(57)【要約】【課題】  放電管点灯装置において、アーク放電の発生を確実に検出して、アーク放電発生時における発熱や発火を確実に防止することのできる技術を提供する。【解決手段】  放電管１１には、インバータ回路１９が発生する交流電圧がバラスト１２を通じて供給される。アークノイズ検出部１７にアーク放電の発生時に放出されるノイズを検出するタイミングが通知されると、アークノイズ検出部１７は、通知されたタイミングで、このノイズ検出を行い。このノイズが連続して検出されると、保護回路１８が放電管１１に対する電圧供給を遮断する。【選択図】  図２
2007188659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を発生するインバータ回路の高圧側に接続され、前記交流電圧が供給されると点灯する放電管と、アーク放電発生時に発せられるノイズに含まれる周波数成分を含む放電ノイズを検出する検出手段と、前記放電ノイズが前記検出手段によって周期的に連続して検出されるとき前記放電管に対する前記交流電圧の供給を遮断する遮断手段と、を備えることを特徴とする放電管点灯装置。
【請求項２】
前記遮断手段が前記交流電圧の周波数に基づいて、前記放電管に対する前記交流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする、請求項１に記載の放電管点灯装置。
【請求項３】
前記遮断手段が、さらに、前記放電管の発する光がＰＷＭ調光されるときに発生するパルス電圧の周波数に基づいて、前記放電管に対する前記交流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする、請求項２に記載の放電管点灯装置。
【請求項４】
前記遮断手段が前記交流電圧の位相に基づいて、前記放電管に対する前記交流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする、請求項１に記載の放電管点灯装置。
【請求項５】
前記遮断手段が、さらに、前記放電管の発する光がＰＷＭ調光されるときに発生するパルス電圧の位相に基づいて、前記放電管に対する前記交流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする、請求項４に記載の放電管点灯装置。
【請求項６】
前記検出手段が、前記放電管の発する光がＰＷＭ調光されるとき、前記放電管にパルス電圧が印加されているときに、放電ノイズを検出することを特徴とする、請求項３または請求項５のいずれかに記載の放電管点灯装置。
【請求項７】
前記検出手段が、アーク放電発生時に発せられるノイズに含まれる複数の周波数成分を含む放電ノイズを検出する、ことを特徴とする、請求項１に記載の放電管点灯装置。
【請求項８】
前記検出手段が液晶ディスプレイ装置における前記放電ノイズを検出する、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の放電管点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波インバータ回路を用いて冷陰極管などを点灯する放電管点灯装置に関し、特に、液晶デバイスなどに利用される複数の冷陰極間を点灯させる放電管点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光管は、電極の構成により、熱陰極管と冷陰極官とに大別される。これらの陰極管のうち、冷陰極管（ＣＣＦＬ）は、電極が、高電圧の印加により多数の電子を放出する物質で構成されている。冷陰極管の電極は、熱陰極管とは異なり、熱電子放出用のフィラメントを含んでいないため、冷陰極管は熱陰極管に比べて、管径が極めて小さい点、長寿命である点、及び消費電力が小さい点で有利である。
【０００３】
このような利点を有することから、冷陰極管は、主に、液晶ディスプレイのバックライト及びＦＡＸ／スキャナの光源等、特に、薄型化（又は小型化）及び省電力化が強く要求される製品に用いられることが多い。
【０００４】
しかしながら、インバータ回路による高圧の放電回路においては、高圧側において断線が発生した場合、断線距離が小さいと、断線した線間でアーク放電が発生する。このような場合に、発生するアーク放電を長時間放置して駆動を続けると、断線した線間の距離が短い場合に、発熱や駆動回路基板の焼損が発生することが問題となっている。
【０００５】
このような問題を解決するための技術として、アーク放電発生の際に駆動回路基板を保護するために、従来、例えば、回路を流れる電流の発振周波数よりも高い放電ノイズ周波数成分を検出して、放電管への電圧供給を遮断する放電管点灯装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
この放電管点灯装置には、上記問題を回避するために、アーク放電に伴い発生する放電ノイズ周波数成分を検出して、アーク放電を検出し、放電管への電圧供給を遮断する保護回路が設けられている。そして、放電ノイズ周波数成分を有するノイズが検出されると、この保護回路が放電管への電圧供給を遮断する。
【特許文献１】特開２００２−１５１２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の放電管点灯装置では、常に、放電ノイズ周波数成分の検出動作が行われており、放電ノイズ周波数成分が検出されると、常に、放電管への電圧供給が遮断される。このため、放電管点灯装置が使用されているとき、放電ノイズ周波数成分を含むノイズが検出されると、常に、放電管に対する電圧供給が遮断される。
【０００８】
ところが、現実には、放電ノイズ周波数成分を含むノイズの発生は、アーク放電の発生に起因するものには限られない。
【０００９】
実際に、従来の放電管点灯装置においては、アーク放電が発生していないにもかかわらず、放電ノイズ周波数成分を含むノイズが検出されると放電管への電圧供給が遮断される。たとえば、テレビの電波など、アーク放電によって生じる放電ノイズ周波数成分を含む電波のノイズが検出される場合でも、従来の放電管点灯装置においては、保護回路が動作し、断線していないにもかかわらず放電管に対する電圧供給が遮断され、放電管の点灯が遮断される。
【００１０】
このように、従来の放電管点灯装置においては、アーク放電発生検出の際に、アーク放電が発生していないにもかかわらず、放電管に対する電圧供給が不必要に遮断され、放電管の点灯が不必要に遮断されることが問題となっていた。
【００１１】
また、放電管において発生するアーク放電は、断線した線間に加えられる電圧が一定の電圧になるときに発生する。このため、放電管に印加される電圧が交流電圧である場合には、一定の周期でアーク放電が発生する。そこで、一度、断線によるアーク放電が発生すると、アーク放電は放電管に交流電圧が印加されている間、周期的に発生する。
【００１２】
従って、単に、一度、放電発生周波数成分を含むノイズが検出されたというだけでは、検出されたノイズがその後周期的に発生するものかどうかの判断ができず、アーク放電の発生を確実に検出することはできないという問題が存在していた。
【００１３】
上記従来の放電管点灯装置が有する問題に鑑み、本発明は、アーク放電の発生を確実に検出でき、放電管点灯装置におけるアーク放電検出動作の際に、放電管に対する不必要な電圧供給遮断を防止することのできる放電管点灯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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、交流電圧を発生するインバータ回路の高圧側に接続され、交流電圧が供給されると点灯する放電管と、アーク放電発生時に発せられるノイズに含まれる周波数成分を含む放電ノイズを検出する検出手段と、放電ノイズが検出手段によって周期的に連続して検出されるとき前記放電管に対する交流電圧の供給を遮断する遮断手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、遮断手段が交流電圧の周波数に基づいて、放電管に対する交流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明は、遮断手段が、さらに、放電管の発する光がＰＷＭ調光されるときに発生するパルス電圧の周波数に基づいて、放電管に対する前記交流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明は、遮断手段が交流電圧の位相に基づいて、放電管に対する交流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明は、遮断手段が、さらに、放電管の発する光がＰＷＭ調光されるときに発生するパルス電圧の位相に基づいて、放電管に対する前記交流電圧の供給を遮断する、ことを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明は、検出手段が、放電管の発する光がＰＷＭ調光されるとき、放電管にパルス電圧が印加されているときに、放電ノイズを検出することを特徴とする、
さらに、本発明は、検出手段が、アーク放電発生時に発せられるノイズに含まれる複数の周波数成分を含む放電ノイズを検出する、ことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明は、検出手段が液晶ディスプレイ装置における放電ノイズを検出する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
これにより、アーク放電の発生を確実に検出でき、アーク放電の発生以外の原因に起因する高周波ノイズを検出することによる放電管への電圧供給の遮断を確実に遮断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１における放電管点灯装置の構成例の概略図である。図１に記載の放電管点灯装置は、主要な構成部分として、放電管１、バラスト２、駆動周波数検波部３、ＰＷＭ周波数検波部４、駆動電圧位相検出部５、ＰＷＭ位相検出部６、アークノイズ検出部７、保護回路８、インバータ回路９を備える。
【００２３】
上記構成の放電管点灯装置により、アーク放電発生時に放出されるノイズに含まれる放電ノイズ周波数成分を有する高周波ノイズの検出を行い、この高周波ノイズが検出されると、インバータ回路９から放電管１への電圧供給は遮断される。
【００２４】
これらの構成部分のうち、放電管１は、バラスト２を通じてインバータ回路９から供給される交流電圧が印加されると点灯する放電管である。バラスト２は、例えば、コンデンサ、コイル等で構成される素子である。放電管１は負性抵抗を有し、バラストにより供給される電圧は安定に保たれる。
【００２５】
駆動周波数検波部３は、アークノイズ検出部７において、上記高周波ノイズが検出されるときに、インバータ回路９が発生する交流電圧の周波数に基づいて、上記高周波ノイズを検出するタイミングを周期的にアークノイズ検出部７に通知する部分である。
【００２６】
ＰＷＭ周波数検波部４は、放電管１が発する光をＰＷＭ調光により調光するとき、ＰＷＭ調光時に発生するパルス電圧の周波数に基づいて、パルス電圧発生時に、アークノイズ検出部７に、上記高周波ノイズを検出するタイミングを通知する部分である。
【００２７】
駆動電圧位相検出部５は、インバータ回路９が発生する駆動電圧の位相を検出し、検出した位相に基づいて、上記高周波ノイズを検出するタイミングを周期的にアークノイズ検出部７に通知する部分である。
【００２８】
ＰＷＭ位相検出部６は、放電管１が発する光をＰＷＭ調光により調光するとき、ＰＷＭ調光時に発生するパルス電圧の位相に基づいて、パルス電圧発生時に、アークノイズ検出部７に、上記高周波ノイズを検出するタイミングを通知する部分である。
【００２９】
アークノイズ検出部７は、上記高周波ノイズを検出する部分である。アークノイズ検出部７は、上記高周波ノイズを検出するタイミングが通知されると、通知されたタイミングで上記高周波ノイズを検出する。
【００３０】
保護回路８は、インバータ回路９から放電管１に対する電圧の供給を制御する部分である。保護回路８は、アークノイズ検出部７が上記高周波ノイズを周期的に連続して検出するときに、インバータ回路９から放電管１への電圧供給を遮断する回路である。
【００３１】
インバータ回路９は、放電管１に供給する電圧を発生する回路である。インバータ回路９としては、例えば、４０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの発振周波数の電圧を放電管１に出力する回路が使用される。インバータ回路９から出力される電圧がバラスト２を通じて放電管１に供給されることにより、放電管１に電圧が供給される。
【００３２】
次に、上記構成を有する放電管点灯装置の具体例を説明する。図２は、本発明の放電管点灯装置の回路構成の一例を示す回路図である。
【００３３】
図２に示す放電管点灯装置は、主要な構成部分として、放電管１１、バラスト１２、駆動周波数検波部１３、ＰＷＭ周波数検波部１４、アークノイズ検出部１７、保護回路１８、インバータ回路１９を備えている。この放電管点灯装置は、インバータ回路１９が発生する交流電圧の周波数に基づいて、アーク放電発生の有無を検出するものである。
【００３４】
放電管１１には、インバータ回路１９が発生する交流電圧がバラスト１２を通じて供給される。アークノイズ検出部１７にアーク放電の発生時に放出されるノイズを検出するタイミングが通知されると、アークノイズ検出部１７は、通知されたタイミングで、ノイズを検出する。
【００３５】
アークノイズ検出部１７は、共振回路１７Ａを有する。この共振回路１７Ａは、アークノイズ検出部１７が検出するノイズにアーク放電発生時に放出されるノイズに含まれる周波数成分のいずれかと同一の周波数成分が含まれると、共振するように設計されている。
【００３６】
アークノイズ検出部１７が検出したノイズに、アーク放電発生時に放出されるノイズに含まれる周波数成分が含まれれば，共振回路１７Ａにおいて共振が発生し、共振回路１７Ａの端子間に電位差が発生する。この電位差により、トランジスタ１７Ｂのソース−ドレイン間が導通する。トランジスタ１７Ｂのソース−ドレイン間が導通することにより、トランジスタ１３Ｂのソース−ドレイン間が導通する。
【００３７】
駆動周波数検波部１３は、共振回路１３Ａを有する。共振回路１３Ａは、インバータ回路１９が発生する交流電圧と同一の周波数で共振するように設計されている。共振回路１３Ａは、トランジスタ１３Ｂのソース−ドレイン間が、インバータ回路１９が発生する交流電圧と同じ周期で導通すると、共振し、両端子間に電圧が発生する。これにより、トランジスタ１３Ｃのソース−ドレイン間が導通する。そして、インバータ１３Ｄを介して、正電圧のパルス信号がマイコン２０に入力される。
【００３８】
マイコン２０は、保護回路１８を有する。この保護回路１８に周期的に連続して正電圧のパルス信号が入力されると、保護回路１８によって、インバータ回路１９から放電管１１への電圧供給が遮断される。
【００３９】
逆に、アークノイズ検出部１７が、ノイズを検出し、検出したノイズ中にアーク放電発生時に放出される周波数成分を有するノイズ成分が含まれなければ，共振回路１７Ａにおいて共振が発生せず、共振回路１７Ａの端子間にトランジスタ１７ＢをＯＮにするバイアス電圧が発生しない。共振回路１７Ａの端子間に電位差が発生しないことから、トランジスタ１７Ｂのゲートにバイアス電圧が供給されず、トランジスタ１７Ｂのソース−ドレイン間は導通しない。トランジスタ１７Ｂのソース−ドレイン間が導通しないことにより、トランジスタ１３Ｂのゲートにバイアス電圧が供給されないので、ソース−ドレイン間は導通しない。
【００４０】
共振回路１３Ａは、トランジスタ１３Ｂのソース−ドレイン間が、インバータ回路１９が発生する交流電圧と同じ周期で導通しないと、共振せず、両端子間にトランジスタ１３ＣをＯＮする所定のバイアス電圧が発生しない。従って、このとき、トランジスタ１３Ｃのソース−ドレイン間は導通しない。そして、インバータ１３Ｄの入力に高レベルであるＨＩＧＨの電圧が供給されインバータ１３Ｄの出力はＬＯＷレベルとなり、インバータ１３Ｄを介して、電圧値がゼロの電圧がマイコン２０に入力される。
【００４１】
マイコン２０は、保護回路１８を有する。この保護回路１８に周期的に連続して正電圧のパルス信号が入力されると、インバータ回路１９から放電管１１への電圧供給が遮断される。このため、検出したノイズ中にアーク放電発生時に放出される周波数成分を有するノイズ成分が含まれなければ、インバータ回路１９から放電管１１への電圧供給は遮断されない。
【００４２】
以上の動作により、アーク放電発生時に放出されるノイズ中に含まれる所定の周波数成分を有するノイズ成分が検出され、一定周期で行なわれるノイズの検出動作において、連続してアーク放電発生時に放出されるノイズ中に含まれる周波数成分を有するノイズ成分が検出されるときに、放電管１１に対する交流電圧の供給は遮断される。
【００４３】
次に、放電管１１から発せられる光をＰＷＭ調光により調光する場合について説明する。
【００４４】
ＰＷＭ調光においては、放電管１１に対するパルス電圧の印加間隔を調整することにより、放電管１１の発光量が調整される。したがって、放電管１１にパルス電圧が印加されていないときには、そもそも、アーク放電は発生することはない。このため、ＰＷＭ調光時においては、マイコン２０にＰＷＭ周波数検波部１４を設け、このＰＷＭ周波数検波部１４により、放電管１１に対するパルス電圧印加の有無を検出し、放電管１１に対してパルス電圧が印加されている時にのみノイズを検出する構成としてもよい。
【００４５】
さらに、アーク放電発生時における放出されるノイズ検出の際に、アーク放電発生時に放出されるノイズに含まれる周波数成分のうち、複数の周波数成分に基づいて、アーク放電発生を検出する構成としてもよい。本実施形態１においては、スイッチ１７Ｃを切り替えることにより、複数の周波数成分を検出できる。
【００４６】
また、この放電管点灯装置は、液晶ディスプレイ装置におけるアーク放電発生の検出に用いることができる。
（実施形態２）
上記構成を有する放電管点灯装置により、インバータ回路９が発生する交流電圧の位相に基づきアーク放電の発生を検出する場合の具体例を説明する。図３は、本発明の放電管点灯装置の回路構成の一例を示す回路図である。
【００４７】
図３に示す放電管点灯装置は、主要な構成部分として、放電管２１、バラスト２２、駆動位相検出部２５、ＰＷＭ位相検出部２６、アークノイズ検出部２７、保護回路２８、インバータ回路２９を備えている。
【００４８】
放電管２１、バラスト２２、アークノイズ検出部２７、保護回路２８、インバータ回路２９については、それぞれ、放電管１１、バラスト１２、アークノイズ検出部１７、保護回路１８、インバータ回路１９と同一構成であるため、説明を省略する。
【００４９】
駆動位相検出部２５は、アークノイズ検出部２７がアーク放電発生時に放出される周波数成分を有するノイズを検出すると、インバータ回路２９が発生する交流電圧の位相から、アークノイズ検出部２７がノイズを検出するタイミングを特定し、アークノイズ検出部２７にノイズ検出するタイミングを通知する。
【００５０】
以下、駆動位相検出部２５における動作を図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
図４は、フリップフロップを有する集積回路２５Ａにおける入出力波形およびマイコン３０に入力する入力電圧の電圧波形を示す図面である。集積回路２５Ａとしては、例えば、製品記号がＴＣ７４ＡＣ７４ＦＴの東芝製ＩＣを用いることができる。
【００５２】
図４（ａ）は、インバータ回路２９が発生する交流電圧の波形である。この交流電圧を生じさせる電圧がインバータ回路２９から駆動位相検出部２５に送出される（図４（ｂ））。この電圧がＮＡＮＤ回路等を通じて、集積回路２５Ａの端子Ｓから入力される。端子Ｓから入力される電圧の波形を図４（ｃ）に示す。
【００５３】
図４（ｃ）に示すように、集積回路２５Ａの端子Ｓから入力される電圧がハイレベルにある時間間隔がインバータ回路２９が発生する電圧の１周期に対応し、この間において、アーク放電の検出時点を特定することにより、インバータ回路２９が発生する電圧の位相により、アーク放電の発生を周期的に検出する。
【００５４】
アーク放電検出部２７が、アーク放電発生時に放出されるノイズに含まれる周波数成分が含まれるノイズを検出すると、図４（ｄ）に示すパルス電圧が端子Ｃから入力される。
【００５５】
図４（ｅ）に示すように、端子Ｑからの出力電圧は、端子Ｓから入力される電圧がハイからローに変化するとき、ローからハイに変化する。次に、端子Ｃから入力される電圧がローからハイに変化すると、端子Ｑから出力される電圧はハイからローに変化する。さらに、端子Ｑから出力される電圧は、回路２５Ｂにおいて平均化される。
【００５６】
アーク放電の際に発生するノイズに含まれる周波数成分を含むノイズが検出されるときにも、そのノイズの発生が周期的でなく、単発的に発生する場合には、端子Ｓから入力される電圧がハイからローに変化するときに、端子Ｑから出力される電圧がローに変化する時間帯が狭くなり、回路２５Ｂにおいて、平均化される電圧は比較的高い電圧値を示すことになる。
【００５７】
逆に、アーク放電の発生時においては、アーク放電は、一般的に、印加される電圧がゼロとなる時点から最初に極値をとる時点との間で発生することが知られていることから、端子Ｑから出力される電圧が、インバータ回路２９の発生する電圧がゼロとなる時点からアーク放電発生までの時間間隔は比較的短く、端子Ｑから出力される平均化された電圧も比較的低い電圧値となる。本実施形態２で実施した結果を図４（ｆ）に示す。
【００５８】
このため、アーク放電発生時に放出されるノイズに含まれる周波数成分を含むノイズが検出されても、この平均化された電圧により、アーク放電により発生したノイズか、もしくは他に起因するノイズかの判別をすれば、確実にアーク放電の発生を検出することができる。
【００５９】
続いて、保護回路２８において、この平均化された電圧値が一定値以上か否かにより、放電管２１に対する電圧供給を遮断する。
【００６０】
次に、放電管１１から発せられる光をＰＷＭ調光により調光する場合について説明する。
【００６１】
ＰＷＭ調光においては、放電管１１に対するパルス電圧の印加間隔を調整することにより、放電管１１の発光量が調整される。したがって、放電管１１に電圧が印加されていないときには、そもそも、アーク放電は発生することはない。このため、ＰＷＭ調光時においては、マイコン２０にＰＷＭ位相検波部１４を設け、このＰＷＭ位相検波部１４により、放電管１１に対してパルス電圧が印加されている時間をパルス電圧の位相により検出し、放電管１１に対してパルス電圧が印加されている時にのみノイズを検出し、パルス電圧が印加される時間における端子Ｑからの出力電圧を平均化する構成としてもよい。
【００６２】
さらに、アーク放電発生時における放出されるノイズ検出の際に、アーク放電発生時に放出されるノイズに含まれる周波数成分のうち、複数の周波数成分に基づいて、アーク放電発生の有無を検出する構成としてもよい。本実施形態２においては、スイッチ２７Ｃ，スイッチ２７Ｄを切り替えることにより、複数の周波数成分を検出できる。
【００６３】
また、この放電管点灯装置は、液晶ディスプレイ装置におけるアーク放電発生の検出に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明による放電管点灯装置は、例えば、液晶ディスプレイにバックライト駆動装置として搭載されることにより、上記の通り、放電管における断線等で生じるアーク放電による発熱や基板損傷を確実に防止することができる。また、アーク放電に起因しないノイズを検出することによる放電管に対する電圧供給の遮断を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態１における放電管点灯装置の構成例の概略図
【図２】本発明の実施形態１における放電管点灯装置の詳細構成例を示す回路図
【図３】本発明の実施形態２における放電管点灯装置の詳細構成例を示す回路図
【図４】本発明の実施形態２における放電管点灯装置の動作例を示す図
【符号の説明】
【００６６】
１、１１、２１ 放電管
２、１２、２２ バラスト
３、１３ 駆動電圧周波数検波部
４、１４ ＰＷＭ周波数検波部
５、２５ 駆動電圧位相検出部
６、２６ ＰＷＭ位相検出部
７、１７、２７ アークノイズ検出部
８、１８、２８ 保護回路
９、１９、２９ インバータ回路
１３Ａ、１７Ａ  共振回路
１３Ｂ、１３Ｃ、１７Ｂ  トランジスタ
１３Ｄ  インバータ
１７Ｃ、２７Ｃ、２７Ｄ  スイッチ
２０、３０  マイコン
２５Ａ  集積回路
２５Ｂ  回路
【図１】
2007188659.tif 000003
【図２】
2007188659.tif 000004
【図３】
2007188659.tif 000005
【図４】
2007188659.tif 000006