(57)【要約】【課題】ノイズを抑制することが可能な構成のランプ点灯装置を提供すること。【解決手段】ランプ点灯装置３は、インバータ回路１０５、フィルタ回路１０６などを備える。インバータ回路１０５の正弦波発生回路１１１は、ランプ点灯周波数Ｆａと同じ周波数の正弦波信号を生成し、三角波発生回路１１２は、Ｆａを１０倍した周波数Ｆｂの三角波信号を生成する。比較器１１３は、正弦波信号と三角波信号の電圧を比較し、正弦波信号の振幅をパルス幅で表わしたＰＷＭ信号を生成する。生成されたＰＷＭ信号に基づいてスイッチ素子Ｑ１１、Ｑ１２が交互にオン、オフされ、ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４からの直流電流がスイッチングされる。フィルタ回路１０６は、スイッチング出力に含まれる周波数Ｆａの正弦波信号を通過させ、周波数Ｆｂの三角波信号を除去する。トランス１０６の一次側には、正弦波信号だけが入力される。【選択図】図２
2007194144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプに電力を供給して放電ランプを点灯させるランプ点灯装置であって、
放電ランプの点灯周波数Ｆａと略同周波数の基準信号を、前記点灯周波数Ｆａよりも高い周波数Ｆｂの搬送波信号でチョッピングして、前記基準信号の振幅を表わすパルス幅信号に変調する変調回路と、
変調されたパルス幅信号で入力電流をスイッチングするスイッチング回路と、
スイッチングされた信号から前記搬送波信号をカットして前記基準信号と略同波形の信号を取り出すフィルタ回路と、
フィルタ回路により取り出された信号を放電ランプへの供給のための電力として出力する出力回路と、
を備えることを特徴とするランプ点灯装置。
【請求項２】
前記変調回路は、
前記基準信号を生成する第１の生成回路と、
前記搬送波信号を生成する第２の生成回路と、
生成された基準信号と前記搬送波信号の電圧を比較して、その比較結果をパルス幅信号とすることを特徴とする請求項１に記載のランプ点灯装置。
【請求項３】
前記基準信号は、正弦波信号であることを特徴とする請求項１または２に記載のランプ点灯装置。
【請求項４】
前記搬送波信号は、三角波信号であることを特徴とする請求項３に記載のランプ点灯装置。
【請求項５】
前記周波数Ｆｂは、点灯周波数Ｆａのｎ倍（ｎは２以上の整数）であり、前記正弦波信号と搬送波信号とが同期していることを特徴とする請求項３または４に記載のランプ点灯装置。
【請求項６】
前記スイッチング回路は、
第１と第２のスイッチ素子が入力電源と直列接続された回路を有し、
前記パルス幅信号に基づいて第１と第２のスイッチ素子を交互にオン、オフさせて、前記入力電源からの入力電流をスイッチングすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のランプ点灯装置。
【請求項７】
前記フィルタ回路は、インダクタとコンデンサとが接続されてなり、
点灯周波数Ｆａ以下の信号だけを通過させるローパスフィルタ、または点灯周波数Ｆａの信号だけを通過させるバンドパスフィルタからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のランプ点灯装置。
【請求項８】
前記第２の生成回路は、
搬送波信号として、周波数Ｆｂの第１の搬送波信号と、当該信号の位相を略１８０°ずらした第２の搬送波信号とを生成し、
前記変調回路は、
前記正弦波信号、第１の搬送波信号、第２の搬送波信号の電圧を比較し、その比較結果として、
前記正弦波信号を、その１周期ごとに、前半の半周期に相当する間にはオン期間がｎ回となると共に波形が１／４周期の時点を中心に略対称となり、後半の半周期に相当する間にはオフしたままになる第１のパルス幅信号と、
前記正弦波信号の前半の半周期に相当する間にはオフしたままになり、後半の半周期に相当する間にはオン期間がｎ回となると共に波形が３／４周期の時点を中心に略対称となる第２のパルス幅信号とに変調し、
前記スイッチング回路は、
入力電源に接続され、第１と第２のスイッチ素子が直列接続された回路を有し、
第１のスイッチ素子が第１のパルス幅信号のオン期間にだけオンし、第２のスイッチ素子が第２のパルス幅信号のオン期間にだけオンするように、第１と第２のパルス幅信号に基づいて第１と第２のスイッチ素子をオン、オフさせて、前記入力電源からの入力電流をスイッチングし、
前記フィルタ回路は、
インダクタとコンデンサとが接続されてなり、前記スイッチングされた信号により前記点灯周波数Ｆａと略同じ周波数で共振動作を行う共振回路を兼ねたものであり、共振により生じた共振電流を前記点灯周波数Ｆａと同じ周波数の信号として出力することを特徴とする請求項５に記載のランプ点灯装置。
【請求項９】
前記出力手段は、
フィルタ手段により取り出された信号を昇圧して出力することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のランプ点灯装置。
【請求項１０】
前記出力手段から出力される電流量が目標値から外れている場合に、前記変調手段に対し出力調整を指示するフィードバック制御手段を備え、
前記変調手段は、
前記出力調整の指示を受け付けると、その指示に応じて前記基準信号の振幅を変えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のランプ点灯装置。
【請求項１１】
放電ランプと、当該放電ランプに電力を供給して当該放電ランプを点灯させるランプ点灯装置を備えるバックライトユニットであって、
前記ランプ点灯装置として、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のランプ点灯装置を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１２】
被照射対象と、当該被照射対象の背面から当該被照射対象を照射させるバックライトユニットを備える表示装置であって、
前記バックライトユニットとして、請求項１１に記載のバックライトユニットを備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極放電ランプなどの放電ランプを点灯させるランプ点灯装置および当該装置を備えるバックライトユニット、表示装置に関し、特にノイズの発生を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電ランプを点灯させるランプ点灯装置の点灯回路の例を図７、図８に示す。
図７は、ハーフブリッジ型の点灯回路８０の構成例を示す図である。
同図に示すように、点灯回路８０は、ＬＰＦ８１、整流・平滑回路８２、力率改善回路８３、ＤＣ−ＤＣ変換回路８４、インバータ回路８５、トランス８６および共振回路８７などを備え、複数のランプ、ここでは並列接続された１６本の直管状の蛍光ランプ７０それぞれに点灯のための電力を供給する。蛍光ランプ７０としては、例えばガラスバルブの外部に電極を備える誘電体バリア放電型のものが用いられる。
【０００３】
ＬＰＦ８１は、ノイズフィルタであり商用電源３０からの交流電流に含まれる高周波ノイズを遮断して整流・平滑回路８２に送る。整流・平滑回路８２は、ＬＰＦ８１からの交流電流を整流、平滑して力率改善回路８３に送る。力率改善回路８３は、力率を１に近づけるための位相調整等の処理を行う。ＤＣ−ＤＣ変換回路８４は、力率改善回路８３からの電流を所定の直流電圧に変換し、インバータ回路８５に出力する。
【０００４】
インバータ回路８５は、スイッチ回路８５１、駆動回路８５２、フィードバック制御回路８５３などを備える。
スイッチ回路８５１は、２つのＭＯＳＦＥＴ（スイッチ素子）Ｑ１、Ｑ２が直列接続されてなる。駆動回路８５２は、ランプ点灯周波数Ｆａと同じ周期Ｔの矩形波の駆動信号８８１、８８２を出力し、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２を交互にオン、オフさせる。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路８４からの直流電圧がスイッチングされて、そのスイッチング出力がトランス８６に出力される。
【０００５】
トランス８６は、昇圧トランスＴＲ１、ＴＲ２からなり、インバータ回路８５からのスイッチング出力を一次側で昇圧し、二次側から共振回路８６に出力する。
共振回路８６は、コイルＬ１、コンデンサＣ１とからなる第１の共振回路と、コイルＬ２、コンデンサＣ２とからなる第２の共振回路を有しており、その共振周波数は、ランプ点灯周波数Ｆａと同じ値に設定されている。
【０００６】
第１の共振回路は、共振作用により、昇圧トランスＴＲ１の二次側からの出力電流をランプ点灯周波数Ｆａと同じ周波数の正弦波状の電流に変換し、同様に第２の共振回路は、昇圧トランスＴＲ２の二次側からの出力電流を正弦波状の電流に変換して、各蛍光ランプ７０に供給する。ここでは、蛍光ランプ７０両端に、グランドから見て１８０°位相の異なる電圧が印加されるようになっている。
【０００７】
フィードバック制御回路８５３は、トランス８６の二次側から出力される電流量を検出する。検出した電流量が目標値になっていない場合には、駆動回路８５２に出力値の調整を指示する。駆動回路８５２は、フィードバック制御回路８５３からの指示に応じて、出力電流が目標値になるように、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン／オフのデューティ比を調整したパルス信号を出力する。これによりランプへの出力電流が略一定に維持される。
【０００８】
このようにトランス８６の二次側に共振回路８７を設ける構成では、出力波形がより正弦波に近づくように、例えば第１の共振回路については、コイルＬ１のインダクタンス、コンデンサＣ１、バラストコンデンサＣＢ１、ＣＢ３・・ＣＢ３１の容量および寄生容量からその時定数が決められる。第２の共振回路についても同様である。ここで寄生容量とは、バラストコンデンサの接続線とバックライトユニットの金属シャーシのグランド間や各蛍光ランプ７０の配線とグランド間に発生するもの、バックライトユニットと電気的に接続される別の回路に発生するものなどの合成値とされる。
【０００９】
図８は、プッシュプル型の点灯回路９０の構成例を示す図である。ここで、同図のＬＰＦ９１〜トランス９６は、基本的に図７に示す点灯回路８０のＬＰＦ８１〜トランス８６と同じ機能を有するものである。
図８に示すように、点灯回路９０は、トランス９６の一次側に共振回路９７が設けられており、この点が点灯回路８０と大きく異なっている。
【００１０】
点灯回路９０では、昇圧トランスＴＲ１、ＴＲ２の一次側コイルが共振用のコイルを兼ねており、共振用のコンデンサＣ３とで共振回路９７が構成される。共振回路９７のインダクタンスは、一次側コイルの漏れインダクタンスに相当する。
スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２がスイッチングされると共振回路９７において共振動作が行われ、トランス９６の一次側にランプ点灯周波数Ｆａと同じ周波数の正弦波状の電流が流れ、その電流はトランス９６で昇圧されて、二次側から出力される構成になっている。
【特許文献１】特開２００５−１２３００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来の点灯回路８０、９０の構成では、バックライトユニットが例えばテレビなどの液晶表示装置に組み込まれた場合、出力電流に含まれるノイズが金属シャーシや配線を介して当該装置内の各回路に伝わり、誤動作のもとになったり映像信号を乱したりするという問題が生じる。
すなわち、図７の点灯回路８０では、トランス８６の二次側に共振回路８７が設けられているため、共振回路８７の時定数は、二次側に位置するバラストコンデンサ等の容量や寄生容量が存在していることを前提に決められる。ところが、蛍光ランプ７０の始動直後の数ミリ秒間などランプがまだ点灯していない間については、バラストコンデンサが存在しない状態と同じになり、ランプ点灯中と共振の条件が異なるといったことが発生する。つまりランプ点灯中については出力電流を正弦波に近い波形にできても、ランプ始動直後などには図７の波形８９のように歪んだ波形になり、その歪みによる高周波成分が急峻なノイズとなって別の回路などに伝わるといったことが生じてしまう。
【００１２】
このようなことは、ランプへの供給電流を断続させて発光量を調整する、いわゆるバースト調光を行った場合に、消灯から点灯に切り換わった直後にも同様に発生する。
近年、液晶表示装置の大型化、高輝度化に伴い、バックライトユニットに配される蛍光ランプ７０の全長を長くすると共に蛍光ランプ７０に高電圧が印加される構成になり、そのためノイズの電位も高くなってきており、ノイズの影響がますます大きくなっている。
【００１３】
一方、図８の点灯回路９０では、トランス９６の一次側に共振回路９７が設けられているので、二次側のバラストコンデンサ等に起因する問題は起こり難い。
ところが、フィードバック制御により、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン／オフのデューティ比が常に変動する構成になっている。そのため、図８に示す波形９８のようにデューティ比を５０パーセントとしてｔ１とｔ２の比が略１：１の関係を満たす場合に正弦波が得られるように設計しても、フィードバック制御によりデューティ比が５０パーセントから、例えば波形９９のように３０パーセント程度、具体的にはＱ１とＱ２が共にオフする時間ｔ３、ｔ４が入り、ｔ１〜ｔ４の比が３：２：３：２のように変動すると、デューティ比が５０パーセントのときと同じ条件で共振動作を行えず正弦波に歪みが生じることになる。
【００１４】
この歪みによる高周波ノイズは、歪みが生じた正弦波がトランス９６により昇圧されることにより高電圧として出力され、これにより金属シャーシ等を介して別の回路に高い電圧のノイズが伝わってしまう。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ノイズを抑制することが可能な構成のランプ点灯装置、当該装置を備えるバックライトユニットおよび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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明に係るランプ点灯装置は、放電ランプに電力を供給して放電ランプを点灯させるランプ点灯装置であって、放電ランプの点灯周波数Ｆａと略同周波数の基準信号を、前記点灯周波数Ｆａよりも高い周波数Ｆｂの搬送波信号でチョッピングして、前記基準信号の振幅を表わすパルス幅信号に変調する変調回路と、変調されたパルス幅信号で入力電流をスイッチングするスイッチング回路と、スイッチングされた信号から前記搬送波信号をカットして前記基準信号と略同波形の信号を取り出すフィルタ回路と、フィルタ回路により取り出された信号を放電ランプへの供給のための電力として出力する出力回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように放電ランプの点灯周波数Ｆａと略同周波数の基準信号と略同波形の信号をスイッチング出力から取り出す構成なので、従来のように出力側の寄生容量等の影響を受けて波形が歪むといったことが生じ難く、またフィードバック制御を行う場合でも基準信号の周波数をそのままにすることで、取り出される信号の周波数を一定にできるので波形が歪むといったことがなく、もって従来よりもノイズを抑制できるようになる。
【００１７】
また、前記変調回路は、前記基準信号を生成する第１の生成回路と、前記搬送波信号を生成する第２の生成回路と、生成された基準信号と前記搬送波信号の電圧を比較して、その比較結果をパルス幅信号とすることを特徴とする。
このようにすれば、電圧を比較するという簡易な構成でパルス幅信号に変調することができる。
【００１８】
さらに、前記基準信号は、正弦波信号であることを特徴とする。
このようにすれば、例えば放電ランプを蛍光ランプとした場合、より歪の少ない正弦波信号を出力できる。
ここで、前記搬送波信号は、三角波信号であることを特徴とする。
また、前記周波数Ｆｂは、点灯周波数Ｆａのｎ倍（ｎは２以上の整数）であり、前記正弦波信号と搬送波信号とが同期していることを特徴とする。
【００１９】
このようにすれば、放電ランプ両端の印加電圧の差をなくすことができランプの長寿命化を図れる。
また、前記スイッチング回路は、第１と第２のスイッチ素子が入力電源と直列接続された回路を有し、前記パルス幅信号に基づいて第１と第２のスイッチ素子を交互にオン、オフさせて、前記入力電源からの入力電流をスイッチングすることを特徴とする。
【００２０】
このようにすれば、スイッチ素子をスイッチングさせるための回路構成を簡素化することができる。
さらに、前記フィルタ回路は、インダクタとコンデンサとが接続されてなり、点灯周波数Ｆａ以下の信号だけを通過させるローパスフィルタ、または点灯周波数Ｆａの信号だけを通過させるバンドパスフィルタからなることを特徴とする。
【００２１】
また、前記第２の生成回路は、搬送波信号として、周波数Ｆｂの第１の搬送波信号と、当該信号の位相を略１８０°ずらした第２の搬送波信号とを生成し、前記変調回路は、前記正弦波信号、第１の搬送波信号、第２の搬送波信号の電圧を比較し、その比較結果として、前記正弦波信号を、その１周期ごとに、前半の半周期に相当する間にはオン期間がｎ回となると共に波形が１／４周期の時点を中心に略対称となり、後半の半周期に相当する間にはオフしたままになる第１のパルス幅信号と、前記正弦波信号の前半の半周期に相当する間にはオフしたままになり、後半の半周期に相当する間にはオン期間がｎ回となると共に波形が３／４周期の時点を中心に略対称となる第２のパルス幅信号とに変調し、前記スイッチング回路は、入力電源に接続され、第１と第２のスイッチ素子が直列接続された回路を有し、第１のスイッチ素子が第１のパルス幅信号のオン期間にだけオンし、第２のスイッチ素子が第２のパルス幅信号のオン期間にだけオンするように、第１と第２のパルス幅信号に基づいて第１と第２のスイッチ素子をオン、オフさせて、前記入力電源からの入力電流をスイッチングし、前記フィルタ回路は、インダクタとコンデンサとが接続されてなり、前記スイッチングされた信号により前記点灯周波数Ｆａと略同じ周波数で共振動作を行う共振回路を兼ねたものであり、共振により生じた共振電流を前記点灯周波数Ｆａと同じ周波数の信号として出力することを特徴とする。
【００２２】
このようにすれば、共振作用により出力信号の電力の低減をより抑えることができると共に、２つのスイッチ素子を交互にオン、オフさせる場合に比べてスイッチング回数を少なくでき、もってスイッチングロスを低減できる。
また、前記出力手段は、フィルタ手段により取り出された信号を昇圧して出力することを特徴とする。
【００２３】
このようにすれば、入力を低電圧とすることができ回路構成をより簡素化できる。
さらに、前記出力手段から出力される電流量が目標値から外れている場合に、前記変調手段に対し出力調整を指示するフィードバック制御手段を備え、前記変調手段は、前記出力調整の指示を受け付けると、その指示に応じて前記基準信号の振幅を変えることを特徴とする。
【００２４】
このようにすれば、出力電流を略一定に維持できる。
本発明は、放電ランプと、当該放電ランプに電力を供給して当該放電ランプを点灯させるランプ点灯装置を備えるバックライトユニットであって、ランプ点灯装置として上記いずれかのランプ点灯装置を備えることを特徴とする。
例えば、バックライトユニットを液晶表示装置に組み込む場合、ランプ点灯装置からの高周波ノイズが当該液晶表示装置内のカラーフィルター基板等に影響を与えるといったことを抑制でき、もって誤動作や映像信号を乱すといったことを低減できる。
【００２５】
本発明は、被照射対象と、当該被照射対象の背面から当該被照射対象を照射させるバックライトユニットを備える表示装置であって、バックライトユニットとして上記のバックライトユニットを備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係るランプ点灯装置、バックライトユニットおよび表示装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるバックライトユニット１の構成例を示す図である。
同図に示すように、バックライトユニット１は、１６本の誘電体バリア放電型の蛍光ランプ２と、商用電源３０から電力供給を受け、各蛍光ランプ２を所定のランプ点灯周波数（以下「周波数Ｆａ」という。）で点灯させるランプ点灯装置３と、ケース４などを備える。ここでは、周波数Ｆａが３０〔ｋＨｚ〕とされる。
【００２７】
蛍光ランプ２は、ケース４に収納されている。その収納状態は、蛍光ランプ２の軸心が水平となる状態で上下方向に間隔を空けて略平行に配されている。また、蛍光ランプ２は、配線５を介してランプ点灯装置３に対し並列に電気的に接続されている。
図２は、ランプ点灯装置３の回路構成を示す図であり、図３は、各部（Ａ点〜Ｅ点）の信号波形を示す図である。
【００２８】
図２に示すように、ランプ点灯装置３は、ＬＰＦ１０１、整流・平滑回路１０２、力率改善回路１０３、ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４、インバータ回路１０５、フィルタ回路１０６およびトランス１０７などを備えている。
ＬＰＦ１０１は、ノイズフィルタであり商用電源３０からの交流電流に含まれる高周波ノイズを遮断する。整流・平滑回路１０２は、ＬＰＦ１０１からの交流電流を整流、平滑する。力率改善回路１０３は、力率を１に近づけるための位相調整等の処理を行う。ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４は、力率改善回路１０３からの電流を所定の直流電圧に変換し、インバータ回路１０５に出力する。なお、蛍光ランプ２の両端に接続されるＣＢ１・・ＣＢ３２は、バラストコンデンサを示している。
【００２９】
インバータ回路１０５は、正弦波発生回路１１１、三角波発生回路１１２、比較器１１３、デッドタイムコントローラ１１４、ドライバ１１５、スイッチ回路１１６およびフィードバック制御回路１１７などを備える。
正弦波発生回路１１１は、周波数Ｆａの正弦波信号１５１（図３（ａ））を生成し、これを比較器１１３の入力端子１１３１に出力する。
【００３０】
三角波発生回路１１２は、周波数Ｆｂ（周波数Ｆａをｎ倍（ｎは２以上の整数）、ここでは１０倍した３００〔ｋＨｚ〕）の三角波信号１５２（図３（ａ））を生成し、これを比較器１１３の入力端子１１３２に出力する。ここで、周波数Ｆａ、Ｆｂは一定であり、正弦波信号１５１と三角波信号１５２は同期している。また、正弦波信号１５１の振幅の大きさは、後述のようにフィードバック制御回路１１７からの出力値調整の指示により決められる。
【００３１】
比較器１１３は、入力端子１１３１、１１３２に入力される正弦波信号１５１と三角波信号１５２の電圧の大小を比較して（正弦波信号１５１を三角波信号１５２でチョッピングして）、その結果をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号１５３（図３（ｂ））として出力端子１１３３から出力する。ＰＷＭ信号１５３は、そのパルス幅が正弦波信号１５１の振幅を表わす信号（パルス幅に正弦波信号の情報を含む信号）である。この意味で、正弦波発生回路１１１、三角波発生回路１１２、比較器１１３等は、正弦波信号をその振幅を表わすパルス幅信号に変調する変調手段といえる。
【００３２】
デッドタイムコントローラ１１４は、スイッチ回路１１６のスイッチ素子Ｑ１１、Ｑ１２がスイッチング時に同時にオンすることがないように、比較器１１３からのＰＷＭ信号１５３に、スイッチ素子を確実にオフさせるためのデッドタイムを設けて、図３（ｃ）に示すＰＷＭ信号１５４と図３（ｄ）に示すＰＷＭ信号１５５として出力する遅延回路である。
【００３３】
ドライバ１１５は、高電圧駆動型のドライバであり、ハイサイドゲートドライバＩＣ１とローサイドゲートドライバＩＣ２を有する。ハイサイドゲートドライバＩＣ１は、デッドタイムコントローラ１１４からのＰＷＭ信号１５４を、スイッチ素子Ｑ１１を駆動させるためのパルス状（ＰＷＭ信号１５４と同周期）の駆動信号に変換し、スイッチ素子Ｑ１１に出力する。一方、ローサイドゲートドライバＩＣ２は、ＰＷＭ信号１５５を、スイッチ素子Ｑ１２を駆動させるためのパルス状（ＰＷＭ信号１５５と同周期）の駆動信号に変換し、スイッチ素子Ｑ１２に出力する。
【００３４】
スイッチ回路１１６は、スイッチ素子Ｑ１１、Ｑ１２が直列接続されてなる。スイッチ素子Ｑ１１、Ｑ１２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、それぞれドライバ１１５からの駆動信号により交互にオン、オフして、ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４からの直流電流をスイッチングする。そして、スイッチングにより得られたスイッチング出力を、直流カット用コンデンサＣ１２を介してフィルタ回路１０６に出力する。
【００３５】
図３（ｅ）は、スイッチング出力１５６の波形を示す図であり、図２のＤ点における電圧波形を示している。図３（ｅ）に示すように、スイッチング出力１５６は、ＰＷＭ信号１５３と周期が実質同じ波形であり、従ってそのパルス幅が正弦波信号１５１の振幅を表わすＰＷＭ信号ということになる。
フィルタ回路１０６は、コイルＬ１１とコンデンサＣ１１が直列接続されてなるローパスフィルタである。ここでは、略３０〔ｋＨｚ〕（周波数Ｆａ）以下の周波数の信号が通過し、それよりも高い周波数の信号が減衰、除去されるように、そのフィルタ定数が設定されている。従って、スイッチング出力１５６に含まれる正弦波信号１５１と同周期の信号はフィルタ回路１０５を通過するが、三角波信号１５２と同周期の信号はフィルタ回路１０５で除去される。これよりフィルタ回路１０５からは、正弦波信号１５１と同周期でありスイッチングにより増幅された正弦波信号１５７（図３（ｆ））が出力される。
【００３６】
トランス１０７は、昇圧トランスＴＲ１１、ＴＲ１２を備え、一次側に入力された正弦波信号１５７を昇圧して二次側から出力する。トランス１０７の二次側から出力された電力は、各蛍光ランプ２に供給される。
フィードバック制御回路１１７は、トランス１０７の二次側からの出力電流が電流検出用抵抗のＲＳ１とＲＳ２に流れたときの電圧を検出する。その検出電圧の値と、出力電流が正規の値になったときに検出されるであろう電圧として予め決められている電圧値（目標値）とを比較し、その比較結果から、出力電流が正規の値になっていない場合に、正弦波発生回路１１１に対し出力値の調整を指示する。
【００３７】
正弦波発生回路１１１は、その調整指示に応じて、出力電流の量が正規の値になるように、正弦波信号１５１の振幅の大きさ（電圧）を調整する。
正弦波信号１５１の振幅が変わると、それに応じてＰＷＭ信号１５３、スイッチング出力１５６のパルス幅が変わるが、正弦波信号１５１の周波数Ｆａが一定のため、スイッチング出力１５６のパルス幅が周波数Ｆａの正弦波信号１５１の振幅を表わしていることに変わりはない。従って、正弦波信号１５１の振幅が変わっても、フィルタ回路１０６を通過する信号は、周波数Ｆａの正弦波信号であり、その振幅だけが変わり（周波数は変わらず）、蛍光ランプ２に供給される電流は、正弦波の波形を維持したまま（歪むことなく）、略一定に維持される。
【００３８】
図３（ｇ）は、点灯回路３１の構成において蛍光ランプ２に流れる電流の波形１５８をシミュレーションで示した図である。同図に示すように、波形１５８は、背景技術の項で説明した図７の点灯回路８０における波形８９に比べて正弦波に対し歪が少なく、より正弦波に近い形状になっていることが解る。なお、波形１５８は、ここではバラストコンデンサＣＢ１等と蛍光ランプ２との関係で正弦波信号１５７に対し位相が約４５°進んだものになっている。
【００３９】
このように、本実施の形態では、ランプ点灯周波数Ｆａと同じ周波数の正弦波信号の振幅をパルス幅で表わすＰＷＭ信号から周波数Ｆａの信号を取り出して、これをトランス１０７で昇圧して二次側から出力し、各蛍光ランプ２に供給する構成としたので、従来のように二次側に共振回路を設け、共振作用により正弦波の電流を生成する構成とした場合に、ランプ始動時（バースト調光時を含む）にバラストコンデンサＣＢ１等の影響により波形が歪むといったことが発生し難い。また、フィードバック制御を行う場合でも正弦波信号１５１の周波数自体を変える必要がないので出力波形が歪むことがなく、従来に比べてノイズを抑制することができる。
【００４０】
そして、ＰＷＭ信号を生成するための周波数Ｆｂを、周波数Ｆａの整数倍とすると共に正弦波信号１５１と三角波信号１５２を同期させているので、位相にずれがある場合に比べてランプの長寿命化を図ることができる。これは次の理由による。すなわち、位相にずれがあると、いわゆるうなりが発生し、フィルタ回路１０６を通過した正弦波信号１５７にうなりによる低周波信号が混在する場合がある。この場合、低周波信号の大きさによっては波形１５８がグランドに対し正または負側にシフトして蛍光ランプ２の両端に印加する電圧に差が生じ、蛍光ランプ２の放電空間内に充填されている水銀等が一方端に集まり他方端に少なくなるといったアンバランスの状態になってランプ寿命に影響を与えることがあるからである。
【００４１】
なお、位相をずらしても低周波数信号の大きさや電圧の大小などによりランプ寿命への影響がほとんどない場合もあり、この点で三角波信号１５２の周波数Ｆｂと位相については設計時に出力波形が正弦波により近くなるようにその値が決められることになる。
また、上記では、フィルタ回路１０６をローパスフィルタとしたが、これに限定されない。スイッチング出力１５６から周波数Ｆａの信号を取り出すと共に三角波信号１５２を効率良くカットできる回路であれば良く、例えば周波数Ｆｃ（ここでＦａ＜Ｆｃ＜Ｆｂ）以下の周波数の信号を通過させるフィルタとしたり、周波数Ｆａの信号だけを通過させるバンドパスフィルタを用いたりすることができる。周波数Ｆａに合わせて三角波信号１５２の周波数Ｆｂとフィルタ回路１０６のフィルタ定数を固定する必要がなく、任意に設計が可能であり設計の自由度が広がる。
【００４２】
さらに、周波数が大きくなるとコイルのインピーダンスが大きくなって減衰、除去作用をより効果的に行えることからすれば、周波数Ｆａに対する周波数Ｆｂの値をより大きくすることが望ましい。なお、点灯周波数Ｆａの実用上の上限が約１００〔ｋＨｚ〕であることを考慮すると、フィルタ回路の定数の上限としては約１００〔ｋＨｚ〕とすることができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態にかかるランプ点灯装置３１の回路構成を示す図であり、図５は、各部の信号波形を示す図である。なお、第１の実施の形態におけるランプ点灯装置３と同機能を有する回路および素子については同符号を付し、その説明を省略する。
図４に示すように、ランプ点灯装置３１は、ＬＰＦ１０１、整流・平滑回路１０２、力率改善回路１０３、ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４、インバータ回路２０１、ＬＣ共振回路２０２およびトランス１０７などを備えており、インバータ回路２０１とＬＣ共振回路２０２の部分が第１の実施の形態におけるランプ点灯装置３と回路構成が異なっている。
【００４４】
同図に示すように、インバータ回路２０１は、正弦波発生回路１１１、三角波発生回路２１１、反転器２１２、比較回路２１３、ＡＮＤ回路２１４、２１５、ドライバ１１５、スイッチ回路１１６およびフィードバック制御回路１１７などを備える。
正弦波発生回路１１１は、周波数Ｆａの正弦波信号１５１（図５（ａ））を生成し、これを比較回路２１３に出力する。
【００４５】
三角波発生回路２１１は、周波数Ｆｄ（ここでは、周波数Ｆａを３倍した９０〔ｋＨｚ〕）の三角波信号２５１（図５（ａ））を生成し、これを反転器２１２と比較回路２１３に出力する。なお、周波数Ｆａ、Ｆｄは一定であり、正弦波信号１５１と三角波信号２５１は、図５（ａ）に示す状態で同期しているものとする。
反転器２１２は、三角波発生回路２１１からの三角波信号２５１の位相を１８０°ずらした三角波信号２５２（図５（ａ））を生成し、比較回路２１３に出力する。
【００４６】
比較回路２１３は、比較器２１３１〜２１３４を有し、正弦波信号１５１、三角波信号２５１、２５２を入力して、その電圧の大小を比較して、比較結果をＡＮＤ回路２１４、２１５に出力する。
ここでは、正弦波信号１５１が正の半周期にあるときには、正弦波信号１５１の電圧が三角波信号２５１、２５２の電圧よりも高い場合にのみ比較器２１３１、２１３２からの出力が両方ともハイレベルになり、一方で比較器２１３３、２１３４からの出力が両方同時にハイレベルになることがない。
【００４７】
また、正弦波信号１５１が負の半周期にあるときには、比較器２１３１、２１３２からの出力が両方同時にハイレベルになることがなく、正弦波信号１５１の電圧が三角波信号２５１、２５２の電圧よりも低い場合にのみ比較器２１３３、２１３４からの出力が両方ともハイレベルになるようになっている。
ＡＮＤ回路２１４は、比較器２１３１、２１３２からの比較結果の論理積をとり、その結果を示す信号をＰＷＭ信号２５３（図５（ｂ））としてドライバ１１５に出力する。ＰＷＭ信号２５３は、正弦波信号１５１と三角波信号２５１、２５２の電圧の比較結果によるものなので、正弦波信号１５１の正の半周期をパルス幅変調して得られた信号ということになる。同様に、ＡＮＤ回路２１５は、比較器２１３３、２１３４からの比較結果の論理積をとり、その結果を示す信号をＰＷＭ信号２５４（図５（ｃ））としてドライバ１１５に出力する。このＰＷＭ信号２５４は、正弦波信号１５１の負の半周期をパルス幅変調した信号である。
【００４８】
ここで、ＰＷＭ信号２５３は、正弦波信号１５１の１周期ごとに、その正（前半）の半周期に相当する間にオン期間が３回となると共に波形が１／４周期の時点を中心に対称となり、負（後半）の半周期に相当する間にはオフしたままの信号である。また、ＰＷＭ信号２５４は、正弦波信号１５１の前半の半周期に相当する間にはオフしたままになり後半の半周期に相当する間にはオン期間が３回となると共に波形が３／４周期の時点を中心に対称となる信号といえる。
【００４９】
ドライバ１１５は、ＡＮＤ回路２１４、２１５からのＰＷＭ信号２５３、２５４に基づいてスイッチ素子Ｑ１１、Ｑ１２をスイッチングさせ、スイッチングにより得られたスイッチング出力２５５（図５（ｄ））を、直流カット用コンデンサＣ２２を介してＬＣ共振回路２０２に出力する。
ＬＣ共振回路２０２は、共振用のコイルＬ２１とコンデンサＣ２１が直列接続されてなり、スイッチング出力２５５のオン／オフのタイミングに応じて共振を発生させる。
【００５０】
具体的には、スイッチＱ１２がオフの状態でＱ１１がオンになると（図５の時点（ア））、ＤＣ−ＤＣ変換回路１０４からの電流は、Ｑ１１からＣ２２、Ｌ２１、Ｃ２１の方向に流れる。スイッチＱ１１がオフになると（時点（イ））、ＬＣ共振回路２０２に流れる電流の向きを同じ方向に維持しようとして、電流は、Ｃ２２、Ｌ２１、Ｃ２１、Ｑ１２のソースからドレイン、Ｃ２２のループを流れる。本実施の形態では、正弦波信号１５１が正の半周期の間に、Ｑ１１だけが３回オン、オフし、そのオン、オフ毎に同じ動作が送り返し行われる。
【００５１】
正弦波信号１５１が正から負に転じる時点（ウ）になると、共振の１周期における前半の半周期が終了したとして転流が開始される。すなわち、Ｃ２１、Ｌ２１、Ｃ２２、Ｑ１１のソースからドレイン、Ｃ１０、Ｃ２２のループを電流が流れる。この時点でＣ１０、Ｑ１１を介してＣ点にハイレベルの電位が発生する。
Ｑ１２がオンになると（時点（エ））、電流は、Ｃ２１、Ｌ２１、Ｃ２２、Ｑ１２、Ｃ２１のループを流れ、Ｃ点の電位はローレベルに変わる。そして、再度Ｑ１２がオフすると（時点（オ））、時点（ウ）のときと同様に、Ｃ２１、Ｌ２１、Ｃ２２、Ｑ１１、Ｃ１０の向きに電流が流れる。
【００５２】
正弦波信号１５１が負の半周期（共振の１周期における後半の半周期）には、Ｑ１２だけが３回オン、オフし、このオン、オフ毎に同じ動作が送り返し行われる。
スイッチング出力２５５は、ＰＷＭ信号２５３、２５４によるスイッチングにより生じた信号なので、そのパルス幅が正弦波信号１５１の振幅を表わすものである。従って、ＬＣ共振回路２０２を、その共振周波数がランプ点灯周波数Ｆａと一致し、三角波信号２５１、２５２がカットされるように設計すれば、三角波信号２５１、２５２をカットしつつ、共振により発生するランプ点灯周波数Ｆａと同周期の共振電流を正弦波信号として取り出すことができる。
【００５３】
図５（ｅ）に示すように、共振により発生する正弦波信号２５６の電圧波形は、コンデンサＣ２１により正弦波信号１５１に対し９０°遅れることになるが、歪の少ない信号波形となる。正弦波信号２５６は、トランス１０７の一次側に入力され、昇圧後、二次側から出力されて各蛍光ランプ２に供給される。
フィードバック制御については、第１の実施の形態と同様に、正弦波信号１５１の振幅が変えられる。これに応じてスイッチング出力２５５のパルス幅が変わることになるが、正弦波信号１５１の周波数Ｆａが固定のため、共振により発生する正弦波信号は、その振幅が変わるだけになり、共振動作は周波数Ｆａで継続される。これより、蛍光ランプ２への出力電流は、正弦波信号の波形を維持したままその電流値が変わることになる。
【００５４】
このように正弦波信号１５１の半周期ごとに、スイッチングさせるスイッチ素子とスイッチングさせないスイッチ素子を入れ換える構成をとることにより、２つのスイッチ素子を常時交互にスイッチングさせる構成に比べて、スイッチング回数を減らしてスイッチングロスを低減でき、かつスイッチング回数を減らせる分、耐久性の低い安価な素子の使用も可能になる。
【００５５】
また、共振動作の増幅作用的な効果により、共振を利用しない構成に比べて正弦波信号を減衰させることなく出力することができる。
なお、フィードバック制御回路１１７において、共振時の実際の周波数を検出し、点灯周波数Ｆａに一致していない場合に正弦波発生回路１１１に対し正弦波信号１５１の周波数を調整させる構成としても良い。
【００５６】
また、本実施の形態では、ｎを「３」とし、Ｆｄ＝３Ｆａとしたが、ｎの値は、上記のように２以上の整数とすることができる。例えば、ｎを「５」とすると、図５（ｂ）に示すＰＷＭ信号２５３の波形は、ハイレベル（オン）の期間が５個になって１／４周期の時点を中心に左右対称になり、図５（ｃ）に示すＰＷＭ信号２５４の波形は、オンの期間が５個になり３／４周期の時点を中心に左右対称になる。すなわち、ｎの値だけオン期間が設けられることになる。ｎの値が大きくなるとスイッチング回数が多くなるが、ＦａとＦｄの差が大きくなるので、よりノイズ成分を除去できることになる。
【００５７】
次に、上記バックライトユニット１を、表示装置の一例として示す液晶テレビに用いた例を説明する。
図６は、当該液晶テレビ１０を、その前面の一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。同図に示すように、液晶テレビ１０は、液晶表示パネル１１およびバックライトユニット１等を備える。
【００５８】
液晶表示パネル１１は、カラーフィルター基板、液晶、ＴＦＴ基板等からなり、外部からの映像信号に基づき、駆動モジュール（不図示）で駆動されて、カラー画像を形成する。バックライトユニット１のケース４は、液晶表示パネル１１の背面に設けられ、背面から被照射対象としての液晶表示パネル１１を照射する。
蛍光ランプ２を点灯させるためのランプ点灯装置３は、液晶テレビ１１の筐体１２内であって、ケース４の外に配されている。
【００５９】
バックライトユニット１のランプ点灯装置として、上記のランプ点灯装置３または３１が備えられているので、背景技術の項で説明したようにランプ点灯装置から発生した高周波ノイズが金属シャーシや配線を介してカラーフィルター基板などに伝わり回路素子や映像信号に影響を与えるといったことが起こり難い。
従来では、ランプ点灯装置からの高周波ノイズを前提に、カラーフィルター基板等の回路素子の耐圧を上げたりシールド効果をより高めたりするなどの設計を行う必要があったが、本発明のランプ点灯装置３等を用いる場合には、発生する高周波ノイズが少なくなる分だけ、回路素子の耐圧を低く設定したりシールド部材を減らしたりできるなど設計の自由度が広がると共に安価なものを使用できることによるコストメリットを享受できる。
【００６０】
（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態では、スイッチ素子としてＦＥＴを用いたが、スイッチ制御できるものであればこれに限られることはなく、例えばトランジスタ、ＩＧＢＴ等を用いることもできる。また、ＰＷＭ信号を生成するのに搬送波として三角波信号を用いるとしたが、これに限定されない。正弦波信号１５１の振幅をパルス幅で表わすパルス幅変調信号を生成できれば良く、例えば鋸波、矩形波等の信号を用いるとしても良い。
【００６１】
さらに、フィルタ回路１０６をコイル（インダクタ）とコンデンサの直列接続したものとしたが、ランプ点灯周波数と同じ周波数の信号を取り出す機能を有する回路であれば良く、例えばインダクタと抵抗を組み合わせた回路構成をとるとしても良い。要するに、上記の周波数の値、使用される素子、回路構成等については一例であって、これに限定されない。
【００６２】
（２）上記実施の形態では、誘電体バリア放電型の蛍光ランプを点灯させる場合の例を説明したが、対象となるランプはこれに限られない。例えば、冷陰極型や熱陰極型のものなど交流電力の供給を受けて点灯する放電ランプ一般を対象とすることができる。
また、上記実施の形態では、蛍光ランプに対し基準信号として正弦波を用いた場合の例を説明したが、これに限られない。放電ランプの種類に応じて基準信号の波形を設定することができる。例えば、高輝度放電ランプ（ＨＩＤ）の場合に、基準信号の波形を方形波状に設定し、キセノンランプの場合に、パルス状とすることができる。正弦波信号に代えて点灯周波数と同周期の方形波やパルス波信号を生成し、これを搬送波信号でチョッピングして振幅を表わすパルス幅信号に変調する。正弦波の場合と同様に、スイッチング出力から当該方形波やパルス波信号と同波形の信号を取り出すことで実現できる。
【００６３】
ランプへの電力波形として最適な波形の信号を基準信号として設定することで、最適な波形に対し歪みがより少ない出力を得ることができ、もって波形の歪みによる高周波ノイズの抑制を図ることができる。
すなわち、本発明は、点灯周波数Ｆａと略同周波数の基準信号からその振幅を表わすパルス幅変調信号を生成し、これをスイッチング等により増幅した後、その信号から前記基準信号と略同波形の信号を取り出す回路構成であれば適用される。
【００６４】
また、上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、放電ランプに電力を供給して点灯させるランプ点灯装置において、供給電力に含まれるノイズを抑制する技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１の実施の形態にかかるバックライトユニット１の構成例を示す図である。
【図２】バックライトユニット１に備えられるランプ点灯装置３の回路構成を示す図である。
【図３】各部の信号波形を示す図である。
【図４】第２の実施の形態にかかるランプ点灯装置３１の回路構成を示す図である。
【図５】各部の信号波形を示す図である。
【図６】バックライトユニット１を備える液晶テレビ１０の前面の一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。
【図７】従来のランプ点灯装置８０の回路構成を例示する図である。
【図８】従来の他のランプ点灯装置９０の回路構成を例示する図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      バックライトユニット
２      蛍光ランプ
３、３１      ランプ点灯装置
１０      液晶テレビ
１１      液晶表示パネル
１０５、２０１      インバータ回路
１０６      フィルタ回路
１０７      トランス
１１１      正弦波発生回路
１１２、２１１      三角波発生回路
１１６      スイッチ回路
１１７      フィードバック回路
１５１〜１５８、２５１〜２５６      波形
２０２      ＬＣ共振回路
【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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【図７】
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【図８】
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