(57)【要約】【課題】一次電流と二次電流の間のパラツキがより少ない、特に、主インダクタンスが一次電流に及ぼす影響が最小限に抑えられる電流平衡トランスを提供することである。【解決手段】本発明は、一次コイル（１２）と、二次コイル（１４）と、主インダクタンス（１６）を含む、交流電流の平衡を目的とするトランス（１０）に関する。該トランスは、前記一次コイル（１２）又は前記二次コイル（１４）と並列に接続され、キャパシタンス（静電容量）が、前記主インダクタンス（１６）によって引き起こされる無効電流ＩＬが実質的に補償されるよう設定されているコンデンサー（１８）を備えている。そのようなトランスは、例えば、液晶ディスプレイのバックライト装置に用いられる電流平衡回路に好適に利用できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイル（１２）と、二次コイル（１４）と、主インダクタンス（１６）を含む、交流電流の平衡を目的とするトランス（１０）であって、
前記一次コイル（１２）又は前記二次コイル（１４）と並列に接続され、キャパシタンス（静電容量）が、前記主インダクタンス（１６）によって引き起こされる無効電流ＩＬが実質的に補償されるよう設定されているコンデンサー（１８）によって特徴付けられている、トランス。
【請求項２】
前記コンデンサー（１８）のキャパシタンス（静電容量）の値Ｃが、前記主インダクタンス（１６）の値Ｌに交流電流の動作角周波数の二乗を乗じたものの逆数で算出されることを特徴とする、請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
前記一次コイル（１２）の巻数と前記二次コイル（１４）の巻数が同一であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトランス。
【請求項４】
前記一次コイル（１２）の巻数と前記二次コイル（１４）の巻数が異なることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトランス。
【請求項５】
高圧トランスであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトランス。
【請求項６】
互いに並列に接続されつつ共通の交流電源（２４）から給電される複数個の負荷（２０ａ，２２ａ；  ２０ｂ，  ２２ｂ；…２０ｎ，２２ｎ）に電流を分配する、請求項１から５のいずれか１項に記載のトランス（１０ａ，１０ｂ，…１０ｎ）を複数個備える電流平衡回路において、
前記トランス（１０ａ，１０ｂ，…１０ｎ）の各々に属する前記一次コイルが各々１個以上の負荷に直列に接続され、前記トランスの各々に属する前記二次コイルが、閉二次電気回路を成すよう直列に接続されている、電流平衡回路。
【請求項７】
前記負荷（２０ａ，２２ａ；２０ｂ，２２ｂ；…２０ｎ，２２ｎ）が、ランプであることを特徴とする請求項６に記載の電流平衡回路。
【請求項８】
前記負荷（２０ａ、２２ａ；２０ｂ、２２ｂ；…２０ｎ、２２ｎ）が、直列に接続された２個のランプであって、前記ランプに割り当てられた、各々の前記トランス（１０ａ，１０ｂ…１０ｎ）に属するコイルが前記２個のランプの間に直列に接続されているごとを特徴とする、請求項６に記載の電流平衡回路。
【請求項９】
前記ランプ（２０ａ、２２ａ；２０ｂ、２２ｂ；…２０ｎ、２２ｎ）が、冷陰極放電型蛍光灯であることを特徴とする、請求項７又は８に記載の電流平衡回路。
【請求項１０】
全ての前記トランス（１０ａ，１０ｂ，…１０ｎ）において前記一次コイルの数と及び前記二次コイルの数が同一であることを特徴とする、請求項６乃至９の何れか１項に記載の電流平衡回路。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の電流平衡回路を用いた液晶ディスプレイのバックライトシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流の平衡のためのトランスに関する。そのようなトランスは電流平衡トランスとも称される。
【背景技術】
【０００２】
上述したような電流平衡トランスは、交流電流の平衡化のために用いられる。
そのような受動的構成部品は、能動的調整手段を必要としないことから構造が簡単であることを利点とする。
【０００３】
図１は、一次コイル１２と二次コイル１４を備えるトランス１０を示す。平衡を実現する場合、一次コイルの電流ＩＰと二次コイルの電流ＩＳの関係が、二次コイルの巻数ＮＳに対する一次コイルの巻数ＮＰの関係に対して、下記の式（１）で表されるように逆であることを利用する。
【数１】
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すなわち、ＮＰ＝ＮＳである場合、二次コイルに流れる電流ＩＳは一次コイルに流れる電流ＩＰに相応することになる。言うまでもなく、一次コイルと二次コイルにおける巻数の比ＮＰ／ＮＳを変更することで上記２個のコイルにおける電流の関係を変更することができる。
【０００４】
液晶ディスプレイでは、目視できる画像を得るためにバックライトが必要である。それは、液晶自体は光を放射しないからである。そのようなバックライトに一般的に用いられるのが冷陰極放電型蛍光灯である。そのような冷陰極放電型蛍光灯には、５から６ミリアンペアの電流で、例えば、１０００Ｖの高周波交流電圧が供給される。しかしながら、バックライトには複数個の蛍光灯が用いられるため、それら複数個の蛍光灯の輝度を、液晶ディスプレイの照明を均一に保たれるよう制御しなければならない。上述した輝度の制御は、各々の蛍光灯に同じ動作電流を供給することで実現される。このためには、蛍光灯の総数に対して電流を均一に分配するための装置が必要となり、その目的で好適に用いられるのが電流平衡トランスである。
【０００５】
図２は、そのような電流平衡トランス１０ａ及び１０ｂを備えるバックライト装置（システム）の概略回路図である。電流平衡トランス１０ａ及び１０ｂの各々に属する一次コイルは２個の冷陰極放電型蛍光灯２０ａ、２２ａ乃至は２０ｂ、２２ｂに直列に接続された上、高圧交流電源２４に接続されている。又、電流平衡トランス１０ａ及び１０ｂの各々に属するニ次コイルは、閉回路を成すよう直列に接続されている。その二次電流回路では、電流平衡トランス１０ａ及び１０ｂに属する双方の二次コイルに同一の電流ＩＳが流れているので、上述した２個の電流平衡トランスに属する一次電流回路においても同一電流ＩＰが流れている。但し、電流平衡トランス１０ａ及び１０ｂが同一であることが前提である。図２に示されている電流平衡回路は２個以上のトランスに拡大可能である。しかしながら、そのような回路では、満足できる電流平衡が得られないことが多い。それは、それらのトランスが、通常考慮される必要があるだけでなくトランス内の個々の電流の間で時には大きなバラツキをもたらす主インダクタンスを有するからである。
【０００６】
図３は、一次コイル１２と二次コイル１４を備え、且つ、主インダクタンス１６も書き込まれているトランス１０の回路図である。その主インダククンス１６はトランスの一次側において、励磁電流とも称される別の電流ＩＬが発生する原因となる。トランス間の主インダククンスのバラツキｄＬ／Ｌが比較的大きいため、個々の電流平衡トランス１０ａ及び１０ｂ間の電流ＩＬのバラツキは２０％に達することがある。二次電流は、すべてのトランスにおける二次コイルの直列接続を介して流れるので互いに等しいが、トランス１０の一次電流すなわちランプ電流は、主インダクタンス１６のバラツキのために異なる。次の式は、主インダクタンスのバラツキが一次電流のバラツキに与える影響を表している。
【数２】
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この式から、一次電流ＩＰに対する励磁電流ＩＬが小さいほど一次電流のバラツキｄＩＰ／ＩＰが小さくなることがわかる。このことを達成するには、例えば、一次コイル乃至は二次コイルの巻数を増して主インダクタンスの値を十分に大きくする。しかしながら、このような手段をとることによってトランスが大きくなってしまうばかりかそのトランスの損失、並びに製造コストを増加させることになる。特許文献１では、例えば、高い透磁率μを有するトランスコアを使用して無効電流を減らすことが提案されている。しかしながら、その一方で、高い透磁率を有するトランスコアは比較的高価である。
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０３８８２８．Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、一次電流と二次電流の間のパラツキがより少ない、特に、主インダクタンスが一次電流に及ぼす影響が最小限に抑えられる電流平衡トランスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明では、請求項１に記載の特徴を有するトランスによって解決される。本発明の好適な実施態様並びに有効的な特徴は請求項１に従属する請求項に記載されている。
【０００９】
本発明では、トランスに属する一次コイルまたは二次コイルと並列に接続され、且つ、主インダクタンスを実質的に補償するキャパシタンスが提案される。
【００１０】
キャパシタンス（静電容量）の値は、トランスにおける主インダクタンスの値にトランスに供給される交流電流の角周波数の二乗を乗じたものの逆数で算出できる。
【００１１】
トランスにおける変流比乃至変圧比によっては一次コイルの巻数と二次コイルの巻数を同一にしたり、一次コイルの巻数と二次コイルの巻数を異ならせたりしてよい。
【００１２】
本発明は、更に、本発明によるトランスを複数個備え、互いに並列に接続された複数個の負荷に電流を分配する電流平衡回路に関する。それらの負荷には共通の交流電源から給電される。上述した電流平衡トランスの第１の実施態様では、各々のトランスに属する一次コイルが負荷に直列に接続され、かつ交流電源に接続されている。その場合、それらのトランスに属する二次コイルは、閉回路を成すよう直列に接続されている。
【００１３】
上述した負荷は、ランプ、好適には冷陰極放電型蛍光灯であるが、直列に接続された２個のランプから成っていてもよく、その場合、各々のトランスに属する、割り当てられたコイルが上述した２個のランプの間に直列に接続されている。このような複数の負荷に電流を均一に分配できるよう、全てのトランスにおいて一次コイルの巻数が統一されている。同様に全てのトランスの二次コイルの巻数も互いに等しくても良い。そのような電流平衡回路は、液晶ディスプレイのバックライト装置に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、一次電流と二次電流の間のパラツキがより少ない、特に、主インダクタンスが一次電流に及ぼす影響が最小限に抑えられる電流平衡トランスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の態様について、図面を参照して詳しく説明する。それによって、本発明の更なる特徴及び利点が理解されよう。
【００１６】
図１から図３については本明細書の冒頭部分で既に詳しく説明した。したがって、これらの図の説明についてはその説明を参照されたい。
【００１７】
図４は、本発明に基づいて修正されたトランス１０を示す。そのトランスは、一次コイル１２と、二次コイル１４と、主インダクタンス１６を備える。本発明では、主インダクタンスの無効電流ＩＬと反対に流れる無効電流ＩＣを生じさせるコンデンサーがその主インダクタンスと並列に、すなわち、一次コイル１２と並列に接続されている。この場合、上記コンデンサーはトランスの主インダクタンスとともに、並列共振状態またはそれに近い状態で作動する高インピーダンス回路を構成する。因みに、コンデンサーのキャパシタンス（静電容量）は、トランスの所要の動作周波数において無効電流ＩＣが無効電流ＩＬと等しくなるよう設定されなければならない。そのような手段をとることで総無効電流を大幅に、典型的には、インダクタンスのバラツキの値（２０％）に減らすことができる。それによって、無効電流を１／５に減らすことが可能である。式（２）の変形により、一次電流のバラツキが１／５に減ることが分かる。
【数３】
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【００１８】
そのキャパシタンス（静電容量）の値Ｃは、下記するように、並列共振の関係から算出される。
【数４】
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ここで、Ｌはトランスの主インダクタンス（キャパシタンス側）の値であって、ｆｏｐはトランスの動作周波数である。
【００１９】
図５は、図２の回路と類似しつつ、複数の平衡トランス１０ａ、１０ｂ、…１０ｎを備える電流平衡回路を示す。上述のトランスは高圧電源２４からの電流を複数個のランプ２０ａ、２２ａ、２０ｂ、２２ｂ、…２０ｎ、２２ｎに均一に分配する。本発明では、トランス１０ａ、１０ｂ、…１０ｎの各々に属する一次コイルと並列に相応の平衡コンデンサー１８ａ、１８ｂ、…１８ｎが接続されている。それらのコンデンサーはトランスにおける主インダククンスの作用を補償する働きを担っている。トランス１０ａ、１０ｂ、…１０ｎの各々に属する二次コイルが直列に接続されたことによって構成される二次電流回路には、測定抵抗２６を設けるようにしてよい。二次電流回路における電流はその測定抵抗の電圧降下によって測定されてよい。それによって、例えば、ランプの故障を検出できる。というのは、そのような場合、二次電流回路における電流が変化するからである。
【００２０】
図６は、複数個のランプ２０ａ、２２ａ、２０ｂ、２２ｂ、…２０ｎ、２２ｎに電流を分配する、図５の態様を変化させた電流平衡回路を示す。図５に示されている電流平衡回路とは異なって、図６に示されている電流平衡回路では、コンデンサー１８ａ、１８ｂ、…１８ｎはトランスの二次側に、各二次コイルと並列に接続されている。基本的に、平衡コンデンサーがトランスの一次側に接続されているか二次側に接続されているかは、本発明では重要ではないが、一次コイルの巻数と二次コイルの巻数が異なる場合、コンデンサーをトランスの二次側に設けると好適であることが考えられる。二次コイルの巻数を一次コイルの巻数と比べて減らした場合、変圧比及び二次コイルの電圧が低下する。それによって、電圧耐力がより低いコンデンサーを用いることができる。但し、その場合、必要とされるキャパシタンス（静電容量）の値がトランスの変圧比の二乗に比例して増加する。ここで、より大きなキャパシタンス（静電容量）を有し電圧耐力が低く抑えられたコンデンサーを用いるか、小さなキャパシタンス（静電容量）を有し電圧耐力が大きいコンデンサーを用いるか、用途に応じて最適な採算性を考慮しつつ選択する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のトランスの回路図である。
【図２】電流を複数個のランプに分配する電流平衡回路の概略回路図である。
【図３】図１に示されているトランスに主インダクタンスを追加したトランスの回路図である。
【図４】図３に示されているトランスに、主インダクタンスを補償するための、本発明によるキャパシタンスを追加したトランスを示す。
【図５】本発明に基づいて修正されたトランスを具備する電流平衡回路の実施態様であって、キャパシタンスが一次コイルに並列に接続された電流平衡回路を示す。
【図６】本発明に基づいて修正されたトランスを具備する電流平衡回路の実施態様であって、キャパシタンスが二次コイルに並列に接続された電流平衡回路を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１０、１０ａ、１０ｂ、…１０ｎ  トランス、  １２  一次コイル、  １４  二次コイル、  １８  コンデンサー（キャパシタンス）、  ２０、２０ａ、２０ｂ、…２０ｎ  ランプ、  ２２、２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ  ランプ、  ２４  高圧交流電源、  ２６  測定抵抗。
【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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