(57)【要約】【課題】フォトカプラで得られた情報を効果的に用いて適切な制御を行うことができる冷陰極放電管による照明装置を提供する。【解決手段】この冷陰極放電管６が取り付けられた出力側回路に、フォトカプラ７の入力側であるＬＥＤ８が介装されている。これによって、冷陰極放電管６を含む出力側回路について入力側回路に対する浮動状態を維持しつつ、圧電トランス１の出力側回路における冷陰極放電管６への電気情報を検出する。【選択図】  図１
2004296187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の入力側電極と一対の出力側電極とが電気的に分離された圧電トランスと、前記入力側電極を含む入力側回路に対して電気的浮動状態にある前記出力側電極を含む出力側回路に取り付けられる少なくとも１本の冷陰極放電管とを具備し、前記冷陰極放電管を点灯駆動する照明装置であって、
前記出力側回路に入力側が介装されるフォトカプラと、
前記フォトカプラの出力側に接続されたフィルタ回路とを具備し、
前記フォトカプラから得られた電気情報を前記フィルタ回路を介して前記入力側回路へフィードバックすることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記圧電トランスの前記一対の出力側電極のそれぞれから交流電圧が出力され、前記交流電圧のそれぞれは、略同振幅で互いに逆位相の交流電圧であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記冷陰極放電管は、複数本あり、前記出力側回路に直列接続されることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】
前記フィルタ回路は、ローパスフィルタを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記フィルタ回路は、アクティブフィルタを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力側に冷陰極放電管が浮動状態で取り付けられる冷陰極放電管による照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電トランスを用いた冷陰極放電管による照明装置は、近年、携帯機器、ノートパソコン等の液晶バックライト用冷陰極管等の放電管を点灯させるために多く用いられている。図５は従来の冷陰極放電管による照明装置を示す概略図である。図５の冷陰極放電管による照明装置においては、抵抗２４が冷陰極放電管６と同じ圧電トランス２２の出力側２３に介装されており、この抵抗２４から検出される電流値に基づいて冷陰極放電管６の輝度を一定とすべく圧電トランス２２を制御していた。
【０００３】
最近では、液晶表示装置の大型化により冷陰極放電管６を複数個接続する場合も多くなり、より高電圧で点灯させることが必要となる傾向がある。冷陰極放電管の点灯開始電圧は、１３００Ｖ程度と高電圧であり、複数の冷陰極放電管を直列に接続すると当該冷陰極放電管の数だけ掛け合わされた点灯開始電圧が必要となる。このことは、圧電トランスの大型化や発光効率および信頼性の低下を招き、好ましくない。
【０００４】
これを解決するための構成として、冷陰極放電管を複数接続する場合、略同振幅で１８０°位相の異なる（逆位相の）電圧を圧電トランスの２つある出力側電極からそれぞれ出力することにより、点灯開始電圧を低減し信頼性を高くする構成が公知となっている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、冷陰極放電管の発光効率を高くするためには、できる限り高い点灯駆動周波数で点灯させることが望ましいが、高周波電圧で点灯させるとなると、冷陰極放電管への配線に伴う分布容量が無視できなくなる。すなわち、高周波電圧で点灯させる場合、前記分布容量は、実装後にその付近に人の手が近づいたり、金属物が近づくことにより変動するとともに、接地されている圧電トランスの入力側から見れば負荷として機能するため、所定の管電流供給のために多くのエネルギーが必要となる等好ましくない。また、冷陰極放電管を複数接続する場合、分布容量の問題はより顕著となり得る。
【０００６】
これを解決するための構成として、圧電トランスの出力側を電気的に浮動（フローティング）状態とする構成が公知となっている（特許文献２参照）。
【０００７】
特許文献２のように、圧電トランスの出力側を入力側の接地に対して電気的に浮いた状態とすることにより、圧電トランスの出力側における冷陰極放電管への配線が分布容量として圧電トランスの入力側に作用することを阻止することができる。
【０００８】
特許文献２の構成においては、圧電トランスの入力側（入力側回路）と出力側（出力側回路）とで共通の基準電圧を持つことができない（圧電トランスの出力側を接地してしまうと、浮動状態を保てない）ため、フォトカプラを用い、冷陰極放電管を流れる電流を検出し、圧電トランスの入力側にフィードバックすることとしている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２０３６８９号公報
【特許文献２】
特許第３２６９９５３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２の冷陰極放電管による照明装置においては、単にフォトカプラを使用することを開示するに留まるものであって、フォトカプラで得られる情報（電流値）を用いてどのような制御を行うかは明確ではなかった。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、フォトカプラで得られた情報を効果的に用いて適切な制御を行うことができる冷陰極放電管による照明装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る照明装置は、一対の入力側電極と一対の出力側電極とが電気的に分離された圧電トランスと、前記入力側電極を含む入力側回路に対して電気的浮動状態にある前記出力側電極を含む出力側回路に取り付けられる少なくとも１本の冷陰極放電管とを具備し、前記冷陰極放電管を点灯駆動する照明装置であって、前記出力側回路に入力側が介装されるフォトカプラと、前記フォトカプラの出力側に接続されたフィルタ回路とを具備し、前記フォトカプラから得られた電気情報を前記フィルタ回路を介して前記入力側回路へフィードバックするものである。
【００１３】
本発明に係る照明装置によれば、冷陰極放電管が、圧電トランスの入力側電極を含む入力側回路に対して電気的に浮動（フローティング）状態で圧電トランスの出力側電極を含む出力側回路に介装される。そして、この冷陰極放電管が取り付けられた出力側回路に、フォトカプラの入力側が介装されている。これによって、冷陰極放電管を含む出力側回路について入力側回路に対する浮動状態を維持しつつ、圧電トランスの出力側回路における冷陰極放電管への電気情報を検出する。
【００１４】
さらに、フォトカプラの出力側に設けられたフィルタ回路により、得られた電気情報を整流する。そして整流された電流値を入力側回路へフィードバックし、冷陰極放電管の発光輝度を一定にすべく圧電トランスの電圧を調整する。
【００１５】
このように、フォトカプラの出力側にフィルタ回路を設けることにより、検出した電気情報を平滑化し、平滑化した電気情報に基づいて圧電トランスの入力側へフィードバックすることができるため、圧電トランスの電圧調整を誤差を抑えて適正かつ緩やかに行うことができる。したがって、フォトカプラで得られた情報を効果的に用いて適切な制御を行うことができ、より発光輝度一定でちらつきのない冷陰極放電管の発光を達成することができる。
【００１６】
好ましくは、前記圧電トランスの前記一対の出力側電極のそれぞれから交流電圧が出力され、前記交流電圧のそれぞれは、略同振幅で互いに逆位相の交流電圧であるように構成される。
【００１７】
この場合、圧電トランスの出力側電極の一方から所定の交流電圧が印加されるとともに、出力側電極の他方から前記交流電圧と略同振幅で１８０°位相の異なる（逆位相の）電圧が印加される。互いに逆位相となる交流電圧を印加することによって、冷陰極放電管の両端の電位差を圧電トランスで出力される交流電圧の２倍にすることができ、点灯開始電圧および点灯維持電圧を低電圧化することができる。
【００１８】
好ましくは、前記冷陰極放電管は、複数本あり、前記出力側回路に直列接続されるように構成される。
【００１９】
特に、前記圧電トランスから出力される前記交流電圧のそれぞれが略同振幅で互いに逆位相の交流電圧である場合、点灯開始電圧を２分の１に低減することができるため、効果的である。
【００２０】
好ましくは、前記フィルタ回路は、ローパスフィルタを含むように構成される。
【００２１】
この場合、ローパスフィルタは、フォトカプラにおいて検出された電流成分のうち、冷陰極放電管を流れる管電流の脈動成分を平滑化し、位相制御回路における電流検出のサンプリングを容易にする。これにより、実際の発光輝度の変動により近い電流情報をフィードバックすることができる。
【００２２】
好ましくは、前記フィルタ回路は、アクティブフィルタを含むように構成される。
【００２３】
この場合、アクティブフィルタは、フォトカプラにおいて検出された電流成分のうち、冷陰極放電管を流れる管電流に含まれる駆動回路のスイッチングノイズを低減させる。これにより、実際の発光輝度の変動により近い電流情報をフィードバックすることができる。
【００２４】
特に、ローパスフィルタを通過させた後にアクティブフィルタを通過させる構成にすると、ローパスフィルタで管電流の脈動が平滑化された後、アクティブフィルタで駆動回路のスイッチングノイズを低減することができるため、より好適な電流情報をフィードバックすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。まず、第１実施形態について説明する。図１は本発明に係る第１実施形態における冷陰極放電管による照明装置の概略図である。
【００２６】
本実施の形態における照明装置は、図１に示すように、電圧信号を発振する発振回路１１と、前記発振回路１１からの電圧信号を制御する位相制御回路１２と、前記位相制御回路１２に基づいて電圧を印加する駆動回路１３と、入力側電極２，３と出力側電極４，５とが電気的に浮動し、前記駆動回路１３からの電圧を昇圧して出力する圧電トランス１と、前記圧電トランス１の入力側電極２，３を含む入力側回路に対して電気的浮動状態にある出力側電極４，５を含む出力側回路に介装され、前記昇圧された電圧により点灯する冷陰極放電管６とを具備している。
【００２７】
そして、これを制御するための回路は、前記出力側回路に入力側であるＬＥＤ８が介装されるフォトカプラ７と、前記フォトカプラ７の出力側であるフォトトランジスタ９に接続されたフィルタ回路１０とを具備し、前記フォトカプラ７から得られた電気情報を前記フィルタ回路１０を介して前記入力側回路へフィードバックするものである。
【００２８】
本実施形態の照明装置によれば、冷陰極放電管６が、圧電トランス１の入力側電極２，３を含む入力側回路に対して電気的に浮動（フローティング）状態で圧電トランス１の出力側電極４，５を含む出力側回路に介装される。そして、この冷陰極放電管６が取り付けられた出力側回路に、フォトカプラ７の入力側であるＬＥＤ８が介装されている。
【００２９】
フォトカプラ７は、入力側がＬＥＤ８、出力側がフォトトランジスタ９により構成される。当該入力側のＬＥＤ８には、交流電圧が印加される。また、本実施形態においては、フォトカプラ７の入力側であるＬＥＤ８と逆並列にダイオード１４を接続しているため、逆耐圧の低いＬＥＤ８でも使用可能である。この構成においてフォトカプラ７の入力側であるＬＥＤ８は、冷陰極放電管６の管電流の規模に応じた光量を発し、入力側であるＬＥＤ８と電気的に分離されたフォトカプラ７の出力側であるフォトトランジスタ９へ光出力を伝える。出力側であるフォトトランジスタ９は、入力側であるＬＥＤ８からの光出力に応じた交流半波出力を出力する。
【００３０】
これによって、冷陰極放電管６を含む出力側回路について入力側回路に対する浮動状態を維持しつつ、圧電トランス１の出力側回路における冷陰極放電管６への電気情報（電流情報）を検出する。
【００３１】
ここで、本実施形態においては、フォトカプラ７の入力側であるＬＥＤ８と逆並列にダイオード１４を接続しているが、これに代えて、ＬＥＤ８と逆並列に同様のＬＥＤを接続し、当該ＬＥＤおよび既存のＬＥＤ８でフォトカプラ７の入力側を構成することも可能である。これにより、圧電トランス１の出力側回路におけるいずれの位相成分も検知することができるため、フォトカプラ７の出力側であるフォトトランジスタ９において検出される電流が交流全波出力として出力可能となる。
【００３２】
さらに、フォトカプラ７の出力側であるフォトトランジスタ９に接続されたフィルタ回路１０により、得られた電気情報（電流情報）を整流する（電圧情報として出力する）。そして整流された電圧値を帰還電圧として入力側回路へフィードバックする。すなわち、冷陰極放電管６の発光輝度を一定にすべくフィルタ回路１０の出力に基づいて位相制御回路１２の制御電圧を変更し、駆動回路１３に伝達することにより、圧電トランス１の電圧を調整する。
【００３３】
このように、フォトカプラ７の出力側であるフォトトランジスタ９にフィルタ回路１０を接続することにより、検出した電気情報を平滑化し、平滑化した電気情報に基づいて圧電トランス１の入力側へフィードバックすることができるため、圧電トランス１の電圧調整を誤差を抑えて適正かつ緩やかに行うことができる。したがって、フォトカプラ７で得られた電気情報を効果的に用いて適切な制御を行うことができ、より発光輝度一定でちらつきのない冷陰極放電管の発光を達成することができる。
【００３４】
次に、第２実施形態について説明する。図２は本発明に係る第２実施形態における冷陰極放電管による照明装置の概略図である。図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
本実施形態においては、前記冷陰極放電管６は、複数本（２本）あり、前記出力側回路に直列接続されるように構成される。そして、前記圧電トランス１の前記一対の出力側電極４，５のそれぞれから交流電圧が出力され、前記交流電圧のそれぞれは、略同振幅で互いに逆位相の交流電圧であるように構成される。
【００３６】
この場合、圧電トランス１の一方の出力側電極４から所定の交流電圧が印加されるとともに、他方の出力側電極５から前記交流電圧と略同振幅で１８０°位相の異なる（逆位相の）電圧が印加される。互いに逆位相となる交流電圧を印加することによって、冷陰極放電管６の両端の電位差を圧電トランス１で出力される交流電圧の２倍にすることができ、点灯開始電圧および維持電圧を低電圧化することができる。
【００３７】
特に、２本の冷陰極放電管６を直列接続した場合にあっては、従来、冷陰極放電管６を１本接続した場合に比して２倍の点灯開始電圧を必要としていたが、本構成においては、１本分の点灯開始電圧で直列接続された２本の冷陰極放電管を点灯させることができるため、効果的である。
【００３８】
ここで、以上に述べた第１および第２実施形態におけるフィルタ回路１０のより具体的な構成について説明する。図３は本発明におけるフィルタ回路の一実現例を示す回路図である。本実施形態における前記フィルタ回路１０は、図３に示すように、フォトカプラ７において出力される電流情報を電圧情報に変換する抵抗１６、ローパスフィルタ１７およびアクティブフィルタ１８を含むように構成される。
【００３９】
まず、各フィルタに入力するためにフォトカプラ７において検出された電流情報を抵抗１６において電圧情報に変換する。
【００４０】
ローパスフィルタ１７は、抵抗およびコンデンサで構成される一般的なローパスフィルタであり、抵抗１６において変換された電圧成分のうち、冷陰極放電管６を流れる管電流の脈動成分を平滑化し、位相制御回路１２における検出電圧のサンプリングを容易にする。
【００４１】
このような脈動成分は、冷陰極放電管６の発光輝度の変化に依存するものとしては、本質的なものではないため、脈動成分を含めたまま圧電トランス１の入力側へフィードバックすると、過剰な制御を行ってしまい、逆にちらつきを生じる原因ともなり得るため好ましくない。したがって、ローパスフィルタ１７によってこのような脈動成分を平滑化することにより、実際の発光輝度の変動により近い電気情報をフィードバックすることができる。
【００４２】
また、アクティブフィルタ１８は、演算増幅器等を用い、当該アクティブフィルタ１８の入力における電圧に対し、この電圧と逆位相の電圧を能動的に発生させ、系統に印加することで、入力電圧を抑制するものである。これによって、フォトカプラ７において検出され、抵抗１６で変換された電圧成分のうち、冷陰極放電管６を流れる管電流に含まれる駆動回路１３のスイッチングノイズを低減させる。
【００４３】
駆動回路１３は、位相制御回路１２に基づいて圧電トランス１を駆動するためのスイッチングを行っている。このスイッチング動作によるノイズが圧電トランス１の出力側回路にも伝達されてしまうため、フォトカプラ７は、電流検出の際に駆動回路１３のスイッチングノイズも含めて検出してしまう。スイッチングノイズもまた冷陰極放電管６の発光輝度の変化に依存するものとしては、本質的なものではないため、好ましくない。したがって、ローパスフィルタ１７によってこのような脈動成分を平滑化することにより、実際の発光輝度の変動により近い電流情報をフィードバックすることができる。
【００４４】
本実施形態においては、図３に示すように、ローパスフィルタ１７の後にアクティブフィルタ１８を通過させる構成としている。図４は図３のフィルタ回路の効果を示す図である。図４（ａ）はフォトカプラ７の出力側における信号電圧を示し、図４（ｂ）はアクティブフィルタ１８通過後の信号電圧を示すものである。図４における信号電圧は、いずれも図３に示されるグランド１５で接地された基準電圧からの電圧値として計測している。図４（ａ）に示すように、フォトカプラ７の出力側においては、脈動成分に加えて高周波のノイズも発生している。図３に示すような複数のフィルタ回路１０を用いることにより、ローパスフィルタ１７で管電流の脈動が平滑化された後、アクティブフィルタ１８で駆動回路７のスイッチングノイズを低減することができるため、図４（ｂ）に示すような平滑化された、より好適な電気情報をフィードバックすることができる。
【００４５】
また、図３においては、前記ローパスフィルタ１７に選択的に接続可能な抵抗素子２０より構成される調光選択回路１９をさらに含むように構成される。これによって、調光可能な冷陰極放電管６による照明装置を実現することができる。
【００４６】
なお、図３における調光選択回路１９は、３つの抵抗素子２０を用い、機械的なスイッチ２１を切り替えるように構成されているが、アナログスイッチ等の電子的なスイッチとすることも可能である。また、３つの抵抗素子２０は、すべて等しい抵抗値を有していてもよく、この場合は、複数のスイッチ２１のうち１つまたは複数のスイッチを同時にオンする（例えば、３つのスイッチのうち１つまたは２つまたは３つすべてをオンする）等により段階的な調光が可能である。また、３つの抵抗素子２０をすべて異なる抵抗値とする場合は、複数のスイッチ２１のうちいずれか１つをオンすることにより、オン状態になった抵抗素子２０の抵抗値の逆比で明るくなる調光特性を実現することができる。さらに、可変抵抗を用いることにより連続的な調光特性を実現する構成とすることもできる。また、調光選択回路１９は、アクティブフィルタ１８の出力側に接続してもよいし、調光選択回路１９の代わりに、アクティブフィルタ１８の出力側に公知のポテンショメータを設けることによっても調光可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る照明装置によれば、フォトカプラの出力側にフィルタ回路を設けることにより、検出した電気情報を平滑化し、平滑化した電気情報に基づいて圧電トランスの入力側へフィードバックすることができるため、圧電トランスの電圧調整を誤差を抑えて適正かつ緩やかに行うことができる。したがって、フォトカプラで得られた電気情報を効果的に用いて適切な制御を行うことができ、より発光輝度一定でちらつきのない冷陰極放電管の発光を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態における冷陰極放電管による照明装置の概略図
【図２】本発明に係る第２実施形態における冷陰極放電管による照明装置の概略図
【図３】本発明におけるフィルタ回路の一実現例を示す回路図
【図４】図３のフィルタ回路の効果を示す図
【図５】従来の冷陰極放電管による照明装置を示す概略図
【符号の説明】
１  圧電トランス
２，３  入力側電極
４，５  出力側電極
６  冷陰極放電管
７  フォトカプラ
８  ＬＥＤ
９  フォトトランジスタ
１０  フィルタ回路
１７  ローパスフィルタ
１８  アクティブフィルタ
【図１】
2004296187.tif 000003
【図２】
2004296187.tif 000004
【図３】
2004296187.tif 000005
【図４】
2004296187.tif 000006
【図５】
2004296187.tif 000007