(57)【要約】【課題】一般的に冷陰極蛍光管の駆動電源としてはインバータ回路による点灯装置が主流となっている。このインバータ回路は数１０ＫＨｚの高周波で交流電源となっているために光リップル（光のチラツキ）、電磁波ノイズ（放射電界強度）の発生が大きくなっている。特に光リップル（光のチラツキ）は人間の眼に対して影響が大きく、眼精疲労などで悩まされることが多かった。【解決手段】主に、液晶画面のバックライトに使用される冷陰極蛍光管は駆動電源として直流電源による直流点灯装置を使用すれば、光リップル（光のチラツキ）、電磁波ノイズ（放射電界強度）を大幅に低減できる。現状、パソコンは仕事でも、家庭でも長時間に亘って使用されているため、直流点灯装置による高品質の眼にやさしい光を提供することによって人体への負担を大幅に低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力電圧を昇圧する手段と、高電圧をダイオードブリッジ、コンデンサで整流、平滑し、放電開始直流電圧を変換する直流化手段と、直流電圧の極性を自動／手動にて所定周期で交互に切換え、該直流電圧を冷陰極蛍光管の両端電極に印加する極性切換手段と、該冷陰極蛍光管の調光を行うために、点灯持続の電圧を確保し、流れる電流を制御する定電流手段を備えていることを特徴とする冷陰極蛍光管の直流点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、冷陰極蛍光管の直流電源による直流点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）は主に液晶パネル表示装置のバックライトとして使用されている。この液晶パネルは薄型のテレビモニターとして、従来のブラウン管型の表示装置にとって代わっており、益々活躍の場を広げている。またノートパソコン、携帯電話、生産現場における製造装置および設備等における表示ユニットとしてはなくてはならない存在となっている。さらに冷陰極蛍光管は蛍光灯に比べて、管径が細いためにその用途として、ファックス、スキャナー読み取り装置、複写機のイレーサ用光源および表示、装飾用光源、ディスプレイ用光源、電気スタンド、スペースが厳しい場所の照明用等に広く使用されている。この冷陰極蛍光管は蛍光灯に比べ、その寿命が約６万時間と長期間に亘って点灯時の照度を確保できることが大きな特徴である。このように冷陰極蛍光管は液晶パネル表示装置のバックライトとして省スペース、省エネ、省資源を実現したもので、これから益々発展することが考えられる。【０００３】  このように冷陰極蛍光管は我々の生活の中でなくてはならないものとなっている。ただ、この冷陰極蛍光管にもいくつかの欠点が存在する。一般的に冷陰極蛍光管の駆動電源としてはインバータ回路による点灯装置が主流となっている。このインバータ回路点灯装置は小型、軽量、省電力、省資源などの点において、技術的に大きな成果を達成し、発展してきたのである。ただ冷陰極蛍光管のインバータ回路による点灯装置は数１０ＫＨｚの高周波で交流電源となっている。この高周波、交流電源によって光リップル（光のチラツキ）が大きく、電磁波ノイズ（放射電界強度）が発生する原因となっている。特に光リップル（光のチラツキ）は人間の眼に影響して眼精疲労、頭痛、倦怠感などで悩まされることが多いのが現状である。特にノートパソコンでは液晶パネル画面に接近して文字入力、キーボード操作を行うことが多いために、長時間の作業では疲労が蓄積される。このように人間の眼に対する負担はかなり大きいものとなる。また設計におけるＣＡＤ画面の操作、ワード、エクセルによる文書、資料作成などで、一日中パソコンと向き合って仕事をすることも多くなっており、このような会社の職場環境が多くなっているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  冷陰極蛍光管の駆動電源としてはインバータ回路による点灯装置が主に使用される。このインバータ回路では高周波で数１０ＫＨｚの交流波形となっているために、冷陰極蛍光管の輝度の変動が大きくなり、さらに人体に有害とされる電磁波ノイズ（放射電界強度）の発生があり、人体にとって注意を要する事柄である。ここで、輝度の変動は光リップル（光のチラツキ）の変動として捉える事ができる。この光リップル（光のチラツキ）は人間の眼に大きな影響を与えることが知られている。現在の液晶パネル画面はバックライトとして冷陰極蛍光管を使用しているが、駆動電源としてインバータ回路による点灯装置であるために、光リップル（光のチラツキ）が大きく、テレビ観賞、ＣＡＤ画面の操作、ワード、エクセルによる文書、資料作成、データ入力などでは長時間の作業となり疲労が蓄積し、人間の眼に対する負担は大きいものとなる。このように、インバータ回路による点灯装置は光リップル（光にチラツキ）の変動が大きいことがあげられるが、その他に電磁波ノイズ（放射電界強度）、雑音端子電圧の面で一定の基準値をクリアできない状況にある。上記の問題点を解消したものが本発明による冷陰極蛍光管の直流電源による直流点灯装置である。この直流点灯装置を使用することにより、光リップル（光のチラツキ）をインバータ回路による点灯装置に比べて、数分の一以下に低減することができる。この光源は人間の眼に対してたいへんやさしい光となっており、長時間の作業における眼精疲労に対しても大幅に軽減されるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  従来、冷陰極蛍光管の駆動電源としては、従来からインバータ回路による点灯装置を使用してきたが、この点灯回路は高周波で数１０ＫＨｚの交流波形となっているために光リップル（光のチラツキ）や電磁波ノイズ（放射電界強度）、雑音端子電圧の面で、これを大きく改善することはたいへん難しいことであった。この問題を改善すれば冷陰極蛍光管の利用範囲がさらに広がって行くことが十分に考えられる。光リップル（光のチラツキ）、電磁波ノイズ（放射電界強度）、雑音端子電圧を大幅に低減する手段として、本発明の直流電源による直流点灯装置を使用すれば多くの問題を解決することができる。この直流点灯装置の回路は商用交流電源ＡＣ１００Ｖに接続して、高電圧発生部、整流、平滑回路部、定電流部、極性切換部で構成されており、この中で定電流部、極性切換部は制御部の調光制御部、極性切換制御部で制御されている。このような回路構成によって冷陰極蛍光管を点灯させるものである。この回路構成によって従来のインバータ回路に比べ、光リップル（光のチラツキ）では数分の一以下に低減できる。また電磁波ノイズ（放射電界強度）、雑音端子電圧を大幅に低減した回路を構成している。【０００６】  ただ、この直流電源よる直流点灯装置にもいくつかの欠点がある。つまり、ある時間が経過すると冷陰極蛍光管の管端部の片側で黒化現象（カタホリシス現象）が発生する、この現象は直流電源による点灯の場合、電子の放出が一方向に偏り、水銀粒子が片側に引き寄せられるために片側の発光が減少するものである。このため冷陰極蛍光管を直流電源で点灯を連続して行う場合は、極性を定期的に切換えて安定した点灯を維持する必要がある。この極性切換えは半導体による極性切換回路によって安定した点灯が可能となる。冷陰極蛍光管を使用した照明装置を考えた場合、究極の目標とは太陽の光であり、自然の太陽光が最も優れている。太陽光は光リップル（光のチラツキ）および電磁波ノイズ（放射電界強度）の発生がほとんど測定できないレベルにある。冷陰極蛍光管の点灯装置として直流電源による直流点灯装置を採用することによって、人間の眼にやさしい太陽光に少しでも近づくことができる。
【発明の効果】
【０００７】  冷陰極蛍光管の直流電源による直流点灯装置は、我々の身近な所ではノートパソコンがある。ワード、エクセル等を利用して文字入力、文書の作成やマウスを動かしてのインターネット検索、メールの活用など、日常生活の中でなくてはならないものとなっている。またノートパソコンは仕事でも重要なツールとなっている。一日中、ノートパソコンと向かい合っていることも珍しいことではなくなっている。この際のノートパソコンのバックライト（冷陰極蛍光管）電源として直流電源による直点灯装置を使用すれば、液晶パネル画面に長時間、向かい合って仕事をしても眼精疲労などが大幅に軽減されることになる。また液晶パネル表示装置は薄型テレビとして、従来のブラウン管に取って代わろうとする勢いである。ドラマ、ビデオ鑑賞、ニュース、スポーツ番組など長時間に亘って観る機会が多くなっている。また設計におけるＣＡＤ画面などで大型液晶パネル画面の近くで図面を作成することが多く、長時間に亘って仕事を行っている。この場合も直流電源による直流点灯装置はたいへん有効である。現状、使用されているインバータ回路の点灯装置に比べ、光リップル（光のチラツキ）で数分の一以下の数字を達成している。また電磁波ノイズ（放射電界強度）、雑音端子電圧を大幅に低減している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  本発明の実施例による冷陰極蛍光管の直流電源による直流点灯装置について、図１を参照して説明する。図１はこの実施例による冷陰極蛍光管の直流点灯装置の要部の回路構成図である。
【実施例】
【０００９】  商用交流電源ＡＣ１００Ｖの交流電圧は高圧トランスＴ１を含む、高電圧発生部１で冷陰極蛍光管ＣＣＦＬが発光できる高電圧を生成する。高電圧発生部１は本発明の重要な部分で、従来、冷陰極蛍光管ＣＣＦＬの点灯装置ではインバータ回路における高周波のトランスで電圧を昇圧したり、チョッパー回路により昇圧したり、また力率改善回路を使用して昇圧を行っていた。この場合、電磁波ノイズ（放射電界強度）や光リップル（光のチラツキ）が多く発生していた。この冷陰極蛍光管ＣＣＦＬは主に液晶テレビ、液晶モニター、ノートパソコン等のバックライトとして使用されているが、この際人間が長時間に亘って使用した場合、眼精疲労、頭痛、倦怠感などで悩まされることが多く、疲労が蓄積されるものであった。これらの問題点を解決するために、本件図１で示した直流点灯装置の回路は電磁波ノイズ（放射電界強度）や光リップル（光のチラツキ）の発生を大幅に低減したものである。特に光リップル（光のチラツキ）においては、従来のインバータ回路等における発生量に対して数分の一以下に低減できるものである。【００１０】  高電圧発生部１においては、高圧トランスＴ１の入力に低周波（５０／６０Ｈｚ）の商用交流電源ＡＣ１００Ｖを接続し、出力としてＡＣ１５００Ｖ〜ＡＣ２０００Ｖに昇圧して整流、平滑回路部２で直流電圧（ＤＣ）を発生させ、冷陰極蛍光管ＣＣＦＬの起動点灯電圧を発生させている。その後、安定な点灯を維持するためにＤＣ８００Ｖ〜ＤＣ１０００Ｖの電圧にて、定電流部４を介して安定な点灯状態を確保する。次に整流、平滑回路部２ではダイオードブリッジ回路３によって高電圧を整流し、コンデンサＣ１によって平滑し、直流電圧を形成している。この回路では高圧交流電圧から高圧直流電圧を得ている。【００１１】  定電流部４は冷陰極蛍光管ＣＣＦＬに流れる電流を制御する限流回路で、この電流によって冷陰極蛍光管ＣＣＦＬの輝度を調整するものである。制御部６おける調光制御部６ａは外部からの調光指示によって、基準電圧Ｖ１の電圧値を変更することで、トランジスタ（電流制限素子）Ｑ１に流れる電流値を変更し、固定する。抵抗Ｒ１は動作電流の検出器としての役割を持っている。またオペアンプＡ１と抵抗Ｒ１と基準電圧Ｖ１とトランジスタＱ１により定電流回路を構成し、流れる電流は基準電圧Ｖ１／抵抗Ｒ１で一定に保たれる。【００１２】  極性切換部５は制御部６の極性切換制御部６ｂの制御のもとにＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５を動作させて所定時間毎に、または手動により、任意に切換え、冷陰極蛍光管ＣＣＦＬの両端電極Ｆ１、Ｆ２に矩形波状に電圧を印加する。この極性切換部５は冷陰極蛍光管ＣＣＦＬの特性により、一定方向の電流を流し続けるとカタホリシス現象により、一方の電極側の水銀が反対側の端に移動し、発光が減少し、暗くなってくるため、適当な時間で極性を転換しなければならない。このため極性を切換える必要があり、この極性切換部５にて極性転換を実行している。このように冷陰極蛍光管ＣＣＦＬの両端電極Ｆ１、Ｆ２に安定した高圧の直流電圧（ＤＣ）を印加し、定期的に極性転換を実行して安定した点灯状態を実現している。
【産業上の利用可能性】
【００１３】  冷陰極蛍光管において、本発明の直流電源の直流点灯装置を使用することによって、ノートパソコン、液晶テレビ、液晶モニター等のバックライト光源の光の質を飛躍的に高めることができる。従来、冷陰極蛍光管の駆動電源としては主にインバータ回路が使用されてきたが、光リップル（光のチラツキ）の発生が大きいものであった。これはインバータ回路における数１０ＫＨｚの高周波成分が影響しているためである。さらに電磁波ノイズ（放射電界強度）についても同様に大きいものであった。これに比べ直流電源による直流点灯装置は高周波成分の発生がないために光リップル（光のチラツキ）及び電磁波ノイズ（放射電界強度）の発生が非常に小さいものとなっている。従来、光リップル（光のチラツキ）、電磁波ノイズ（放射電界強度）の影響についてはあまり関心を持たれることが少なかった。しかし、光リップル（光のチラツキ）が大きい場合、人間の眼に対する影響として眼精疲労、頭痛、倦怠感などが考えられる。また電磁波ノイズ（放射電界強度）も人体への影響が懸念されている。このため直流電源による直流点灯装置を使用すれば光リップル（光のチラツキ）、電磁波ノイズ（放射電界強度）が大幅に軽減され、人間の眼にやさしい光源を手に入れることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】冷陰極蛍光管の直流点灯装置の要部の回路構成図。
【符号の説明】
【００１５】  １・・・高電圧発生部
２・・・整流、平滑回路部
３・・・ダイオードブリッジ回路
４・・・定電流部
５・・・極性切換部
６・・・制御部
６ａ・・・調光制御部
６ｂ・・・極性切換制御部
Ｑ１・・・トランジスタ
Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５・・・ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
Ａ１・・・オペアンプ
Ｖ１・・・基準電圧
Ｔ１・・・高圧トランス
Ｒ１・・・抵抗
Ｃ１・・・コンデンサ
ＣＣＦＬ・・・冷陰極蛍光管
Ｆ１、Ｆ２・・・両端電極
ＡＣ１００Ｖ・・・商用交流電源
【図１】
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