(57)【要約】【課題】瞬停時間を確保しつつ、コストが低減する蛍光管用電源およびバックライトを提供する。【解決手段】交流電源ＶＡＣが入力され、この交流電源ＶＡＣを直流に変換するコンバータ１０と、このコンバータ１０の直流の出力を交流に変換するインバータ２０とを備えた蛍光管用電源５０において、コンバータ１０は、交流電源ＶＡＣの全波整流を行う整流回路１と、この整流回路１に接続される電解コンデンサからなる平滑回路２とが設けられており、インバータ２０は、電解コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部２１と、インバータ２０を制御するコントロール回路２２とを有し、電圧検出部２１で検出された電解コンデンサの両端電圧が、所定電圧以下になると、コントロール回路２２が停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源が入力され、前記交流電源を直流に変換するコンバータと、前記コンバータの直流の出力を交流に変換するインバータとを備えた蛍光管用電源において、
前記コンバータは、前記交流電源の全波整流を行う整流回路と、前記整流回路に接続される電解コンデンサからなる平滑回路とが設けられており、
前記インバータは、前記電解コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部と、前記インバータを制御するコントロール回路とを有し、
前記電圧検出部で検出された前記電解コンデンサの両端電圧が、所定電圧以下になると、前記コントロール回路が停止することを特徴とする蛍光管用電源。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光管用電源において、
前記電圧検出部が、前記電解コンデンサの両端電圧を分圧するための抵抗と、前記抵抗で分圧された電圧が入力されるシャントレギュレータとを備えることを特徴とする蛍光管用電源。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蛍光管用電源において、
前記電圧検出部の出力信号が、前記コントロール回路のイネーブル端子に入力されることを特徴とする蛍光管用電源。
【請求項４】
請求項１または２に記載の蛍光管用電源において、
前記電圧検出部の出力信号が、前記コントロール回路の電源端子に入力されることを特徴とする蛍光管用電源。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の蛍光管用電源と、前記蛍光管用電源から電源が供給される蛍光管とを備えることを特徴とするバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光管用電源およびバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電、送電等を行う供給側と、負荷の大幅な変化等が生じる需要側との不一致等が原因で、停電が生じる。特に、落雷などによって瞬間的な停電、いわゆる瞬時停電が発生することは避けられない。瞬時停電が生じると、電源電力が十分に確保できないため、電気製品が正常に動かなくなる。また、電気製品の部品が破損する可能性もある。
【０００３】
例えば、液晶テレビに使用されるバックライトでは、電源回路として、家庭用商用電源を直流に変換する整流平滑回路からなるコンバータと、当該コンバータから出力される直流電源を交流に変換するインバータとが使用される。
このバックライトに使用される家庭用商用電源に瞬時停電が生じても、瞬時停電の時間、すなわち瞬停時間が、例えば、６０ｍｓ以内であれば電源が遮断されないようになっている。
【０００４】
瞬時停電による電源遮断を回避するために、コンバータに使用される平滑回路の電解コンデンサの静電容量を大きくして、瞬時停電が生じても電源が即時遮断されないようにしている。つまり、電解コンデンサは、平滑機能と、時定数を大きくするための機能との両方の機能を有し、時定数を大きくすることにより瞬停時間を確保しつつ、瞬停時間を超える停電の場合にのみ電源が遮断されるようになっている。
【０００５】
平滑回路に使用される電解コンデンサの静電容量が大きいと、脈流が低減し、瞬停時間は確保できるが、コストアップとなったり、突入電流が大きくなったりする。一方で、電解コンデンサの静電容量が小さすぎると、瞬停時間が確保できなくなる。したがって、適度な静電容量の電解コンデンサを使用しなければならない。
【０００６】
このような状況下、特許文献１では、ラッチ回路が異常を検出したときには、ラッチ回路がラッチ状態となり、スイッチング動作を停止させる保護回路を備えた放電管点灯装置において、直流出力の電圧が放電管の点灯動作に異常を生じさせる電圧より一時的に低くなったことを検出したときに、ラッチ回路の動作電源の供給を停止した後、再度、動作電源の供給を行うことによって、瞬間的な停電によりラッチ回路が、ラッチ状態に移行して、冷陰極管が消灯される事態が生じたときにも、自動的に冷陰極管の点灯を再開できるようにした放電管点灯装置が提案されている。
【０００７】
特許文献２では、外部電源から所定電圧値を持つ電源電圧を生成するプリレギュレータ、すなわち直流電源によって得られる電源電圧が予め設定されている電圧値よりも低下したとき、瞬停検出回路によって、この電圧低下を検出しインバータ回路をリセットし、ランプを再点灯させる放電点灯装置が提案されている。
【０００８】
特許文献３では、交流電源とバッテリとを使用する誘導灯などの点灯装置で、交流電源に停電等が生じ、第１の電圧検出手段の検出結果が所定値以下になり、かつバッテリの電圧低下に伴い第２の電圧検出手段が検出した直流電圧が所定値以下になる場合に、インバータ回路のスイッチング素子をオフ状態でラッチしてランプを消灯する点灯装置が提案されている。
この点灯装置では、交流電源が再投入されて、第１の電圧検出手段が検出した電圧が所定値を上まわったことを示した場合には、ラッチを解除してランプを点灯させる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３５５８６５号公報
【特許文献２】特開平５−２８３１８５号公報
【特許文献３】特開２００２−２９９０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の放電管点灯装置では、瞬時停電等によって生じる異常が、トランスの２次側で検出されている。すなわち、電圧検出回路は、トランスの２次コイルの端子間に発生する電圧を分圧し、さらに、分圧された電圧を整流平滑することにより電圧を検出している。また、異常電流の検出にあたっても、トランスの２次側の負荷である冷陰極管に流れる電流を検出している。
【００１１】
このため、１次側での異常が２次側に伝わった後でないと検出できず、当該異常を検出するのに遅れが発生する。また、商用電源の瞬時停電が断続的になると、つまり、瞬時停電の時間が短くオン、オフを繰り返すと、断続的に発生する異常を検出するのが難しくなる。
断続的に瞬時停電が繰り返される場合に、異常を検出できないと、ＰＷＭ制御におけるデューティ比が大きくなりやすい。さらに、異常検出のためのラッチ回路が設けられているので、回路が複雑である。
【００１２】
特許文献２に記載の放電点灯装置は、直流電源にプリレギュレータを使用しているので、電力の損失が大きい。つまり、直流電源の整流部分において、チョッピング回路が設けられ、平滑回路に流入する電圧が当該チョッピング回路によって制御されているので、当該チョッピング回路で、電力の損失が発生する。また、チョッピング回路を制御するためのフィードバック回路を設ける必要があるので、回路が複雑化する。
【００１３】
チョッピング回路が設けられていると直流電源の出力電圧を制御することができる一方で、電解コンデンサの両端電圧の変化が小さく、断続的な瞬時停電が発生した場合には、瞬時停電を検出することが難しくなる。
【００１４】
特許文献３に記載の点灯装置は、例えば、誘導灯に使用され、商用電源に加えバッテリを使用して、停電時にもランプが点灯されるようにしたものである。したがって、停電時にはバッテリからの電力が供給される構成であり、瞬停時間を確保するような構成ではない。また、第１の電圧検出手段と、第２の電圧検出手段との２つの電圧検出手段が設けられており、回路が複雑である。
【００１５】
本発明はこのような実情に鑑み、瞬停時間を確保しつつ、コストが低減する蛍光管用電源および当該蛍光管用電源を利用したバックライト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】
【００１６】
上記目的を達成すべく本発明は次の技術的手段を講じた。
本発明にかかる蛍光管用電源では、交流電源が入力され、交流電源を直流に変換するコンバータと、このコンバータの直流の出力を交流に変換するインバータとを備えた蛍光管用電源において、コンバータは、交流電源の全波整流を行う整流回路と、この整流回路に接続される電解コンデンサからなる平滑回路とが設けられており、インバータは、電解コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部と、インバータを制御するコントロール回路とを有し、電圧検出部で検出された電解コンデンサの両端電圧が、所定電圧以下になると、コントロール回路が停止する。
【００１７】
このようにすると、交流電源が、例えば、ダイオードブリッジからなる全波整流回路に入力される。そして、全波整流が行われた脈流が大きい状態の直流が、直接電解コンデンサからなる平滑回路に入力される。つまり、全波整流の電圧波形を有する直流が電解コンデンサに入力される。このため、比較的簡易な整流平滑回路とすることができ、コストが低減する。
【００１８】
整流平滑回路、すなわちコンバータの直流出力は、インバータに入力され、高周波の交流になって、インバータの出力側に設けられている蛍光管を点灯させる。なお、平滑回路の電解コンデンサは、瞬停時間を確保するのに必要十分な静電容量がある。
【００１９】
この場合、電解コンデンサの両端電圧を検出していると、停電等の影響により交流電源が遮断され、電解コンデンサの両端電圧が所定電圧以下、つまり、予め決められた電圧であって、脈流の影響をうけて両端電圧低下する場合よりも低い電圧になると、電圧検出部はコントロール回路に、当該コンロトール回路を停止するための信号を送るので、インバータの共振や蛍光管用電源に接続される蛍光管の電流が遮断される。
【００２０】
「コントロール回路が停止する」とは、コントロール回路の電源が遮断されて、コントロール回路の機能が完全に停止し、インバータの機能が停止する場合以外に、コントロール回路がスタンバイモードに入る場合が含まれる。スタンバイモードになると、インバータにおけるドライバの駆動が停止したり、蛍光管電流がゼロになったり、ＰＷＭ制御のデューティ比が０％になったりする。
したがって、瞬停時間を確保しつつ、コストが低減する蛍光管用電源を得ることができる。
【００２１】
本発明にかかる蛍光管用電源では、電圧検出部が、電解コンデンサの両端電圧を分圧するための抵抗と、この抵抗で分圧された電圧が入力されるシャントレギュレータとを備えることが好ましい。
【００２２】
シャントレギュレータを使用して電圧検出を行うと、高精度に電解コンデンサの両端電圧を検出することができる。このため、断続的な瞬時停電であっても検出しやすい。
【００２３】
本発明にかかる蛍光管用電源では、電圧検出部の出力信号が、コントロール回路のイネーブル端子に入力されることが好ましい。
コントロール回路のイネーブル端子は、コントロール回路のノーマルモードとスタンバイモードとを切り替えるためのものである。つまり、イネーブル端子が、ローレベルになると、インバータの制御等を行っているコントロール回路内部の発振回路が停止し、コントロール回路の大部分はシャットダウンされる。
【００２４】
また、イネーブル端子がハイレベルになると、コントロール回路は再びノーマルモードに復帰し、インバータのスイッチング素子のゲートをドライブし高周波電圧を発生させ、蛍光管を点灯させたり、ＰＷＭ制御により調光を行ったりする。
【００２５】
したがって、電解コンデンサの両端電圧を電圧検出部で検出し、当該電圧検出部の出力信号がイネーブル端子に入力されていると、停電等で電解コンデンサの両端電圧が所定電圧以下に低下すると、イネーブル端子がローレベルに下がり、コントロール回路がスタンバイモードになって、インバータにおけるドライバの駆動が停止したり、蛍光管電流をゼロにしたり、ＰＷＭ制御のデューティ比を０％にすることができる。
【００２６】
また、断続的な瞬時停電が発生した場合であっても、１次側の電解コンデンサの電圧を検出しているので、断続的な瞬時停電を検出しやすく、デューティ比が大きくなることが低減する。
【００２７】
本発明にかかる蛍光管用電源では、電圧検出部の出力信号が、コントロール回路の電源端子に入力されていてもよい。
このようにすると、電解コンデンサの両端電圧が所定電圧以下に低下すると、電圧検出部の出力信号により、コントロール回路の電源が遮断されるので、コントロール回路の機能が完全に停止する。このため、インバータにおけるドライバの駆動が停止したり、蛍光管電流がゼロになったり、ＰＷＭ制御のデューティ比が０％になったりする。
【００２８】
また、ＰＷＭ制御のデューティ比が０％になるので、断続的な瞬時停電が発生しても、デューティ比が大きくなることが低減する。
なお、停電から復旧し、電解コンデンサの両端電圧が所定電圧より大きくなると、再びコントロール回路の電源がオンして、コントロール回路の機能が復帰する。
【００２９】
本発明にかかるバックライトでは、前述の蛍光管用電源と、この蛍光管用電源から電源が供給される蛍光管とを備える。
このようにすると、瞬停時間を確保しつつ、コストが低減するバックライトを得ることができる。また、断続的な瞬時停電が発生しても、ＰＷＭ制御のデューティ比が大きくなることが低減し、調光の精度が向上する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、瞬停時間を確保しつつ、コストが低減する蛍光管用電源および当該蛍光管用電源を利用したバックライトを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるバックライトの回路ブロック図である。
図１に示すように、バックライト１００は、家庭用商用電源、すなわち交流電源ＶＡＣが入力され、交流電源ＶＡＣを直流に変換するコンバータ１０と、コンバータ１０から出力される直流を高周波の交流に変換するインバータ２０と、蛍光管４０に流れる電流を安定化させるバラスト素子３０と、蛍光管４０とからなる。蛍光管用電源５０は、コンバータ１０とインバータ２０とからなる。
【００３２】
バラスト素子３０はバラストコンデンサからなり、蛍光管４０には、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent
Lamp:冷陰極蛍光放電管）が使用されている。なお、家庭用商用電源は、日本では単相交流１００Ｖである。
【００３３】
コンバータ１０は交流電源ＶＡＣの整流平滑を行い、交流電源ＶＡＣをインバータ２０の入力電源である直流に変換する回路であり、整流回路１と平滑回路２とからなる。
整流回路１は、４つの整流ダイオードからなるダイオードブリッジであり、全波整流を行っている。したがって、整流回路１の出力波形は、全波整流された波形、すなわち脈流が大きい状態の直流である。
【００３４】
そして、整流回路１の出力である脈流が大きい状態の直流が、平滑回路２に直接入力され、平滑回路２で脈流が低減された直流になる。平滑回路２は、コンデンサインプット方式であり、電解コンデンサが使用されている。つまり、平滑回路２は、交流電源ＶＡＣの周波数より低い周波数のみを通過させるローパスフィルタである。
そして、平滑回路２に使用されている電解コンデンサは、瞬停時間を確保するのに適度な静電容量を有する。つまり、時定数を大きくしている。
【００３５】
コンバータ１０の直流出力が入力されるインバータ２０は、コンバータ１０の出力電圧、すなわち電解コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部２１と、電圧検出部２１の出力信号が入力されるコントロール回路２２と、コントロール回路２２のゲートドライブ信号が入力されるドライバ２３と、ドライバ２３によって制御されるトランス２４とからなる。
【００３６】
電圧検出部２１は、平滑回路２、すなわち電解コンデンサの両端電圧を検出し、この検出された両端電圧に基づいて、コントロール回路２２にハイレベル又はローレベルの出力信号を送る。
【００３７】
ドライバ２３はスイッチング素子等からなる。そして、コントロール回路２２の出力信号、すなわち、ゲートドライブ信号に基づいて、このスイッチング素子を交互に導通させ、トランス２４を励磁する。このため、トランス２４の２次側に高周波の電圧が発生する。
そして、高周波の電圧を出力する蛍光管用電源５０が、バラスト素子３０を介し、蛍光管４０を点灯させる。
【００３８】
コントロール回路２２は、トランス２４の１次側に設けられており、ＩＣが使用されている。コントロール回路２２の端子には、電源端子ａ、ＧＮＤ端子ｂ、ゲートドライブ端子ｃ、イネーブル端子ｄ、ＰＷＭ調光端子ｅ、ランプ電流制御端子ｆ等が設けられている。
【００３９】
電源端子ａには、直流電源が供給され、電源端子ａに電源が供給されることにより、コントロール回路２２が作動する。また、電源端子ａに対応してＧＮＤ端子ｂが設けられている。
ゲートドライブ端子ｃは、ドライバ２３におけるスイッチング素子のゲートに接続されており、当該ゲートをドライブし、トランス２４を介することにより、当該トランス２４の２次側に高周波電圧を発生させる。
【００４０】
イネーブル端子ｄは、コントロール回路２２をノーマルモードからスタンバイモードに移行させることにより、コントロール回路２２を停止させるためのものである。イネーブル端子ｄが、ローレベルになるとコントロール回路２２の内部における発振が停止し、コントロール回路２２の大部分は遮断される。スタンバイモードでは、ドライバ２３の駆動を停止したり、蛍光管４０の電流をゼロしたり、ＰＷＭ制御のデューティ比を０％にしたりする。
【００４１】
また、イネーブル端子ｄがハイレベルになると、コントロール回路２２は再びノーマルモードに復帰し、蛍光管４０を点灯させるとともに、ＰＷＭ制御を行うことにより調光を行うことができるようになる。
【００４２】
したがって、電圧検出部２１の出力がコントロール回路２２のイネーブル端子ｄに入力されていると、電解コンデンサの両端電圧が停電等の影響により所定電圧以下になると、電圧検出部２１はコントロール回路２２に、当該コンロトール回路２２をスタンバイモードにするための出力信号を送るので、インバータ２０の共振や蛍光管用電源５０に接続される蛍光管４０の電流が遮断されるとともに、デューティ比が大きくなることが低減する。
【００４３】
ＰＷＭ調光端子ｅは、蛍光管４０の調光を行うための信号が入力される端子である。この端子に接続される外付け部品でＰＷＭ信号の周波数、デューティ比の最低値等を変更することができる。ＰＷＭ制御を使用することにより、蛍光管４０のオンとオフを制御するパルスの幅、すなわちデューティ比を変化させることができる。デューティ比が変化すると、人には認識できない速さで蛍光管４０の点灯と消灯とが繰り返される。したがって、ＰＷＭ調光端子ｅを利用することにより、蛍光管４０の調光を行うことができる。
ランプ電流制御端子ｆは、蛍光管４０の電流を制御するための信号が入力される端子である。この端子に接続されるＩＣの外付け部品にかかる電圧を検出することにより、蛍光管４０に流れる電流を検出するとともに、当該電流を制御することができる。
【００４４】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる電圧検出部の回路図である。
図２に示すように、電圧検出部２１は、電解コンデンサの両端電圧Ｖａを検出しており、電解コンデンサの両端電圧Ｖａは、複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ３によって分圧されて、分圧された電圧がシャントレギュレータＳのリファレンスに入力されている。電解コンデンサの両端電圧Ｖａが、所定電圧を超えていると抵抗Ｒ４、Ｒ５に比較的大きな電流が流れるので、トランジスタＴｒはオンしている。トランジスタＴｒがオンしていると、コントロール回路入力端子はハイレベルである。
そして、電解コンデンサの両端電圧Ｖａが所定電圧以下に低下すると、シャントレギュレータＳのカソードからアノードへ流れる電流が減少する。このため、トランジスタＴｒがオフする。抵抗Ｒ６が設けられているので、コントロール回路入力端子はローレベルに低下する。第１の実施形態では、コントロール入力端子は、イネーブル端子ｄであるので、コントロール回路入力端子がローレベルになると、コントロール回路２２がスタンバイ状態になる。
【００４５】
シャントレギュレータＳは、その内部に比較器となるオペアンプと、増幅器となるトランジスタとを有する。シャントレギュレータＳ内部では、リファレンスから入力された電圧が、比較器において、シャントレギュレータＳ内部で生じている基準電圧と比較され、この比較された電圧がシャントレギュレータ内部のトランジスタで増幅される。したがって、シャントレギュレータＳでは、リファレンスに入力される電圧を高精度に検出できる。シャントレギュレータＳのリファレンスに入力される電圧は、電解コンデンサの両端電圧Ｖａの分圧であるから、電解コンデンサの両端電圧Ｖａを高精度に検出することができる。
また、シャントレギュレータＳは、比較的定格が大きく、高速に動作するので、瞬時停電であっても検出することができる。
【００４６】
図３は、本発明の第２の実施形態にかかるバックライトの回路ブロック図である。本実施形態では、電圧検出部２１の出力信号が、コントロール回路２２の電源端子ａに入力されている。なお、第２の実施形態においても、電圧検出部２１の回路図は、図２に示す第１の実施形態と同一である。
そして、第２の実施形態では、図２に示すコントロール回路入力端子は、コントロール回路２２の電源端子ａである。
【００４７】
第２の実施形態では、電圧検出部２１の出力信号がローレベルになると、コントロール回路２２の電源が遮断され、コントロール回路２２の機能が完全に停止する。このため、ドライバ２３の駆動が停止したり、ＰＷＭ制御のデューティ比が０％になったりする。
【００４８】
その後、停電等が復旧し、電源端子ａがハイレベルになるとコントロール回路２２は再び作動して、ドライバ２３を駆動し蛍光管４０を点灯させるとともに、ＰＷＭ制御を行ってデューティ比を変化させることができるようになる。
【００４９】
電圧検出部２１の出力がコントロール回路２２の電源端子ａに接続されている場合も、電解コンデンサの両端電圧Ｖａが、停電等の影響により所定電圧以下になると、電圧検出部２１はコントロール回路２２に、当該コントロール回路２２を停止するための出力信号を送るので、インバータ２０の共振や蛍光管用電源５０に接続される蛍光管４０の電流が遮断され、デューティ比が大きくなることが低減する。
【００５０】
本発明は、前述の実施形態以外に種々の実施形態を採用することができる。インバータ２０は、直流を交流に変換するものであれば、電力変換素子を使用したハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式等どのようなインバータであってもよい。また、蛍光管４０も、ＣＣＦＬに限られない。コントロール回路２２、すなわちＩＣの機能は、前述の通りでなくてもよい。つまり、このバックライト１００に使用される電圧検出部２１、インバータ２０等は、本発明の趣旨を損なわない範囲で、どのような回路構成、回路素子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるバックライトの回路ブロック図である。
【図２】電圧検出部の回路図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかるバックライトの回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１      整流回路
２      平滑回路
１０    コンバータ
２０    インバータ
２１    電圧検出部
２２    コントロール回路
４０    蛍光管
５０    蛍光管用電源
１００  バックライト
ＶＡＣ    交流電源
Ｓ      シャントレギュレータ
ａ      電源端子
ｄ      イネーブル端子
【図１】
2009037823.tif 000003
【図２】
2009037823.tif 000004
【図３】
2009037823.tif 000005