(57)【要約】 【課題】  大型化すること無く安価な方法を用いて管電流を安定化した冷陰極管点灯装置を提供すること。【解決手段】  １次電極に印加された交流電圧を電圧変換し２次電極に接続された冷陰極管５に供給する圧電トランス４と、圧電トランス４及びインダクタ３からなる直列共振回路に交流電圧を印加するフルブリッジ回路２と、交流電圧を入力電圧に応じて制御するパルス幅調整回路１を備えた冷陰極管点灯装置において、パルス幅調整回路１に温度補正回路としてダイオード６を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次電極に印加された交流電圧を電圧変換し２次電極に接続された冷陰極管に供給する圧電トランスと、前記１次電極に直列に接続されたインダクタと、前記圧電トランス及び前記インダクタからなる直列共振回路に前記交流電圧を印加するスイッチング素子と駆動回路からなるフルブリッジ回路と、前記交流電圧を入力電圧に応じて制御するパルス幅調整回路を備えた冷陰極管点灯装置において、前記パルス幅調整回路に温度補正回路を設けたことを特徴とする冷陰極管点灯装置。
【請求項２】
前記温度補正回路に、ダイオード、トランジスタ、正温度特性抵抗器、サーミスタのいずれかを設けたことを特徴とする請求項１記載の冷陰極管点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを用いた冷陰極管点灯装置に関し、特に管電流を安定化した冷陰極管点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パソコン等に用いられる液晶パネルのバックライト光源としては、冷陰極管が使用されている。冷陰極管を点灯させるためには高電圧が必要である。そこで特に圧電トランスは、高い昇圧比が得られ、高効率が得られることと、低背化に適していることから、冷陰極管点灯装置に広く用いられている。
【０００３】
また、圧電トランスの１次電極へ交流電圧を供給する電源回路としては、高効率が得られるフルブリッジ回路が広く用いられている。
【０００４】
従来の冷陰極管点灯装置を図面を用いて説明する。図８は、従来の冷陰極管点灯装置を示すブロック回路図である。図８において、１１はパルス幅調整回路であり、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、コンデンサＣ１、パルス幅制御回路Ａ１から構成されている。２はフルブリッジ回路であり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と駆動回路Ａ２から構成されている。３はインダクタ、４は圧電トランス、５は冷陰極管である。
【０００５】
従来の冷陰極管点灯装置では、フルブリッジ回路２により発生する交流電圧をインダクタ３と圧電トランス４からなる直列共振回路の圧電トランス４の１次側に入力し、圧電トランス４の高い昇圧比により、圧電トランス４の２次側に高電圧を発生させて冷陰極管５を点灯させている。
【０００６】
パルス幅調整回路１１は、入力直流電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１、Ｒ３により分圧された電圧（以下Ｖｃｈｏｐ電圧という）を基準として、圧電トランス４に入力される交流電圧のパルス幅を調整している。
【０００７】
このＶｃｈｏｐ電圧が高いとパルス幅のデューティ比（パルスのオン時間とオフ時間の割合）は小さくなり、逆に低いとパルス幅のデューティ比は大きくなるよう制御されている。
【０００８】
ところで、冷陰極管５が点灯しているときに流れている電流は、管電流と呼ばれている。この管電流が安定した波形でなければ、液晶パネルが点滅してしまうなどの不具合が生じバックライト光源として機能しなくなる。
【０００９】
また、パソコン等の電子機器は、環境温度が４０℃での安定した動作が要求されている。冷陰極管５に管電流が流れると、冷陰極管５自身が徐々に熱を持ってくる。特に環境温度が４０℃中では、電子機器内部の温度も上昇し、管電流波形が不安定となり、やがて冷陰極管５は、点滅しはじめ、ついには消えてしまうことがある。このような現象は、管電流の異常発振と呼ばれている。
【００１０】
ここで、管電流の異常発振における現象を具体的に説明する。圧電トランス４は、電気エネルギーを機械的な振動エネルギーへ変換しているので、駆動周波数を持っている。そして、圧電トランスの駆動周波数は、材料特性から安定動作帯域を持っている。
【００１１】
圧電トランス４の出力に冷陰極管５を接続した場合、入力電圧変化による駆動周波数の変動、管電流変動による駆動周波数の変動、または冷陰極管５の温度変化に伴う負荷変動による駆動周波数の変動等、様々な要因により管電流の異常発振が発生すると考えられている。
【００１２】
圧電トランス４の駆動周波数に対して、その安定動作帯域内で動作を続けている状態にあれば、管電流の異常発振は発生することはないが、特に温度変化が生じた場合など、圧電トランス４の入力容量および出力容量が変化することで周波数特性が変化し、また冷陰極管５の負荷インピーダンスも変化するため、異常発振周波数帯域に達し、管電流の異常発振が引き起こされることがある。
【００１３】
したがって、この駆動周波数を温度補正することにより管電流の異常発振を防止することが可能である。
【００１４】
環境温度４０℃では電子機器の内部温度は各部品から発生する熱により７５℃近くなることが確認されている。したがって冷陰極管点灯装置としては、７５℃にて管電流の異常発振が起こること無く安定して動作しなければならない。
【００１５】
管電流の異常発振の発生に対する圧電トランスの駆動周波数を制御する方法として、例えば特許文献１がある。これは、冷陰極管に検出抵抗を追加して、管電流値を検出し、圧電トランスの駆動周波数を制御する方法である。
【００１６】
【特許文献１】特開平１１−２９８０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１に開示されている圧電トランスの駆動周波数を制御する方法では、部品点数が増えて冷陰極管点灯装置が大型化することが問題となっていた。また、特に管電流検出回路に用いられる検出抵抗は、高電圧部に接続されるので、高価な高耐圧抵抗を用いなければならずコストの増大も問題となっていた。
【００１８】
そこで本発明の課題は、大型化すること無く安価な方法を用いて管電流を安定化した冷陰極管点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、前記課題の解決のため、冷陰極管点灯装置のパルス幅調整回路を検討した結果なされたものである
【００２０】
本発明は、１次電極に印加された交流電圧を電圧変換し２次電極に接続された冷陰極管に供給する圧電トランスと、前記１次電極に直列に接続されたインダクタと、前記圧電トランス及び前記インダクタからなる直列共振回路に前記交流電圧を印加するスイッチング素子と駆動回路からなるフルブリッジ回路と、前記交流電圧を入力電圧に応じて制御するパルス幅調整回路を備えた冷陰極管点灯装置において、前記パルス幅調整回路に温度補正回路を設けたことを特徴とする冷陰極管点灯装置である。
【００２１】
前記温度補正回路に、ダイオード、トランジスタ、正温度特性抵抗器、サーミスタのいずれかを設けたことを特徴とする冷陰極管点灯装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、管電流の異常発振の発生に対して、冷陰極管点灯装置のパルス幅調整回路に温度補正回路を設けて、温度変化による圧電トランスの駆動周波数が異常発振周波数帯域にならないように制御することにより、大型化させることなく、安価な冷陰極管点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明による冷陰極管点灯装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は本発明による第１の実施の形態の冷陰極管点灯装置を示すブロック回路図である。図１において、１はパルス幅調整回路であり、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、コンデンサＣ１とダイオード６、パルス幅制御回路Ａ１から構成されている。２はフルブリッジ回路であり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と駆動回路Ａ２から構成されている。３はインダクタ、４は圧電トランス、５は冷陰極管である。
【００２５】
図１の本発明による第１の実施の形態の冷陰極管点灯装置では、パルス幅調整回路１は、入力直流電圧Ｖｃｃを分圧するＲ１とＲ３の間に、温度補正回路としてダイオード６を設けている。パルス幅調整回路１以外の回路構成は、従来の冷陰極管点灯装置と同じである。
【００２６】
ダイオードの順方向電圧は、負の温度係数を有していることから、温度が上昇すると順方向電圧が変化する。入力電圧を抵抗Ｒ１とＲ３で分圧した電圧が温度上昇によって変化した値を、ダイオードの温度特性を利用して補正したＶｃｈｏｐ電圧を基準として、圧電トランスに印加される交流電圧のパルス幅を制御する。ここで、図１よりダイオード６は２個直列接続した構成としているが、接続数を選定することによって、圧電トランスの駆動周波数が温度上昇により異常発振周波数帯域にならないように、最適化することができる。
【００２７】
図２は、本発明による第２の実施の形態の冷陰極管点灯装置のパルス幅調整回路を示すブロック回路図である。本発明による第２の実施の形態の冷陰極管点灯装置は、パルス幅調整回路以外の回路構成は従来の冷陰極管点灯装置と同じであることから、以下はパルス幅調整回路のみのブロック回路図にて説明する。
【００２８】
図２に示すように、第２の実施の形態では、パルス幅調整回路に温度補正回路としてトランジスタＴと抵抗Ｒ３、Ｒ４からなるトランジスタ回路７を設けている。入力電圧をＲ１とＲ３、Ｒ４で分圧した電圧が温度上昇によって変化した値を、トランジスタ回路７にて補正したＶｃｈｏｐ電圧を基準として、圧電トランスに印加される交流電圧のパルス幅を制御する。トランジスタ回路７の定数を選定することによって、圧電トランスの駆動周波数が温度上昇により異常発振周波数領域にならないように、最適化することができる。
【００２９】
図３は、本発明による第３の実施の形態の冷陰極管点灯装置のパルス幅調整回路を示すブロック回路図である。本発明による第３の実施の形態の冷陰極管点灯装置は、パルス幅調整回路以外の回路構成は従来の冷陰極管点灯装置と同じであることから、以下はパルス幅調整回路のみのブロック回路図にて説明する。
【００３０】
図３に示すように第３の実施の形態の冷陰極管点灯装置は、パルス幅調整回路のＲ１とＲ３の間に温度補正回路として正温度特性抵抗器８を設けている。正温度特性抵抗器８は、温度の上昇により抵抗値が変化する特性を有している。入力電圧を抵抗Ｒ１とＲ３で分圧した電圧が温度上昇によって変化した値を、正温度特性抵抗器８の温度特性を利用して補正したＶｃｈｏｐ電圧を基準として、圧電トランスに印加される交流電圧のパルス幅を制御する。正温度特性抵抗器８を選定することによって、圧電トランスの駆動周波数が温度上昇により異常発振周波数領域にならないように、最適化することができる。
【００３１】
図４は、本発明による第４の実施の形態の冷陰極管点灯装置のパルス幅調整回路を示すブロック回路図である。本発明による第４の実施の形態の冷陰極管点灯装置は、パルス幅調整回路以外の回路構成は従来の冷陰極管点灯装置と同じであることから、以下はパルス幅調整回路のみのブロック回路図にて説明する。
【００３２】
図４に示すように、第４の実施の形態の冷陰極管点灯装置は、パルス幅調整回路のＲ１とＲ３の間に温度補正回路としてサーミスタ９を設けている。サーミスタ９は、温度の上昇により抵抗値が変化する特性を有している。入力電圧をＲ１とＲ３で分圧した電圧が温度上昇によって変化した値を、サーミスタ９の温度特性を利用して補正したＶｃｈｏｐ電圧を基準として、圧電トランスに印加される交流電圧のパルス幅を制御する。サーミスタ９を選定することによって、圧電トランスの駆動周波数が温度上昇により異常発振周波数領域にならないように、最適化することができる。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明による冷陰極管点灯装置について、図１に示したパルス幅調整回路１に温度補正回路としてダイオード６を設けた実施例について説明する。
【００３４】
温度補正回路としてダイオード６を設けた冷陰極管点灯装置を用いて、入力電圧に対するＶｃｈｏｐ電圧、圧電トランスに印加される交流電圧のパルス幅（デューティ）、駆動周波数について、それぞれ環境温度を２５℃、５０℃、７５℃と変化させて温度特性を測定した。
【００３５】
入力電圧に対するＶｃｈｏｐ電圧の温度特性を測定した結果を図５に示す。Ｖｃｈｏｐ電圧は入力電圧に応じて一定の傾きで変化し、温度が上昇しても、傾きは一定で温度上昇により特性が急変することはなかった。
【００３６】
また、入力電圧に対する圧電トランスに印加される交流電圧のパルス幅（デューティ）の温度特性を測定した結果を図６に示した。入力電圧に応じてデューティも一定の傾きで変化し、温度が上昇しても、傾きは一定で温度上昇により特性が急変することはなかった。
【００３７】
次に、入力電圧に対する駆動周波数の温度特性を測定した結果を図７に示す。入力電圧に応じて駆動周波数も一定の傾きで変化し、温度が上昇しても、傾きは一定であり、圧電トランスの駆動周波数が温度上昇により異常発振周波数帯域とはならない、管電流が安定した冷陰極管点灯装置が得られた。
【００３８】
また、比較のために図９に従来の冷陰極管点灯装置を用いて、圧電トランスの駆動周波数の温度特性を測定した結果を示した。２５℃と５０℃では駆動周波数は管電流の異常発振が発生する５８．５（Ｈｚ）より大きくなることは無く傾きは一定であったが、７５℃で、入力電圧１８Ｖ以上にて駆動周波数は急変し５８．５（Ｈｚ）よりも大きくなり管電流の異常発振が発生した。
【００３９】
パルス幅調整回路に温度補正回路として、図２に示したトランジスタ回路７を設けた冷陰極管点灯装置、図３に示した正温度特性抵抗器８を設けた冷陰極管点灯装置、図４に示したサーミスタ９を設けた冷陰極管点灯装置に対しても、図１に示したダイオード６を設けた冷陰極管点灯装置と同様に、入力電圧に対してＶｃｈｏｐ電圧、デューティ、駆動周波数の温度特性をそれぞれ測定し、温度補正回路の条件を最適化することにより、同様に駆動周波数が異常発振周波数帯域とならない、管電流が安定した冷陰極管点灯装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による第１の実施の形態の冷陰極管点灯装置を示すブロック回路図。
【図２】本発明による第２の実施の形態の冷陰極管点灯装置のパルス幅調整回路を示すブロック回路図。
【図３】本発明による第３の実施の形態の冷陰極管点灯装置のパルス幅調整回路を示すブロック回路図。
【図４】本発明による第４の実施の形態の冷陰極管点灯装置のパルス幅調整回路を示すブロック回路図。
【図５】温度補正回路としてダイオードを設けた冷陰極管点灯装置の入力電圧に対するＶｃｈｏｐ電圧の温度特性を示すグラフ。
【図６】温度補正回路としてダイオードを設けた冷陰極管点灯装置の入力電圧に対するパルス幅のデューティの温度特性を示すグラフ。
【図７】温度補正回路としてダイオードを設けた冷陰極管点灯装置の入力電圧に対する駆動周波数の温度特性を示すグラフ。
【図８】従来の冷陰極管点灯装置を示すブロック回路図。
【図９】従来の冷陰極管点灯装置の入力電圧に対する駆動周波数の温度特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１、１１    パルス幅調整回路
２    フルブリッジ回路
３    インダクタ
４    圧電トランス
５    冷陰極管
６    ダイオード
７    トランジスタ回路
８    正温度特性抵抗器
９    サーミスタ
Ａ１    パルス幅制御回路
Ａ２    駆動回路
【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】
2009016121.tif 000007
【図６】
2009016121.tif 000008
【図７】
2009016121.tif 000009
【図８】
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【図９】
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