(57)【要約】【課題】点滅調光点灯させた際に点灯時間の経過とともに生じる昇圧トランスの磁気飽和の発生を抑制することによって、トランス効率を落とすことなくトランス鉄芯の小型化を可能にし、装置全体を小型化することができる放電ランプの点灯装置等を提供する。【解決手段】放電ランプ１９を点滅調光点灯させる点灯装置１０であって、トランス鉄芯にギャップなしのコアを使用した昇圧トランス１２と、昇圧トランス１２の２次側と放電ランプ１９との間の電流経路中に接続されるバラストコンデンサ１３と、電源ユニット１１と放電ランプ１９との間に接続される低域除去フィルタ１４とを備える。【選択図】図２
2008192318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプを点滅調光点灯させる点灯装置において、
トランス鉄心にギャップなしのコアを使用した昇圧トランスと、
昇圧トランスの２次側と放電ランプとの間に接続されるバラストコンデンサと、
電源と前記放電ランプとの間の電流経路中に接続される低域除去フィルタと
を備えることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記低域除去フィルタは、
前記電源と前記昇圧トランスの１次側との間に接続されること
を特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記低域除去フィルタは、
ＬＣハイパスフィルタ、ＬＣバンドパスフィルタ、又はＤＣカットキャパシタであること
を特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記低域除去フィルタは、
前記昇圧トランスの２次側と前記放電ランプとの間に接続されること
を特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記低域除去フィルタは、
Ｔ型やπ型のハイパスフィルタであること
を特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記電源は、インバータ点灯用の第１周波数によるランプ電流を、第２周波数で断続的に供給し、
前記低域除去フィルタは、
前記第１周波数を通過領域とし、前記第２周波数を除去領域とする特性を備えること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記昇圧トランスのトランス鉄芯は、トロイダル型コアであること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の点灯装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の点灯装置を用いていること
を特徴とするバックライトユニット。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１項に記載の点灯装置を用いたバックライトユニットを備えること
を特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプの点灯装置、当該点灯装置を備えるバックライトユニット、及び当該バックライトユニットを備える液晶表示装置に関し、特に、点滅調光点灯させるにあたり、点灯装置の昇圧トランスを小型化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置の普及が進んでおり、特にパソコン用のモニタのほとんどが既に従来のブラウン管モニタから液晶モニタに置き換わっており、またテレビにおいても液晶テレビの大型化が目覚しい。
このような液晶表示装置においては、液晶パネルは自己発光しないので、一般に液晶パネルの背面に光源としてバックライトユニットを備えている。
【０００３】
また液晶表示装置は、周辺の明るさやユーザの好みに応じた調整、及び計時的な輝度の変化に応じた補正等の為に発光量を可変する必要があるので、バックライトユニットの光源である放電ランプを調光点灯させている。
放電ランプを調光点灯させる方法としては、ＰＷＭ調光等の点滅調光があり、点滅調光機能を有するバックライトを備える透過型の液晶表示装置において、調光範囲の大幅な拡大と昇圧回路の高効率化小型化を可能にする技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特許第３０７６１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶表示装置は薄型であることが利点の１つなので、放電ランプの点灯装置を小型化したいという要望が強い。
上記点灯装置においては、特に昇圧トランスが大きく、またこの昇圧トランスを小型化するには、トランス鉄芯を小型化することが特に有効である。
しかしながら、トランスの特性を落としてまで、単純にトランス鉄芯を小型化するわけにはいかず、何らかの工夫が必要である。
【０００５】
また、点滅調光点灯させた場合に、点灯時間の経過とともにトランス鉄芯が磁気飽和を起こしやすくなり、磁気飽和が起こるとトランス効率が著しく低下するという問題が発生しており、この問題を解決しなければトランス鉄芯を小型化することは難しい。
本発明は、点滅調光点灯させた際に点灯時間の経過とともに生じる昇圧トランスの磁気飽和の発生を抑制することによって、トランス効率を落とすことなくトランス鉄芯の小型化を可能にし、装置全体を小型化することができる放電ランプの点灯装置、バックライトユニット、及び液晶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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る点灯装置は、放電ランプを点滅調光点灯させる点灯装置において、トランス鉄心にギャップなしのコアを使用した昇圧トランスと、昇圧トランスの２次側と放電ランプとの間に接続されるバラストコンデンサと、電源と前記放電ランプとの間の電流経路中に接続される低域除去フィルタとを備えることを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るバックライトユニットは、上記点灯装置を用いていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、上記点灯装置を用いたバックライトユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
課題を解決するための手段に記載した構成により、点滅調光点灯時におけるランプ電流の直流成分及び低周波成分を低域除去フィルタが除去することにより、点灯時間の経過とともに生じる昇圧トランスの磁気飽和を抑制することができるので、トランス効率が向上する。
従って、トランス鉄芯に磁気抵抗の低いギャップなしのコアを使用することができ、トランス効率を落とさずにトランスを小型化できる。
【０００９】
ここで、点灯装置、バックライトユニット、及び液晶表示装置において、前記低域除去フィルタは、前記電源と前記昇圧トランスの１次側との間に接続されることを特徴とすることもできる。
これにより、低域除去フィルタが昇圧トランスの１次側に接続されるので、電源から昇圧トランスへの電流の直流成分及び低周波成分の流入が抑制される。
【００１０】
ここで、点灯装置、バックライトユニット、及び液晶表示装置において、前記低域除去フィルタは、ＬＣハイパスフィルタ、ＬＣバンドパスフィルタ、又はＤＣカットキャパシタであることを特徴とすることもできる。
ここで、点灯装置、バックライトユニット、及び液晶表示装置において、前記低域除去フィルタは、前記昇圧トランスの２次側と前記放電ランプとの間に接続されることを特徴とすることもできる。
【００１１】
これにより、低域除去フィルタが昇圧トランスの２次側に接続されるので、放電ランプから昇圧トランスへの電流の直流成分及び低周波成分の流入が抑制される。
ここで、点灯装置、バックライトユニット、及び液晶表示装置において、前記低域除去フィルタは、Ｔ型やπ型のハイパスフィルタであることを特徴とすることもできる。
ここで、点灯装置、バックライトユニット、及び液晶表示装置において、前記電源は、インバータ点灯用の第１周波数によるランプ電流を、第２周波数で断続的に供給し、前記低域除去フィルタは、前記第１周波数を通過領域とし、前記第２周波数を除去領域とする特性を備えることを特徴とすることもできる。
【００１２】
これにより、インバータ点灯用の周波数成分を通過させ、調光用の周波数成分は遮断することができ、点滅調光点灯時におけるランプ電流の直流成分及び低周波成分が昇圧トランスへは流れないのでトランス鉄芯が磁気飽和を起こしにくい。
ここで、点灯装置、バックライトユニット、及び液晶表示装置において、前記昇圧トランスのトランス鉄芯は、トロイダル型コアであることを特徴とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態１］
＜概要＞
本発明の実施の形態１は、放電ランプを点滅調光点灯させる点灯装置において、インバータ点灯用の周波数成分を通過させ、かつ、調光用の周波数成分を断する低域除去フィルタを、電源と昇圧トランスの１次側との間の電流経路中に接続することにより、電源から昇圧トランスへのランプ電流の直流成分及び低周波成分の流入を抑制し、点灯時間の経過とともに生じる昇圧トランスの磁気飽和を抑制することによって、トランス効率を向上させ、トランスの小型化を可能にするものである。
【００１４】
＜構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の概要を示す図である。
図１に示す液晶表示装置１００は、例えば３２インチ液晶テレビであり、液晶画面ユニット１０１とバックライトユニット１０２とを備える。
液晶画面ユニット１０１は、カラーフィルタ基板、液晶、ＴＦＴ基板、駆動モジュール等（図示せず）を備え、外部からの画像信号に基づいてカラー画像を形成する。
【００１５】
バックライトユニット１０２は、１個又は複数個の点灯装置１０と、１６本の放電ランプ１９を含む。
１個又は複数個の点灯装置１０は、１６本の放電ランプ１９を点滅調光点灯させる電子機器である。
図２は、本発明の実施の形態１における点灯装置１０の回路の概要を示す図である。
【００１６】
図２に示すように、本発明の実施の形態１における点灯装置１０は、電源ユニット１１、トランス１２、バラストコンデンサ１３、低域除去フィルタ１４とを含む。ここで図２には放電ランプ１９も記載している。
電源ユニット１１は、インバータ点灯用の３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波点灯周波数ｆ１のランプ電流を、６０Ｈｚ〜３００Ｈｚ程度の点滅調光周波数ｆ２で断続的に供給する。
【００１７】
トランス１２は、トランス鉄芯に磁気抵抗の低いギャップなしのトロイダル型コアを使用した昇圧トランスである。
バラストコンデンサ１３は、昇圧トランスの２次側と放電ランプとの間に接続され、ランプ電圧の変化及び変動による電流変化を抑え、定電流特性を改善する。
低域除去フィルタ１４は、電源ユニット１１とトランス１２の１次側との間の電流経路中に接続され、基本的に高周波点灯周波数ｆ１を通過領域とし、点滅調光周波数ｆ２を除去領域とする特性を備える。
【００１８】
放電ランプ１９は、例えば冷陰極蛍光管（Cold Cathode Fluorescent Lamp 、以下「ＣＣＦＬ」と記す）や外部電極蛍光管（誘電体バリア放電ランプ：External Electrode Fluorescent Lamp、以下「ＥＥＦＬ」と記す）等の、主に液晶ディスプレイのバックライトユニットに用いられる、ランプ外径が１．８〜６．０ｍｍ程度の発光管であり、本実施の形態１では、ＣＣＦＬを例に説明する。なお、本発明はＥＥＦＬ（ＥＥＦＬの場合、前記バラストコンデンサ１３は、ランプに内臓されている）や他の放電ランプ（熱陰極蛍光管、ネオン管等）であっても同様に適用できる。
【００１９】
＜考察及び詳細設計＞
ここで、放電ランプを点滅調光点灯させた際に点灯時間の経過とともに生じる昇圧トランスの磁気飽和の発生原因と具体的な設計値について説明する。
図３は、点滅調光点灯時のランプ電流を示す図である。
放電ランプの一方の電極（ＧＮＤ電極）を接地するなどして電位を一定にし、もう一方の電極（ＨＶ電極）に高周波電圧を印加して点滅調光点灯させると、図３に示すように、負電圧から始動することが多くなり、昇圧トランスの２次側の電流に偏りが生じて直流及び低周波電流が発生し、これが蓄積して昇圧トランスが磁気飽和を起こすものと考えられる。
【００２０】
具体的には例えば、低域除去フィルタ１４を用いない場合、電源ユニット１１における高周波点灯周波数ｆ１を５０ｋＨｚ、ランプ定格電圧を１０００Ｖ、ランプ定格電流を８ｍＡ、バラストコンデンサ１３＝２２ｐＦ、トランス１２への入力電圧を３０Ｖｒｍｓ、トランス１２からの出力電圧を１４５０Ｖｒｍｓとして（設計１）放電ランプを周波数１００Ｈｚで点滅調光点灯させた時には、トランス１２に磁気飽和が発生した。
【００２１】
また（設計１）において、放電ランプの代わりに、等価な抵抗を接続すると、トランスの磁気飽和は発生しなかった。
このことから、昇圧トランスの磁気飽和は放電ランプに起因していることがわかる。
図４は、低域除去フィルタ１４にＤＣカットキャパシタ１５を用いた場合の回路の概要を示す図である。
【００２２】
以下の３例は、低域除去フィルタ１４にＤＣカットキャパシタ１５を用いた場合の設計値を示す。
電源ユニット１１における高周波点灯周波数ｆ１を５０ｋＨｚ、トランス１２の昇圧比を５０、ランプ定格電圧を１０００Ｖ、ランプ定格電流を８ｍＡ、バラストコンデンサ１３＝２２ｐＦ、ＤＣカットキャパシタ１５＝０．１８μＦ、高周波出力電圧を３７Ｖｒｍｓ、トランス１２からのトランス出力電圧を１４５０Ｖｒｍｓとして（設計２）放電ランプを周波数１００Ｈｚで点滅調光点灯させた時には、低周波成分の減衰量を十分に確保でき、トランス１２の磁気飽和が発生しなかった。
【００２３】
また、ＤＣカットキャパシタ１５＝２．２μＦ、高周波出力電圧を３１Ｖｒｍｓ、その他の条件は（設計２）と同様として（設計３）放電ランプを周波数１００Ｈｚで点滅調光点灯させた時には、低周波成分の減衰量が不十分で、トランス１２の磁気飽和が発生した。
また、バラストコンデンサ１３＝４７ｐＦ、ＤＣカットキャパシタ１５＝０．１２μＦ、高周波出力電圧を４１Ｖｒｍｓ、その他の条件は（設計２）と同様として（設計４）放電ランプを周波数１００Ｈｚで点滅調光点灯させた時には、低周波成分の減衰量を十分に確保でき、トランス１２の磁気飽和が発生しなかった。
【００２４】
図５は、横軸に周波数、縦軸にゲインをとり、周波数に対する信号の減衰特性グラフを示した図である。
図５において、Ａの一点破線は従来のように低域除去フィルタ１４を用いない場合の、Ｂの実線は本願の上記構成のようにＤＣカットキャパシタ１５を用いた場合の、それぞれの減衰特性を示す。
【００２５】
Ａにおいては、高周波点灯周波数ｆ１のときに効率よく放電ランプが点灯するように設計されるので、昇圧トランスの出力の範囲内で放電ランプを最大限に安定して点灯させることができるように特性が決定されている。従って高周波点灯周波数ｆ１においては、昇圧トランスの出力の範囲内で安定度の高い点灯ができるが、点滅調光周波数をｆ２においては減衰量が不足しており、トランス飽和や振動が発生しやすくなる。これらを避けるためには大型のコアを用いなければならず、これでは昇圧トランスを小型化できない。
【００２６】
Ｂにおいては、ＤＣカットキャパシタ１５を用いることによって、減衰変化率（グラフの傾き）をＡよりも大きくさせていることになり、Ａの場合には、減衰率はせいぜい−６ｄＢ／ｏｃｔであるのに対して、Ｂの場合においては、減衰率を−６ｄＢ／ｏｃｔよりも大きくできるので、効率的に点滅調光周波数ｆ２を減衰させることができる。
またここでＤＣカットキャパシタ１５は、１μＦ〜０．１μＦ程度が望ましい。
【００２７】
図６は、低域除去フィルタ１４にＬＣハイパスフィルタ１６を用いた場合の回路の概要を示す図である。
ＬＣハイパスフィルタ１６は、コンデンサ１７とコイル１８とからなる。
以下の１例は、低域除去フィルタ１４にＬＣハイパスフィルタ１６を用いた場合の設計値を示す。
【００２８】
電源ユニット１１における高周波点灯周波数ｆ１を５０ｋＨｚ、トランス１２の昇圧比を５０、ランプ定格電圧を１０００Ｖ、ランプ定格電流を８ｍＡ、バラストコンデンサ１３＝２２ｐＦ、ＬＣハイパスフィルタ１６の遮断周波数を２２ｋＨｚ（例えば、コンデンサ１７＝０．１μＦ、コイル１８＝５００μＨ）、入力電圧を３１Ｖｒｍｓ、トランス１２のドランス出力電圧を１４５０Ｖｒｍｓとして放電ランプを周波数１００Ｈｚで点滅調光点灯させた時（設計５）には、低周波成分の減衰量を十分に確保でき、トランス１２の磁気飽和が発生しなかった。
【００２９】
設計５においては、遮断周波数を、高周波点灯周波数ｆ１以下、点滅調光周波数ｆ２以上とすることにより、高周波点灯周波数ｆ１をあまり減衰させないようにしつつ、点滅調光周波数ｆ２において必要とする減衰量が得られるようにしている。
図７は、横軸に周波数、縦軸にゲインをとり、周波数に対する信号の減衰特性グラフを示した図である。
【００３０】
図７において、Ａの二点破線は従来のように低域除去フィルタ１４を用いない場合の、Ｃの実線は本願の上記構成のようにＬＣハイパスフィルタ１６を用いた場合の、それぞれの減衰特性を示す。
Ａは、図５の場合と同じである。
Ｃにおいては、ＬＣハイパスフィルタ１６を用い、遮断周波数を、高周波点灯周波数ｆ１以下、点滅調光周波数ｆ２以上とすることによって、高周波点灯周波数ｆ１以下において減衰変化率をＡより大きくさせ、効率的に点滅調光周波数ｆ２を減衰させることができるだけでなく、入力電圧を小さくすることができる。
【００３１】
このように、設計５では高周波点灯周波数ｆ１の減衰量を小さくできるので、設計２や設計４に比べて入力電圧を大きくしなくてよくなり、またその分、トランス昇圧比を必要としないため、トランス設計がしやすく小型化が容易である。
なお、低域除去フィルタ１４は、ＤＣカットキャパシタやＬＣハイパスフィルタだけでなく、高周波点灯周波数ｆ１近傍を通過領域とする特性を備えれば何でもよく、例えばＬＣバンドパスフィルタであってもよい。
［変形例１］
＜概要＞
本発明の変形例１は、放電ランプを点滅調光点灯させる点灯装置において、インバータ点灯用の周波数成分を通過させ、調光用の周波数成分は遮断する低域除去フィルタを、昇圧トランスの２次側と放電ランプとの間の電流経路中に接続することにより、放電ランプから昇圧トランスへの電流の直流成分及び低周波成分の流入を抑制し、点灯時間の経過とともに生じる昇圧トランスの磁気飽和を抑制することによって、トランス効率を向上させ、トランスの小型化を可能にするものである。
【００３２】
＜構成＞
本発明の変形例１は、実施の形態１における低域除去フィルタ１４の代わりに低域除去フィルタ２０を備える点のみが異なり、他の構成要素は同一であるので、同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
図８は、本発明の変形例１における点灯装置１０の回路の概要を示す図である。
【００３３】
図８に示すように、本発明の変形例１における点灯装置１０は、電源ユニット１１、トランス１２、バラストコンデンサ１３、低域除去フィルタ２０とを含む。ここで図８には放電ランプ１９も記載している。
低域除去フィルタ２０は、トランス１２の２次側と放電ランプ１９との間の電流経路中に接続され、基本的に高周波点灯周波数ｆ１を通過領域とし、点滅調光周波数ｆ２を除去領域とする特性を備える。
【００３４】
低域除去フィルタ２０は、Ｔ型やπ型のハイパスフィルタが有効である。
なお、変形例１においては、バラストにコンデンサを用いているが、コイルであってもよい。
＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施の形態１及び変形例１によれば、点滅調光点灯時におけるランプ電流の直流成分及び低周波成分を低域除去フィルタが除去することにより、点灯時間の経過とともに生じる昇圧トランスの磁気飽和を抑制することができるので、トランス効率が向上する。
【００３５】
従って、トランス鉄芯に磁気抵抗の低いギャップなしのトロイダル型コアを使用することができるので、トランス効率を落とさずにトランスを小型化でき、さらには、トランス出力波形歪が低減し点灯状態が安定するという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、あらゆる放電ランプの点灯装置に広く適用することができ、特に液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて有効である。本発明によって、トランス効率を落とすことなくトランス鉄芯の小型化を可能にし、電源ユニットを小型化することができるので、液晶表示装置を小型化することができ、その産業的利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における点灯装置１０の回路の概要を示す図である。
【図３】点滅調光点灯時のランプ電流を示す図である。
【図４】低域除去フィルタ１４にＤＣカットキャパシタ１５を用いた場合の回路の概要を示す図である。
【図５】横軸に周波数、縦軸にゲインをとり、周波数に対する信号の減衰特性グラフを示した図である。
【図６】低域除去フィルタ１４にＬＣハイパスフィルタ１６を用いた場合の回路の概要を示す図である。
【図７】横軸に周波数、縦軸にゲインをとり、周波数に対する信号の減衰特性グラフを示した図である。
【図８】本発明の変形例１における点灯装置１０の回路の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    点灯装置
１１    電源ユニット
１２    トランス
１３    バラストコンデンサ
１４    低域除去フィルタ
１５    ＤＣカットキャパシタ
１６    ＬＣハイパスフィルタ
１７    コンデンサ
１８    コイル
１９    放電ランプ
２０    低域除去フィルタ
１００    液晶表示装置
１０１    液晶画面ユニット
１０２    バックライトユニット
【図１】
2008192318.tif 000003
【図２】
2008192318.tif 000004
【図３】
2008192318.tif 000005
【図４】
2008192318.tif 000006
【図５】
2008192318.tif 000007
【図６】
2008192318.tif 000008
【図７】
2008192318.tif 000009
【図８】
2008192318.tif 000010