に接続された主電源回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）において、整流平滑回路から出力された直流電圧について直流−直流電力変換を行って、例えば、安定化された所定のレベルの直流電源電圧を出力するように構成されている。
【０００６】
ここで、主電源回路においては、例えば絶縁トランスなどにより充電部と非充電部とを直流的に絶縁するようにされている。つまり、商用交流電源側である充電部から直流電圧を入力し、非充電部に直流電源電圧を出力するようにしている。
【０００７】
インバータ回路では、入力された直流電源電圧について直流−交流電力変換を行って、交流電圧をバックライト部に供給する。バックライト部は、この交流電圧によって発光駆動されることになる。
【０００８】
この場合、前記主電源回路としては、充電部にスイッチングコンバータ、非充電部に整流平滑回路を備え、充電部において得られたスイッチング出力を非充電部において整流平滑して、前記電源電圧としての直流電圧を得るようにされている。
【０００９】
従って、この場合のインバータ回路は、図２に示すようにこの主電源回路の非充電部に得られた直流電源を入力するようにされている。そして、このインバータ回路では、このように得られる直流電源に対して直流−交流電力変換を行い、この結果得られた交流電圧によってバックライト部を駆動するものとされる。
【００１０】
ところで、図２に示すように、主電源回路の後段にインバータ回路を設けるということは、前記インバータ回路に電力が供給される以前に、この主電源において電力変換が行われることになる。そして、前記バックライト部を駆動するための交流電圧を生成するために、このインバータ回路においても再度電力変換が行われるものとなる。
【００１１】
つまり、図２に示す従来の構成においては、バックライト部を駆動するために、主電源回路、インバータ回路による二度の電力変換を行っていることになる。このようにして、複数回の電力変換が行われることによっては、電力変換効率が低下して電力損失が増大することになる。また、主電源回路のコストも問題となっていた。
【００１２】
上記課題を解決する方法として、図３に示すように、商用交流電源を整流平滑する入力電圧生成手段に対して、主電源回路と、インバータ回路を並列に接続する。このとき、インバータ回路（及びＤＣ−ＤＣコンバータ）としては、上記商用交流電源に対して絶縁されていない充電部に一次側巻線、その非充電部に二次側巻線が形成されて成る絶縁トランスを備えるようにし、上記一次側にて上記直流入力電圧を入力して電力変換を行って、上記絶縁トランスの非充電部に出力電圧を得るように構成する電源装置が提案されている（特許文献１参照）。
【００１３】
これにより、上記インバータ回路に接続されたバックライト部に電力を供給するための電力変換段数が従来よりも１段省略され、これによって電源部における電力損失を従来よりも低減することが可能となる。このようなインバータ回路がバックライト部に接続されたときの回路の構成例を図４に示す。
【特許文献１】特開２００５−２０９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、ここで、これらトランスＴ１において、上記一次巻線Ｎａ１は、この場合、商用交流電源ＡＣに対しては絶縁されていない充電部に在ることになる。
【００１５】
従って、この場合の図４においては、後段に備えられる負荷（冷陰極管Ｌ）との充電部と非充電部との直流的絶縁状態を、これらのトランスＴ１において確保するものとしている。このために、この場合のトランスＴ１においては、一次巻線Ｎａ１と二次巻線Ｎａ２との間に充分な距離を確保しておく等、それぞれ充電部と非充電部との間で充分な絶縁状態が得られるようにしておく必要がある。
【００１６】
例えば、液晶表示装置の画面サイズが主流サイズの約３２inchの場合、このインバータ回路に入力される入力電圧が４００Ｖ程度で、冷陰極管Ｌに供給する出力電圧が１０００Ｖ程度の場合、安全性を確保するためには、１次巻線と２次巻線との空間距離は１０ｍｍ超必要であり、また沿面距離はＣＴＩが６００Ｖ以上で１５ｍｍ超、ＣＴＩ４００Ｖ未満の場合３０ｍｍ超の距離が必要である。
【００１７】
このため、１次巻線が充電部にあり２次巻線が非充電部で冷陰極管Ｌに供給する高電圧を出力する従来のトランスでは、サイズが非常に大きくなったり、沿面距離を確保するためにボビン構造を複雑に構成するなど、トランスが特殊で高価になるなどの課題を有していた。また、もし充電部と非充電部の高電圧とが絶縁不良になった場合、感電の危険性が非常に高くなるなど、安全性にも課題を有していた。さらに最近では大型化が進行し、画面サイズが約５０inch超の用途もあり、この場合冷陰極管への供給出力電圧として約１５００Ｖ必要となり、充電部と非充電部とが絶縁不良を起こす危険性が高まっている。
【００１８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、構成が簡単で安全性の高い絶縁型電源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】
【００１９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の高圧放電管駆動用電源装置は、高圧放電管駆動用電源装置であって、直流入力電圧を入力として直流―交流変換するスイッチング駆動部と、前記スイッチング駆動部にて変換された交流を交流入力電圧とし入力側巻線と出力側巻線を絶縁して所定の電圧に変換する絶縁トランスと、前記絶縁トランスの交流出力電圧を入力とし昇圧して前記高圧放電管に所定の高圧交流電圧を供給する昇圧トランスと、
前記昇圧トランスの2次側巻き線に接続され該昇圧トランスの出力電圧を検出する検出回路と、前記検出回路からの検出電圧に基づき伝達手段を介して前記スイッチング駆動部を制御する制御回路とを備え、前記絶縁トランスの１次巻き線は、充電部に設置され、当該絶縁トランスの２次側巻線と前記昇圧トランス及び検出回路は、非充電部に設置されることを特徴としたものである。
【００２０】
また、本発明の請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置は、高圧放電管駆動用電源装置を備えた液晶ディスプレイ装置であって、高圧放電管駆動用電源装置として、請求項１に記載の高圧放電管駆動用電源装置を用いることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の高圧放電管駆動用電源装置によれば、小型のトランスを用いて高圧放電管駆動用電源装置を構成できる。また、充電部と非充電部との間の絶縁性を絶縁トランスによって高めることができるため、安全性の高い電源装置を提供することができる。
【００２２】
また、本発明の高圧放電管駆動用電源装置を用いれば、より高い放電管電圧が必要な例えば３２インチを超える大型の液晶ディスプレイ装置の駆動用電源に適用することができる。即ち、ディスプレイの大型化に伴う放電管の高電圧化に対し、充電部と非充電部との間で絶縁不良のない安全性の高い液晶表示装置として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】
【００２３】
以下に、本発明の電源装置の実施例を図面とともに詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の高圧放電管駆動用電源装置の一構成例を示す回路図である。
【００２５】
この実施例にかかる放電管点灯用電源装置は、主要な構成部分として、スイッチング駆動部１、絶縁トランス２、昇圧トランス３、制御部５、を備える。
【００２６】
スイッチング駆動部１はスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４および、駆動回路１ａを有する。ここで、スイッチング手段Ｑ１〜Ｑ４には、例えば、ＭＯＳＦＥＴが用いられる。駆動回路１ａは、ＭＯＳＦＥＴを駆動するために、例えば、駆動用ＩＣが用いられる。
【００２７】
絶縁トランス２は充電部に設けられた１次巻線と非充電部に設けられた２次巻線とを有するトランスであり、絶縁トランスは、トランスの１次巻線と２次巻線が絶縁される。
【００２８】
昇圧トランス３は１次巻線と、１次巻線に入力された電圧を高電圧に昇圧して出力する２次巻線からなるトランスである。ここで、この昇圧トランス３の１次巻線と、２次巻線とは、ともに非充電部にある。
【００２９】
制御部５は、制御回路５ａと、検出回路５ｂと、制御信号を非充電部から充電部にある駆動回路に絶縁して伝達する伝達手段５ｃと、からなる。制御回路５ａはプログラムされたＩＣなどが用いられる。検出回路５ｂは、例えば、抵抗器を用いて、抵抗器に発生する電圧で冷陰極管に流れる電流を検出する回路である。
【００３０】
この回路図に示すインバータ回路Ａには商用交流電源を整流平滑された充電部（１次側）の直流入力電圧が入力される。
【００３１】
スイッチング駆動部１には、直流入力電圧の正極には第１のスイッチング手段Ｑ１、第３のスイッチング手段Ｑ３が接続され、それぞれの後段と直流入力電圧の負極との間には第２のスイッチング手段Ｑ２、第４のスイッチング手段Ｑ４が接続されている。
【００３２】
第１のスイッチング手段Ｑ１と第２のスイッチング手段Ｑ２、および第３のスイッチング手段Ｑ３と第４のスイッチング手段Ｑ４は互いに逆位相でＯＮ／ＯＦＦする。駆動回路１ａは制御部５からの制御信号をＭＯＳＦＥＴのゲートに印加しＭＯＳＦＥＴを駆動する。
【００３３】
スイッチング手段Ｑ１〜Ｑ４は制御部５により制御されている。制御回路５ａはバックライトBに供給する電力を所望の値にするために、検出器５ｂで検出した値を参照してスイッチング手段の駆動パルス幅を調整したり、駆動パルス周波数、駆動パルスのデューティ比もしくは、スイッチング手段Ｑ１，Ｑ２とスイッチング手段Ｑ３，Ｑ４の位相を調整することなどにより制御している。制御回路５ａには例えばプログラムされたＩＣが用いられる。５ｃは非充電部の制御信号を絶縁して充電部に伝達する伝達手段であり、トランスやフォトカプラなどが用いられる。
【００３４】
図１に示すスイッチング駆動部はフルブリッジ回路であるが、ハーフブリッジ回路など他の方式の回路でもよい。絶縁トランスの１次側巻線は直流カット用のコンデンサを通して一方がスイッチング手段Ｑ１，Ｑ２の接続点と接続され、他方がスイッチング手段Ｑ３，Ｑ４の接続点と接続される。
【００３５】
絶縁トランスは１次側巻線と（直流的に）絶縁された２次巻線を有する。絶縁トランス２の１次側巻線には充電部の、例えば、４００Ｖ程度の電圧がスイッチング駆動部を通して入力される。２次側巻線には、５０Ｖ程度の電圧を出力する。この場合の安全性を十分確保できる１次巻線と２次巻線の空間距離は５ｍｍ程度、沿面距離はＣＴＩ６００以上で５ｍｍ以下、ＣＴＩ４００未満でも１０ｍｍ以下である。特に絶縁対策を施す事無く、共振電源など通常汎用で使われる電源用の絶縁トランスを用いることが出来る。昇圧トランス３の１次巻線のそれぞれの端子は絶縁トランス２の２次巻線のそれぞれの端子と接続される。昇圧トランス３の２次巻線は１次巻線に入力された電圧を昇圧してバックライト部Bに供給する高電圧、例えば１０００Ｖ程度の電圧を出力する。１次巻線、２次巻線とも非充電部である昇圧トランスの安全性を十分確保できる１次巻線と２次巻線の空間距離は８ｍｍ程度、沿面距離はＣＴＩ６００以上で５ｍｍ程度、ＣＴＩ４００未満でも１０ｍｍ程度である。通常汎用で使われているインバータトランスを用いて実現することが出来る。
【００３６】
耐絶縁特性の指標としてＣＴＩ(比較トラッキング指数（ＣＴＩ＝ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  ｔｒａｃｋ  ｉｎｄｅｘ）が使用されるが、トラッキングとは、絶縁物の表面での微小放電が繰り返されにことによって絶縁物表面に導電性の経路が生成され絶縁破壊に至る現象である。このＣＴＩの値が大きければトラッキングを起こしにくいことを表す。絶縁物の耐トレッキング性は、絶縁物表面での絶縁の達成のために必要とされる沿面距離に影響するが、使用する材料グループにより規定される。絶縁材料は最小の沿面距離の決定に影響を与え、固体の絶縁材料は、4つのグループに分けられる。
【００３７】
バックライト部Bを構成する冷陰極管ＬはバラストとなるコンデンサＣｂを通して昇圧トランスの２次側出力と接続されている。これにより冷陰極管Lを点灯させている。
【００３８】
ここで、インバータ回路Ａには商用交流電源を整流平滑された充電部の直流入力電圧（例えば４００Ｖ）が入力される。インバータに入力された直流入力電圧はスイッチング手段Ｑ１〜Ｑ４でＯＮ／ＯＦＦされ、絶縁トランス２の１次巻線には４００Ｖのパルス電圧が入力される。絶縁トランス２の２次巻線には充電部とは絶縁された例えば５０Ｖの電圧が出力される。絶縁トランス２の出力電圧（５０Ｖ）は昇圧トランス３の１次巻線に入力される。昇圧トランスの２次巻線には１次巻線に入力された電圧（５０Ｖ）を例えば１０００Ｖに昇圧して出力する。昇圧トランス３より出力された電圧はコンデンサＣｂを通して冷陰極管Ｌに供給され、冷陰極管Ｌは点灯される。
【００３９】
即ち、絶縁トランス２の入力電圧より小さい出力電圧を昇圧トランス３に入力することにより、絶縁トランス２にて、絶縁の安全性を図り、昇圧トランス３にて、バックライト部Bに、所望の放電管電圧を得ることができ、小型の汎用トランスを用いることができる。
【００４０】
冷陰極放電管を点灯させるための高電圧は昇圧トランスによって昇圧するため絶縁トランスの２次側出力、つまり昇圧トランスの１次側入力の電圧はそれほど高くなくて良い。
【００４１】
よって、１次巻線が充電部に接続され２次巻線が非充電部で１０００Ｖもの高電圧を出力する従来のトランスのように安全性を確保するために巻線間の距離を多くとった大きくて特殊なものを用いる必要がなく、絶縁トランス、および昇圧トランスは安全性を十分確保でき、且つ小型なトランスを用いることが出来る。
【００４２】
また、絶縁トランスの２次側巻線の端子（昇圧トランスの１次側巻線の端子）のどちらか一方を２次側のＧＮＤに接続している。これにより、より安定で安全なインバータ回路を提供できる。
【００４３】
即ち、絶縁トランス２の2次側巻き線の一方の端子と昇圧トランス３の1次側巻き線の一方の端子をGNDに接続することにより、非充電部のGNDとなる昇圧トランス３のGND電位が安定するので、昇圧トランス３の１次巻線と２次巻線との電位が安定し、より安全性を高めることができる。
【００４４】
なお、本発明の高圧放電管駆動用電源装置は、絶縁トランス２と昇圧トランス３を従属接続して用いることにより沿面距離及び空間距離を余り拡大することなく絶縁の安全性を図ることができるので、より高圧放電管駆動電圧を要する、例えば、３２インチ液晶ディスプレイ装置では約１０００Ｖ、５０インチの液晶ディスプレイ装置で約１５００Ｖの高圧が必要であり、大型の液晶ディスプレイ装置に好適に対応できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の高圧放電管駆動用電源装置は、小型のトランスを用いて放電管点灯用電源装置を構成できる。また、充電部と非充電部との間の絶縁性を絶縁トランスによって、高めることができるため、安全性の高い電源装置を提供することができ、液晶ディスプレイにバックライトの駆動装置として利用される。
【００４６】
また、液晶表示装置、例えば約３２inchの場合冷陰極管への供給電圧は約１０００Ｖ、約５０inchの場合は約１５００Ｖの電圧というように画面サイズが大きくなるほどインバータ回路の出力電圧が高くなり、それに伴い充電部と非充電部とが絶縁不良を起こす危険性が高まるが、本発明のインバータ回路を用いれば、画面サイズが大きくても安全性の高い液晶表示装置が提供できる。そのため、画面サイズが大きいほどより有効であり、特に大型の液晶ディスプレイにバックライトの駆動装置として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例における電源装置の構成を示す回路図
【図２】従来の電源装置の構成を示すブロック図
【図３】従来の電源装置の構成を示すブロック図
【図４】従来の電源装置のインバータ回路の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００４８】
１  スイッチング駆動部
２  絶縁トランス
３  昇圧トランス
５  制御部
５ａ  制御回路
５ｂ  検出回路
５ｃ  伝達手段
Ａ  インバータ回路
Ｂ  バックライト部
Ｃｂ  コンデンサ
Ｌ  冷陰極管
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４  スイッチング手段
【図１】
2008117550.tif 000003
【図２】
2008117550.tif 000004
【図３】
2008117550.tif 000005
【図４】
2008117550.tif 000006