(57)【要約】【課題】少ない回路部品で複数の放電灯を順次点灯あるいは順次調光させることが可能な放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】放電灯が接続される負荷回路Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を複数個直列に接続し、各負荷回路Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の両端を直流電源Ｖｄｃの正極にそれぞれ接続する高電位側の複数のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７と、各負荷回路Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の両端を直流電源Ｖｄｃの負極にそれぞれ接続する低電位側の複数のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８と、少なくとも１つの負荷回路に高周波電流が流れるように各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８を制御する制御回路５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯が接続される負荷回路を複数個直列に接続し、各負荷回路の両端を直流電源の正極にそれぞれ接続する高電位側の複数のスイッチング素子と、各負荷回路の両端を直流電源の負極にそれぞれ接続する低電位側の複数のスイッチング素子と、少なくとも１つの負荷回路に高周波電流が流れるように各スイッチング素子を制御する制御回路とを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１において、制御回路は、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する２つの負荷回路のうち、一方の負荷回路に高周波電流が流れるように各スイッチング素子を制御した後、他方の負荷回路に高周波電流が流れるように各スイッチング素子を制御する動作を、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する各負荷回路について順次繰り返すことにより、各負荷回路に順次高周波電流が流れるように制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１において、制御回路は、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する２つの負荷回路に同時に高周波電流が流れるように各スイッチング素子を制御する動作を、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する各負荷回路について順次繰り返すことにより、各負荷回路に順次高周波電流が流れるように制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１において、制御回路は、すべての負荷回路に同時に高周波電流が流れるように各スイッチング素子を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、制御回路は、いずれかの負荷回路に異常が検知されたときは、当該負荷回路には高周波電流が流れないように、各スイッチング素子を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項４において、負荷回路は放電灯に共振電圧を供給する共振回路を含み、放電灯の始動時に、制御回路は負荷回路に流れる高周波電流の周波数を前記共振回路の共振周波数に近づける方向に低下させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、放電灯の始動時に、制御回路は、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する２つの負荷回路のうち、一方の負荷回路の放電灯が始動するように各スイッチング素子を制御した後、他方の負荷回路の放電灯が始動するように各スイッチング素子を制御する動作を、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する各負荷回路について順次繰り返すことにより、各負荷回路の放電灯を順次始動させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する２つの負荷回路について、共用されるスイッチング素子に流れる合成電流を検出する検出回路と、該検出回路の検出値を目標値に収束させる方向にスイッチング素子のスイッチング周波数またはオン時間幅を変化させるように制御回路に出力調整信号を与えるフィードバック回路とを設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する２つの負荷回路について、共用されるスイッチング素子に流れる合成電流を検出する検出回路と、該検出回路の検出値が異常判定の基準値を越えたときに負荷回路への高周波出力を停止または抑制するように制御回路に保護信号を与える比較回路とを設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、各負荷回路に接続される放電灯はいずれも直管型ランプであり、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子を共用する２つの負荷回路の放電灯は互いに隣り合うように並設され、隣り合う放電灯の間で共用される高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子は、放電灯の長手方向の一端側と他端側とに交互に配置したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかにおいて、各負荷回路に接続される放電灯はいずれも直管型ランプであり、各直管型ランプは長手方向が略平行となるように並設され、各スイッチング素子は、直管型ランプの長手方向の一端側に配置したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置を器具本体に内蔵し、器具本体に装着される複数の放電灯を前記放電灯点灯装置により点灯させる照明器具。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備え、この放電灯点灯装置により点灯される複数の放電灯により液晶パネルを裏面から照光する液晶表示用バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電灯点灯装置およびこれを用いた照明器具と液晶表示用バックライト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パソコンや薄型テレビの画像表示装置としてバックライト装置付きの液晶表示装置が広く用いられている。この種の液晶表示装置では、高速動画表示をしようとすると、液晶の応答時間が遅いため、残像による尾引き現象が起きるなど、表示品位の低下が見られる。
【０００３】
そこで、特許文献１や特許文献２に開示されているように、液晶表示部の背面に複数の発光領域を有する発光部を配置し、各発光領域の発光強度を上げるタイミングを垂直同期信号に同期させ、液晶表示部の画素にデータが書き込まれた後、液晶が応答した頃に発光強度を上げるように制御することにより、液晶の光学応答の途中経過を目立たなくすることで、尾引き現象などの表示品位の低下を防止する技術が知られている。
【０００４】
図１６は従来の液晶表示装置の概略構成を示している。液晶パネル１０は走査線を駆動するゲートドライバ１１と信号線を駆動するソースドライバ１２を備え、液晶パネル制御回路１３により映像信号の輝度情報を各画素に書き込まれる。液晶パネル１０の背面には複数本の放電灯１４が略等間隔に並設されており、各放電灯１４は対応するインバータ１５の出力により点灯する。インバータ制御回路１６は垂直同期信号に同期して各放電灯１４を順次点灯（あるいは順次調光）するようにインバータ１５の出力を制御している。
【０００５】
特許文献１または２ではインバータの具体的な構成を開示していないが、ランプ１本に対して１つのインバータを使用している。インバータとしては、周知のフルブリッジ回路（図１７（ａ））もしくはハーフブリッジ回路（図１７（ｂ））を用いることができる。
【０００６】
図１７（ａ）のフルブリッジ回路では、スイッチング素子Ｑ１とＱ４がオン、スイッチング素子Ｑ２とＱ３がオフする動作と、スイッチング素子Ｑ１とＱ４がオフ、スイッチング素子Ｑ２とＱ３がオンする動作とが高周波で交番することにより、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の共振回路を介して放電灯Ｌａ１を高周波点灯させるものである。
【０００７】
図１７（ｂ）のハーフブリッジ回路では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が高周波で交互にオン・オフすることで、直流カットコンデンサＣｃを介してインダクタＬ１とコンデンサＣ１の共振回路に高周波電圧を供給し、共振作用により放電灯Ｌａ１を高周波点灯させるものである。
【特許文献１】特開平１１−２０２２８６号公報
【特許文献２】特開２００２−７２９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１６の従来例の場合、各放電灯ごとに個別に設けた複数のインバータの出力により放電灯を順次点灯（あるいは順次調光）させることで、液晶表示装置の尾引き現象を抑制しているが、ランプ１本に対して１つのインバータを使用しているため、装置の大型化やコストアップの原因になる。
【０００９】
また、インバータとして用いられる回路例として、図１７（ａ）のフルブリッジ回路を用いた場合、スイッチング素子がランプの本数の４倍必要であり、また、スイッチング素子の駆動回路もランプ本数の４倍必要なため、コストアップの原因となる。図１７（ｂ）のハーフブリッジ回路を用いた場合、スイッチング素子、駆動回路の総数は、図１７（ａ）のフルブリッジ回路を用いる場合に比べて半分になるものの、負荷回路の両端に印加される電圧が直流電源Ｖｄｃの約半分となってしまうため、電源の利用効率が悪い。さらに、直流カットコンデンサＣｃが必要であり、部品点数が多く、小型化が困難でコスト高になるという欠点があった。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少ない回路部品で複数の放電灯を順次点灯あるいは順次調光させることが可能な放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、放電灯が接続される負荷回路Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を複数個直列に接続し、各負荷回路Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の両端を直流電源Ｖｄｃの正極にそれぞれ接続する高電位側の複数のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７と、各負荷回路Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の両端を直流電源Ｖｄｃの負極にそれぞれ接続する低電位側の複数のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８と、少なくとも１つの負荷回路に高周波電流が流れるように各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８を制御する制御回路５とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各放電灯毎に個別にフルブリッジインバータを使用する場合に比べると、約半数のスイッチング素子で複数の放電灯を高周波点灯させることができ、構成を簡単化することで大幅な小型化とコストダウンが可能になる。また、各放電灯毎に個別にハーフブリッジインバータを使用する場合に比べると、放電灯を含む負荷回路への印加電圧を高くすることができるので、直流電源の利用効率が高まり、大容量のコンデンサも不要となる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の回路図である。本例では、基本的な回路構成（図１、図２）について説明し、この回路構成を用いて、１灯ずつの順次点灯を可能にする制御動作（図３）について説明する。
【００１４】
まず、図１の回路構成について説明する。直流電源Ｖｄｃと並列に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７は直流電源Ｖｄｃの正極側に接続された高電位側のスイッチング素子、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８は直流電源Ｖｄｃの負極側に接続された低電位側のスイッチング素子である。直流電源Ｖｄｃの正極と負極の間に直列に接続された高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子は同時にはオン制御されない。
【００１５】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点の間には、放電灯を含む負荷回路Ａ１が接続されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点の間には、放電灯を含む負荷回路Ａ２が接続されている。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点とスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の接続点の間には、放電灯を含む負荷回路Ａ３が接続されている。スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の接続点とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点の間には、放電灯を含む負荷回路Ａ４が接続されている。その結果、負荷回路Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は全体として環状に直列接続されている。
【００１６】
負荷回路Ａ１とＡ２はスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を共用しており、負荷回路Ａ２とＡ３はスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を共用しており、負荷回路Ａ３とＡ４はスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を共用しており、負荷回路Ａ４とＡ１はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を共用している。
【００１７】
各々のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８は、制御回路５からの駆動信号によって高周波でオン・オフ駆動されて、負荷回路Ａ１〜Ａ４内の放電灯に電力を供給するものである。
【００１８】
図２は負荷回路Ａ１の構成例を示している。この例では、負荷回路Ａ１は、一対のフィラメント電極を備える熱陰極型の蛍光ランプよりなる放電灯Ｌａ１と、ＬＣ共振回路で構成されている。ＬＣ共振回路は、放電灯Ｌａ１と直列に接続されたインダクタＬ１と、放電灯Ｌａ１のフィラメント電極の端子のうちスイッチング回路に接続しない側の端子間に並列接続されたコンデンサＣ１よりなる。スイッチング回路からＬＣ共振回路に供給される高周波の周波数を制御することにより、放電灯Ｌａ１の予熱、始動、点灯あるいは調光の各動作が適切に行われることは周知である。他の負荷回路Ａ２、Ａ３、Ａ４についても、図２に示した負荷回路Ａ１と同様の構成を備えているものとする。
【００１９】
図３は、周期がＴｖである垂直同期信号に対する各々のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の駆動信号と、ランプ点灯の状態を示している。横軸は時間である。なお、図中のランプＬａ１〜Ｌａ４とは、各々負荷回路Ａ１〜Ａ４に内包されるランプを示している。
【００２０】
以下、図３に基づいて、本例の詳細な動作について説明する。
ｔ１の期間では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオン、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオフする動作と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオフ、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオンする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプＬａ１のみが点灯する。
【００２１】
ｔ２の期間では、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ６がオフ、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５がオンする動作と、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ６がオン、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５がオフする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプＬａ２のみが点灯する。
【００２２】
ｔ３の期間では、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８がオン、スイッチング素子Ｑ６、Ｑ７がオフする動作と、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８がオフ、スイッチング素子Ｑ６、Ｑ７がオンする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプＬａ３のみが点灯する。
【００２３】
ｔ４の期間では、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ２がオフ、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ８がオンする動作と、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ２がオン、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ８がオフする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプＬａ４のみが点灯する。
【００２４】
以降、再びｔ１の期間と同じ制御が繰り返される。このように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８をスイッチングすることにより、負荷回路Ａ１〜Ａ４のランプＬａ１〜Ｌａ４は、１灯ずつの順次点灯を行うことになり、例えば液晶表示装置のバックライトに用いた場合に、尾引き現象を抑制することができる。
【００２５】
なお、ｔ１の期間に限定すれば、基本的な回路動作としては、従来例（図１７（ａ））で示したフルブリッジ・インバータと同じであるが、図３の制御例では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路でランプＬａ１とランプＬａ４を、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の直列回路でランプＬａ１とランプＬａ２を、といったように、１つの直列回路で２灯のランプの点灯を兼用しているため、スイッチング素子の利用効率が高くなる。したがって、スイッチング素子の総数は、全て独立のフルブリッジ・インバータで動作させた場合の半分の８個で済むことになる。
【００２６】
また、従来例（図１７（ｂ））で示したハーフブリッジ・インバータと比較すると、スイッチング素子の総数は８個で同じであるが、インバータの動作時に、負荷回路Ａ１〜Ａ４の両端には、各々直流電源Ｖｄｃの高い電圧が印加されるため、ハーフブリッジ・インバータに比べると電源の利用効率が高い。また、直流カット用のコンデンサを省略できるため、より部品数を少なくすることができ、小型化・コストダウンが可能となる。
【００２７】
なお、本例では、スイッチング素子の直列回路が４本の場合について説明したが、この直列回路は３本以上であれば何本であっても良い。特に、スイッチング素子の直列回路が２Ｎ本（Ｎは２以上の整数）であれば、２Ｎ個の負荷回路を全体として環状に直列接続することができるので、共用されないスイッチング素子の直列回路を無くすことができ、スイッチング素子の共用効果が高くなる。
【００２８】
図１の回路例では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８としてパワーＭＯＳＦＥＴを用いているが、トランジスタやＩＧＢＴなど、他の半導体スイッチング素子を用いても良い。
【００２９】
また、負荷回路は図２の構成に限ったものではなく、例えば図２では共振用のコンデンサＣ１を介して予熱電流を供給するコンデンサ予熱方式を採用しているが、インダクタＬ１の２次巻線などから予熱電流を供給する巻線予熱方式を採用しても良い。あるいは、１つの負荷回路内に複数の放電灯を直列または並列に接続して用いても良い。また、図１の負荷回路が接続される箇所に昇圧トランスの１次巻線を接続し、この昇圧トランスの２次巻線から放電灯へ電力を供給するトランス式であっても良い。
【００３０】
さらに、放電灯の例として、熱陰極型を用いて説明しているが、冷陰極型であってもよく、外部電極型の放電灯であっても良い。
【００３１】
本実施の形態の放電灯点灯装置を液晶表示装置のバックライト装置に適用した場合、尾引き現象の抑制が可能な点灯装置を少ない部品で構成でき、小型化・コストダウンが可能となる。
【００３２】
（実施の形態２）（一括点灯）
図４は本発明の実施の形態２の動作説明のための波形図である。本例では、全灯を一括して点灯させたり、消灯させたりする場合の動作について説明する。回路構成は図１、図２と同じである。
【００３３】
図４に示すように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ８をオン、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６、Ｑ７をオフする動作と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ８をオフ、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６、Ｑ７をオンする動作を交互に高周波で繰り返すことにより、放電灯Ｌａ１〜Ｌａ４の全灯が点灯状態（オン）になる。また、全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８がオフすることで、放電灯Ｌａ１〜Ｌａ４の全灯が消灯状態（オフ）になる。
【００３４】
本例は、例えば始動時に全灯を一括点灯させたい場合や、待機モードのように、制御回路５は通電した状態で駆動信号だけを遮断することで全灯を消灯させる場合などに有効である。待機モードであれば、制御電源などの充電時間に関係なく、全灯オフの状態から任意のタイミングで点灯させることができる。
【００３５】
なお、始動時に全灯を一括点灯させる場合には、一般的なインバータで使用されているようなＬＣ共振の周波数変化を利用できる。すなわち、予熱時には、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の駆動信号の周波数を共振回路の共振周波数よりも十分高い周波数に設定することで、放電灯の各フィラメントに十分な予熱電流を供給し、始動時には、共振回路の共振周波数に近づけるように駆動信号の周波数を低下させることで、放電灯の両端にＬＣ共振による高電圧を印加し、始動させる。点灯時には、放電灯に適切なランプ電流を流すように駆動信号の周波数を設定する。
【００３６】
本実施の形態によれば、全灯の一括点灯、一括消灯が簡単な制御で実現できる。また、スイッチング素子のオン・オフのタイミングが全灯で同期が取れているため、ランプ間での光の干渉が抑制できる。
【００３７】
（実施の形態３）（２灯順次点灯）
図５は本発明の実施の形態３の動作説明のための波形図である。回路構成は図１、図２と同じである。図５においては、周期がＴｖである垂直同期信号に対する各々のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の駆動信号と、ランプ点灯の状態を示している。横軸は時間である。なお、図中のランプＬａ１〜Ｌａ４とは、各々負荷回路Ａ１〜Ａ４に内包されるランプを示している。
【００３８】
本例では、２灯ずつの順次点灯を行う場合の制御動作について説明する。
ｔ１，ｔ２の期間では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５がオン、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６がオフする動作と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５がオフ、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６がオンする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプＬａ１、Ｌａ２が点灯する。
【００３９】
ｔ３，ｔ４の期間では、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８、Ｑ１がオン、スイッチング素子Ｑ６、Ｑ７、Ｑ２がオフする動作と、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８、Ｑ１がオフ、スイッチング素子Ｑ６、Ｑ７、Ｑ２がオンする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプＬａ３、Ｌａ４が点灯する。
以降、再びｔ１，ｔ２の期間と同じ制御が繰り返される。
【００４０】
本例のように、同時にアーム３本のオン・オフを制御すれば、２灯ずつの順次点灯が可能である。
なお、実施の形態１、３から分かるように、隣合うＭ本（Ｍは２以上の整数）のアームを同時にオン・オフ制御し、一定期間後に両端のアームのうち、いずれか１本を含んで、また隣合うＭ本のアームのオン・オフ制御を繰返すことで、Ｍ−１本のランプを同時に点灯しつつ、順次点灯を行うことが可能であり、これにより同じ回路構成で任意灯数の順次点灯ができる。
【００４１】
また、波形図の図示は省略するが、ランプＬａ１とＬａ２が点灯する期間、ランプＬａ２とＬａ３が点灯する期間、ランプＬａ３とＬａ４が点灯する期間、ランプＬａ４とＬａ１が点灯する期間を順次切り替えるように制御しても良い。
【００４２】
（実施の形態４）（２灯順次調光）
図６は本発明の実施の形態４の動作説明のための波形図である。回路構成は図１、図２と同じである。図６においては、周期がＴｖである垂直同期信号に対する各々のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の駆動信号と、ランプの点灯状態を示している。Ｆｕｌｌが全点灯状態、Ｄｉｍは調光点灯状態を示す。
【００４３】
本例では、いずれのランプも消灯させることなく、期間ｔ１から期間ｔ４に２灯ずつが順に明るく他の２灯が暗くなるような順次調光を行う制御動作について説明する。基本的に全てのランプＬａ１〜Ｌａ４の点灯周波数を全点灯時の周波数ｆｄに設定しておく。
【００４４】
期間ｔ１では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のみ調光点灯の周波数２×ｆｄで交互にオン・オフさせることで、ランプＬａ４、Ｌａ１を調光点灯状態、ランプＬａ２、Ｌａ３を全点灯状態とする。
【００４５】
期間ｔ２では、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のみ調光点灯の周波数２×ｆｄで交互にオン・オフさせることで、ランプＬａ１、Ｌａ２を調光点灯状態、ランプＬａ３、Ｌａ４を全点灯状態とする。
【００４６】
期間ｔ３では、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のみ調光点灯の周波数２×ｆｄで交互にオン・オフさせることで、ランプＬａ２、Ｌａ３を調光点灯状態、ランプＬａ４、Ｌａ１を全点灯状態とする。
【００４７】
期間ｔ４では、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のみ調光点灯の周波数２×ｆｄで交互にオン・オフさせることで、ランプＬａ３、Ｌａ４を調光点灯状態、ランプＬａ１、Ｌａ２を全点灯状態とする。
【００４８】
その後、再び期間ｔ１からの制御を繰り返す。全点灯状態の周波数ｆｄと、調光点灯状態の周波数２×ｆｄとは同期させることで、簡単な分周回路で順次調光の制御が実現可能である。したがって、従来の別々のインバータで実現される順次調光方式に比べると、簡単な制御で済み、例えば制御用のＩＣ間の同期を取るための特別な制御が不要になる。
【００４９】
本制御を用いれば、ｔ１からｔ４の全期間に渡ってランプを消灯させる必要がないため、例えば熱陰極を有する蛍光灯などで、オフ状態からオン状態にランプを始動させるための始動電圧を印加する必要がなく、動作周波数の切替制御だけで済み、スイッチング素子のストレスが軽減される。
【００５０】
なお、全点灯状態と調光点灯状態の周波数は整数倍であればよく、例えば全点灯時の周波数ｆｄに対し、調光時の周波数がｆｄの３倍などであっても良い。
【００５１】
本例では、４灯の場合について説明したが、ランプ数が多くても同様に順次調光の制御が可能であることは言うまでもない。
【００５２】
また、上述の実施の形態３（図５）においても、期間ｔ１，ｔ２において、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の駆動信号を停止させるのではなく、他のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動信号の周波数ｆｄの整数倍の駆動信号を供給すれば、消灯されていたランプＬａ３，Ｌａ４を調光点灯状態とすることができ、同様に、期間ｔ３，ｔ４において、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の駆動信号を停止させるのではなく、他のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ５〜Ｑ６の駆動信号の周波数ｆｄの整数倍の駆動信号を供給すれば、消灯されていたランプＬａ１，Ｌａ２を調光点灯状態とすることができる。
【００５３】
（実施の形態５）（１灯消灯）
図７は本発明の実施の形態５の動作説明のための波形図である。回路構成は図１、図２と同じである。図７においても、周期がＴｖである垂直同期信号に対する各々のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の駆動信号と、ランプ点灯の状態を示している。横軸は時間である。図中のランプＬａ１〜Ｌａ４とは、各々負荷回路Ａ１〜Ａ４に内包されるランプを示している。
【００５４】
本例では、１灯のみ消灯させたまま順次点灯を行う場合の制御動作について説明する。
【００５５】
図７が図３と異なる点は、期間ｔ１におけるスイッチング素子の状態を常にオフとした点である。すなわち、図３でランプＬａ１を点灯させる期間ｔ１にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が全てオフ状態になる点が異なる。
【００５６】
このように制御することで、例えば図示しない検出回路などによってランプに異常が検出された場合に、１本だけ消灯させた状態で他のランプは順次点灯を継続することができる。このように制御することによって、使用者に対し異常ランプの位置を回りの照度を極力落とさないで知らしめることが可能である。
【００５７】
なお、ここではランプＬａ１のみを消灯させる制御例について説明したが、図３において、任意のランプに対応したスイッチング信号を当該ランプの点灯期間中に全てオフ状態にすることで、残りのランプは順次点灯を維持したまま、任意のランプのみを消灯させることが可能であることは言うまでも無い。
【００５８】
本回路は、例えば図１７で示した従来例とは異なり、１灯のみを消灯させる場合であっても、当該ランプに接続されたスイッチング素子が全期間でオフにはならず、他のランプの点灯には活用されることが特徴である。
【００５９】
（実施の形態６）（順次始動）
図８は本発明の実施の形態６の動作説明のための波形図である。回路構成は図１、図２と同じである。図８においては、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の駆動信号と、ランプ点灯の状態を示している。横軸は時間である。図中のランプＬａ１〜Ｌａ４とは、各々負荷回路Ａ１〜Ａ４に内包されるランプを示している。
【００６０】
本例では、各ランプＬａ１〜Ｌａ４を順次始動させる場合について説明する。
ａ１〜ａ２の期間では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオン、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオフする動作と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオフ、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオンする動作を高周波で繰り返してランプＬａ１を点灯する。
【００６１】
より詳細に説明すると、予熱時には、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の駆動信号の周波数を共振回路の共振周波数よりも十分に高い周波数に設定することで、ランプＬａ１のフィラメントに十分な予熱電流を供給し、始動時には、負荷回路Ａ１の無負荷時の共振周波数に近づけるように駆動信号の周波数を低下させることで、ランプＬａ１の両端に無負荷共振による高電圧を印加し、ランプＬａ１を始動させる。点灯後は、ランプＬａ１を調光状態とするように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の駆動信号の周波数を高く設定し、次のランプＬａ２の始動に備える。
【００６２】
ａ２〜ａ３の期間では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を動作させたまま、さらにスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のオン・オフを高周波で繰り返してランプＬａ２を点灯させる。つまり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５がオン、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６がオフする動作と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５がオフ、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６がオンする動作を高周波で繰り返してランプＬａ１に加えてランプＬａ２も点灯させる。
【００６３】
より詳細には、ランプＬａ１を調光状態とするように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動信号の周波数を共振回路の共振周波数よりも十分に高く設定し、ランプＬａ２のフィラメントには予熱電流を流す。次に、負荷回路Ａ２の無負荷時の共振周波数に近づけるように駆動信号の周波数を低下させることで、ランプＬａ２の両端に無負荷共振による高電圧を印加し、ランプＬａ２を始動させる。このとき、ランプＬａ１は既に始動しているので、負荷回路Ａ１の点灯時の共振周波数は無負荷時の共振周波数よりも低くなっており、ランプＬａ１に過大な電圧が印加されることはない。ランプＬａ２の点灯後は、ランプＬａ１，Ｌａ２を調光状態とするように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動信号の周波数を高く設定し、次のランプＬａ３，Ｌａ４の始動に備える。
【００６４】
ａ３〜ａ４の期間では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を動作させたまま、さらにスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８のオン・オフを高周波で繰り返してランプＬａ３，Ｌａ４を点灯させる。つまり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ８がオン、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６、Ｑ７がオフする動作と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ８がオフ、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６、Ｑ７がオンする動作を高周波で繰り返してランプＬａ１，Ｌａ２に加えてランプＬａ３，Ｌａ４も点灯させる。
【００６５】
より詳細には、ランプＬａ１，Ｌａ２を調光状態とするように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の駆動信号の周波数を共振回路の共振周波数よりも十分に高く設定し、ランプＬａ３，Ｌａ４のフィラメントには予熱電流を流す。次に、負荷回路Ａ３，Ａ４の無負荷時の共振周波数に近づけるように駆動信号の周波数を低下させることで、ランプＬａ３，Ｌａ４の両端に無負荷共振による高電圧を印加し、ランプＬａ３，Ｌａ４を始動させる。このとき、ランプＬａ１，Ｌａ２は既に始動しているので、負荷回路Ａ１，Ａ２の点灯時の共振周波数は無負荷時の共振周波数よりも低くなっており、ランプＬａ１，Ｌａ２に過大な電圧が印加されることはない。ランプＬａ３，Ｌａ４の点灯後は、ランプＬａ１〜Ｌａ４に点灯時の電流が供給されるように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の駆動信号の周波数を設定する。
【００６６】
このように制御することによって、ランプを始動させるために投入する電力のピークを時間的に順次遅延させることができ、全灯を一括して始動する場合に比べると、投入電力のピーク値を低く抑制することができる。ただし、インバータのアームを兼用しているため、最後は２灯同時に始動することになる。
【００６７】
本実施の形態によれば、ランプ始動時の投入電力を分散させることで、インバータの入力電源へのストレスを低減でき、例えば、平滑用のコンデンサを小型化できる。
【００６８】
これまで述べてきた各実施の形態においては、インバータの入力電源は直流電源Ｖｄｃとして説明してきたが、これに限ったものではなく、例えば、図９に示すような商用交流電源Ｖｓを昇圧チョッパ回路で昇圧したものであっても良い。昇圧チョッパ回路の構成および動作については周知のように、商用交流電源Ｖｓを全波整流するダイオードブリッジ回路ＤＢの出力にインダクタＬとスイッチング素子Ｑの直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑの両端にダイオードＤを介して平滑用のコンデンサＣを接続したものであり、スイッチング素子Ｑを高周波でオン・オフすることで、ダイオードブリッジ回路ＤＢの整流出力電圧を昇圧した直流電圧が平滑用のコンデンサＣに充電される。
【００６９】
また、図１０は本発明のインバータの構成を負荷回路がｎ個（ｎは偶数）の場合について一般化して示した回路図である。負荷回路の個数ｎが偶数の場合には、図１０に示すように、負荷回路Ａ１〜Ａ（ｎ）を全体として環状に直列接続することができるので、すべてのスイッチング素子の直列回路を２つの負荷回路で共用することができ、共用されないスイッチング素子の直列回路を無くすことができるから、スイッチング素子の共用効果が高くなる。なお、ｎが奇数の場合には、図１０の負荷回路Ａ（ｎ）を外して実施すればよい。
【００７０】
（実施の形態７）（フィードバック制御）
図１１は本発明の実施の形態７の回路図である。本例では、点線で囲まれた検出回路６により負荷電流を検出し、同じく点線で囲まれたフィードバック回路７を介して制御回路５に出力調整信号を与えることにより、任意に設定された基準電圧Ｖｋで規定される指令値となるように、負荷電流のフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【００７１】
低電位側のスイッチング素子Ｑ２のソース電極と直流電源Ｖｄｃの負極との間には電流検出用の低抵抗Ｒ１が挿入されており、負荷回路Ａ４と負荷回路Ａ１に流れる合成電流が検出される。
【００７２】
低電位側のスイッチング素子Ｑ４のソース電極と直流電源Ｖｄｃの負極との間には電流検出用の低抵抗Ｒ２が挿入されており、負荷回路Ａ１と負荷回路Ａ２に流れる合成電流が検出される。
【００７３】
低電位側のスイッチング素子Ｑ６のソース電極と直流電源Ｖｄｃの負極との間には電流検出用の低抵抗Ｒ３が挿入されており、負荷回路Ａ２と負荷回路Ａ３に流れる合成電流が検出される。
【００７４】
低電位側のスイッチング素子Ｑ８のソース電極と直流電源Ｖｄｃの負極との間には電流検出用の低抵抗Ｒ４が挿入されており、負荷回路Ａ３と負荷回路Ａ４に流れる合成電流が検出される。
【００７５】
電流検出用の各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の非接地側端子はダイオードＤ１〜Ｄ４の各アノード端子に接続されている。ダイオードＤ１〜Ｄ４の各カソード端子は、抵抗Ｒｄ、Ｒｉを介してオペアンプＯＰの反転入力端子（−側端子）に接続されている。抵抗ＲｄとＲｉの接続点とグランド間にコンデンサＣｄが接続されている。オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋側端子）とグランド間には基準電圧Ｖｋが接続されている。オペアンプＯＰの出力端と反転入力端子（−側端子）間にはコンデンサＣｆが接続されている。オペアンプＯＰの出力信号は制御回路５に入力されている。
【００７６】
制御回路５はオペアンプＯＰの出力信号を出力調整信号として、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の動作周波数またはオン時間幅（オン・デューティ）を可変制御することにより、負荷回路Ａ１〜Ａ４に流れる負荷電流を調整可能である。
【００７７】
制御回路５が図５の波形図のように各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８を制御している場合、低電位側のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ８には、期間に応じたランプ２灯分の電流が流れることになるが、順次点灯のため、コンデンサＣｄには平均化された直流電圧が現れる。この直流電圧と基準電圧Ｖｋとを比較してオペアンプＯＰで構成された積分回路を通すことにより、コンデンサＣｄの電圧値を基準電圧Ｖｋに収束させるようにフィードバック制御が行われることになる。このように制御することにより、各ランプ毎に制御する必要がないため、制御部の構成を簡単化できる。
【００７８】
また、制御回路５が図４の波形図のように各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８を制御している場合、一括点灯のため、低電位側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８には、それぞれランプ２灯分の電流が流れることになるが、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されたＯＲ回路により負荷電流の代表値が検出されるから、各ランプ毎に制御する必要がなくなり、制御部の構成を簡単化できる。
【００７９】
さらに、制御回路５が図３の波形図のように各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８を制御している場合、低電位側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８には、期間に応じたランプ１灯分の電流が流れることになるが、順次点灯のため、コンデンサＣｄには平均化された直流電圧が現れる。したがって、２灯ずつの順次点灯、４灯の一括点灯、１灯ずつの順次点灯のいずれの場合であっても、図１１の構成で負荷電流を一定化するように制御することが可能である。
【００８０】
以上のように、本例の構成によれば、共用されているスイッチング素子に流れる合成電流を検出することでフィードバック制御を実現しているので、各放電灯毎の個別のフィードバック制御が不要になり、点灯時の制御が簡単に行える。また、フィードバック制御のための回路構成を簡単化でき、小型化・コストダウンが可能となる。
【００８１】
（実施の形態８）（異常時保護）
図１２は本発明の実施の形態８の要部回路構成であり、図１１に示した点灯装置において、フィードバック回路７の代わりに、図１２の比較回路８を接続するものである。他の部分の構成は図１１と同じである。本例では、低電位側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ８に流れる電流により、負荷回路Ａ１〜Ａ４の異常検出を行うものである。
【００８２】
図１２の比較回路８は、図１１における各ダイオードＤ１〜Ｄ４のカソード端子が比較入力端ａに接続され、比較入力端ａから抵抗Ｒａを介して、コンパレータＣＰのマイナス側端子に接続され、コンパレータＣＰのプラス側端子とグランド間には基準電圧Ｖａが接続されている。コンパレータＣＰの出力は比較出力端ｂとして、図１１における制御回路５への入力信号となる。
【００８３】
本回路では、比較入力端ａの電圧が基準電圧Ｖａよりも大きくなった場合に、コンパレータＣＰの出力がＬｏｗレベルになる。正常点灯時には、比較入力端ａの電圧が基準電圧Ｖａよりも小さくなるように設定しておけば、通常は、コンパレータＣＰの出力はＨｉｇｈレベルとなる。このとき、制御回路５は通常の点灯動作を行う。
【００８４】
次に、ランプに過剰な電流が流れるような異常時においては、コンパレータＣＰの出力がＬｏｗレベルとなる。このコンパレータＣＰの出力レベルの変化に応じて、制御回路５はスイッチング動作を停止させたり、調光モードにするなどして、使用者にランプの異常を知らせることができる。あるいは、液晶パネルと併せて用いる場合には、液晶画面に異常であることを表示するなどしても良い。
【００８５】
なお、図１１で述べたフィードバック回路７の入力端と、図１２の比較回路８の入力端を並列的に接続することにより、１つの検出回路６をフィードバック制御と異常検出制御に兼用するようにしても構わない。
【００８６】
以上のように、本例の構成によれば、共用されているスイッチング素子に流れる合成電流を検出することで異常時の保護を実現しているので、各放電灯毎の個別の異常検出が不要になり、異常時の保護が簡単に行える。また、異常保護のための回路構成を簡単化でき、小型化・コストダウンが可能となる。また、実施の形態７と８を組み合わせれば、１つの検出回路を負荷電流のフィードバック制御と異常時の保護に兼用できるので、部品点数が少なくなり、さらなる小型化・コストダウンが達成できる。
【００８７】
（実施の形態９）（両側配置）
図１３は本発明の実施の形態９の回路構成を示している。図１４は本実施の形態に係る照明器具、または液晶表示用バックライト装置の概略構成図である。本例では、上述の各実施の形態で述べてきた点灯装置が、照明器具や液晶表示用バックライト装置などに組み込まれた場合に、回路、特にスイッチング素子からランプへの経路の配線が極力短くなるように配置された構成について説明する。
【００８８】
図１３は、図１と図２を併せた図であり、一点鎖線で囲まれたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、インダクタＬ１、コンデンサＣ１からなる組合せをアーム１、同様に、一点鎖線で囲まれたスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４、インダクタＬ２、コンデンサＣ２からなる組合せをアーム２としている。アーム３、アーム４についても同様の構成を有しているが、詳細な図示は省略している。なお、図中、点線で囲まれたＡ１、Ａ２は、図２の放電灯を含む負荷回路を示している。
【００８９】
上述のようにアーム１〜４を定義した上で、各々の回路を、図１４に示すように、アーム１、３の基板Ａと、アーム２、４の基板Ｂを光源部Ｃの両側に分けて配置する。ここで、光源部Ｃは、例えば照明器具や液晶表示用バックライト装置の発光部を示している。
【００９０】
各負荷回路Ａ１〜Ａ４に接続される放電灯Ｌａ１〜Ｌａ４はいずれも直管型ランプであり、スイッチング素子を共用する２つの負荷回路の放電灯は互いに隣り合うように並設され、隣り合う放電灯の間で共用されるスイッチング素子は、放電灯の長手方向の一端側と他端側とに交互に配置する。
【００９１】
ランプＬａ１の場合、図１３における各端子イ、ロ、ハ、ニは図１４のイ、ロ、ハ、ニに対応することになる。そのため、回路中のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からの配線がアーム１からランプＬａ１に供給され、再びアーム１に戻ることなく、アーム２へと配線されるため、配線長を短くできる。ただし、コンデンサＣ１側の端子ニについては、アーム１へ配線が戻ることになるが、配線長が共振系に及ぼす影響については、端子イ、ハの方が大きく、コンデンサＣ１側の端子ロ、ニによる影響は軽微である。なお、光源部Ｃの両側に振り分けた回路のうち、グランド線ＧＮＤについては、共通化しておく必要がある。
【００９２】
本例によれば、配線が短くできるため、安価になると共に、スイッチング素子を含む回路の配線長が短いため、ノイズ耐性を強くできる。
【００９３】
（実施の形態１０）（片側配置）
図１５は本発明の実施の形態１０に係る照明器具、または液晶表示用バックライト装置の概略構成図である。本例では、上述の各実施の形態で述べてきた点灯装置が、照明器具や液晶表示用バックライト装置などに組み込まれた場合に、回路基板を極力小さくするように配置された構成について説明する。回路図については、図１３と同様である。
【００９４】
本例においても、各ランプＬａ１〜Ｌａ４は直管型ランプである。各直管型ランプは長手方向が略平行となるように並設され、各々のランプＬａ１〜Ｌａ４に接続されるアーム１〜４は、直管型ランプの長手方向の一端側に配置したことを特徴とする。このように配置することで、全ての回路が光源部Ｃの片側に配置されるため、アーム１〜４の基板Ａを共通化することができ、回路が小型となる。
【００９５】
また、本実施の形態によれば、互いに隣り合うランプに流れる電流の向きを反対に構成することができる。例えばランプＬａ１、Ｌａ３に流れる電流が図中の左から右へ流れる時にランプＬａ２、Ｌａ４に流れる電流は図中の右から左へ流れるように構成できるため、筐体部への漏れ電流などによりランプの両端で明暗部が発生するような場合でも、両端の明るさの均斉度を平均化することができる。
【００９６】
本例によれば、回路を一箇所に集めることができるため、基板を小型化することができる。また、光源部の明るさの均斉度を高く維持することができる。
【００９７】
以上の説明では、本発明の放電灯点灯装置を液晶表示用バックライト装置として用いる例について説明したが、看板灯や広告灯、非常灯、誘導灯、交通標識等のバックライト装置として用いても構わないし、一般的な屋内用または屋外用の照明器具に用いても構わない。要するに、器具本体に装着される複数の放電灯を器具本体に内蔵した点灯装置により点灯させる照明器具であれば、器具の形態を問わず、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１の負荷回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１の動作を示す波形図である。
【図４】本発明の実施の形態２の動作を示す波形図である。
【図５】本発明の実施の形態３の動作を示す波形図である。
【図６】本発明の実施の形態４の動作を示す波形図である。
【図７】本発明の実施の形態５の動作を示す波形図である。
【図８】本発明の実施の形態６の動作を示す波形図である。
【図９】本発明の実施の形態１〜６の直流電源を具体化した構成を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態１〜６の構成を一般化して示す回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態７の回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態８の要部構成を示す回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態９の回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態９の回路配置を説明するための概略構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態１０の回路配置を説明するための概略構成図である。
【図１６】従来の液晶表示装置の概略構成を示すブロック回路図である。
【図１７】従来のインバータの回路図である。
【符号の説明】
【００９９】
Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子
Ａ１〜Ａ４  負荷回路
５          制御回路
Ｖｄｃ      直流電源
Ｌａ１〜Ｌａ４  放電灯
【図１】
2007220562.tif 000003
【図２】
2007220562.tif 000004
【図３】
2007220562.tif 000005
【図４】
2007220562.tif 000006
【図５】
2007220562.tif 000007
【図６】
2007220562.tif 000008
【図７】
2007220562.tif 000009
【図８】
2007220562.tif 000010
【図９】
2007220562.tif 000011
【図１０】
2007220562.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007220562.tif 000017
【図１６】
2007220562.tif 000018
【図１７】
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