(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波で高電圧の交流電力を発生する昇圧回路と、
冷陰極管と着脱自在に接続され、高電圧端子および低電圧端子を持つ出力コネクタと、
昇圧回路および出力コネクタが固定され、昇圧回路と出力コネクタの高電圧端子との間を接続する高電圧配線パターンが形成されたプリント基板と、
冷陰極管の負荷電流を検出する電流検出回路とを備え、
プリント基板では、低電圧端子を電流検出回路に接続する低電圧配線パターンの周囲がグランド配線パターンで囲まれていることを特徴とする冷陰極管点灯用インバータ回路。
【請求項２】
高周波で高電圧の交流電力を発生する昇圧回路と、
冷陰極管と着脱自在に接続され、高電圧端子および低電圧端子を持つ出力コネクタと、
昇圧回路および出力コネクタが固定され、昇圧回路と出力コネクタの高電圧端子との間を接続する高電圧配線パターンが形成されたプリント基板と、
冷陰極管の負荷電流を検出する電流検出回路とを備え、
プリント基板では、低電圧端子を電流検出回路に接続する低電圧配線パターンが形成され、
高電圧端子に接続された高電圧配線パターンの周囲がグランド配線パターンで囲まれていることを特徴とする冷陰極管点灯用インバータ回路。
【請求項３】
前記昇圧回路は、電気信号と機械的振動との相互変換によって昇圧する圧電トランスを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の冷陰極管点灯用インバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷陰極管を高周波点灯するための冷陰極管点灯用インバータ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷陰極管は、直径が数ｍｍと細いながらも高輝度、高効率で発光するため、液晶表示パネルのバックライト光源や照明器具として広く使用されている。冷陰極管を点灯するために、一般に数十ｋＨｚの高周波で数百Ｖの高電圧の交流電力をを発生するインバータ回路が使用される。
【０００３】
こうした高電圧を取扱う回路では、経年変化によって電気絶縁が低下してくると放電の可能性が生じ、放電が連続的に発生すると放電経路に沿って絶縁体が徐々に炭化してくるトラッキング現象を引き起こす。トラッキング現象は、炭化した絶縁体が導電性に変化するため、絶縁不足を引き起こす可能性がある。
【０００４】
一方、冷陰極管に電力を供給するケーブルと接続される出力コネクタは、通常、一対の高電圧端子および低電圧端子を有し、低電圧端子とグランドとの間には冷陰極管に流れる電流の大きさを検出するための電流検出回路が設けられる。電流検出回路は、負荷電流の変動をインバータ回路の動作にフィードバックして冷陰極管の点灯を安定化するためのフィードバック回路の一部を構成するとともに、さらにケーブル外れや断線、冷陰極管の破損等によって負荷電流が流れなくなる断線異常を検出してインバータ回路の動作を停止させる安全回路の一部としても機能する。
【０００５】
こうしたインバータ回路において、高電圧配線と低電圧配線との間で放電が生じた場合、放電電流を正常動作時の負荷電流として判断してしまう可能性があり、そのときは安全回路が働かないことになる。
【０００６】
また、実装上の観点から、高電圧配線と低電圧配線との間の距離を一定以上確保したり、両配線をプリント基板上に形成する場合には両配線間にスリットを形成することによって、電気絶縁性を強化する工夫が採られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、液晶表示パネルの大画面化に伴って冷陰極管の管長が長くなってきており、冷陰極管の点灯に必要な電圧も高くなっている。さらに、液晶表示パネルが搭載される機器、たとえば小型のパーソナルコンピュータ、いわゆるノート型パソコンの薄型化に伴って、インバータ回路の小型化も不可欠である。
【０００８】
そのため高電圧配線と低電圧配線との間の絶縁距離を充分に確保することが次第に困難になりつつある。また、プリント基板にスリットを形成した場合でも、点灯回数が多くなるにつれてトラッキング現象が進行することは避けられず、本質的な解決策となっていない。
【０００９】
本発明の目的は、高電圧配線と低電圧配線との間の絶縁不良を確実に検出できる冷陰極管点灯用インバータ回路を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高周波で高電圧の交流電力を発生する昇圧回路と、
冷陰極管と着脱自在に接続され、高電圧端子および低電圧端子を持つ出力コネクタと、
昇圧回路および出力コネクタが固定され、昇圧回路と出力コネクタの高電圧端子との間を接続する高電圧配線パターンが形成されたプリント基板と、
冷陰極管の負荷電流を検出する電流検出回路とを備え、
プリント基板では、低電圧端子を電流検出回路に接続する低電圧配線パターンの周囲がグランド配線パターンで囲まれていることを特徴とする冷陰極管点灯用インバータ回路である。
【００１１】
本発明に従えば、高電圧配線パターンと低電圧配線パターンとの間の電位差が放電開始電圧以上に達した場合、高電圧配線パターンから発した電流は途中のグランド配線パターンに流れ込むため、低電圧配線パターンにまで達しない。そのため、低電圧配線パターンには放電電流が流れなくなり、電流検出回路は負荷電流の減少や停止を確実に検出できる。したがって、こうした電流異常を検出してインバータ回路の動作を止める安全動作を確実に行わせることができる。
【００１２】
また、絶縁距離を必要以上に長くしたり、プリント基板へスリット加工を施したりする放電対策が無くても済むようになるため、回路の小型化や製造コストの低減化に資する。
【００１３】
また本発明は、高周波で高電圧の交流電力を発生する昇圧回路と、
冷陰極管と着脱自在に接続され、高電圧端子および低電圧端子を持つ出力コネクタと、
昇圧回路および出力コネクタが固定され、昇圧回路と出力コネクタの高電圧端子との間を接続する高電圧配線パターンが形成されたプリント基板と、
冷陰極管の負荷電流を検出する電流検出回路とを備え、
プリント基板では、低電圧端子を電流検出回路に接続する低電圧配線パターンが形成され、
高電圧端子に接続された高電圧配線パターンの周囲がグランド配線パターンで囲まれていることを特徴とする冷陰極管点灯用インバータ回路である。
【００１４】
本発明に従えば、高電圧配線パターンと低電圧配線パターンとの間の電位差が放電開始電圧以上に達した場合、高電圧配線パターンから発した電流は途中のグランド配線パターンに流れ込むため、低電圧配線パターンにまで達しない。そのため、低電圧配線パターンには放電電流が流れなくなり、電流検出回路は負荷電流の減少や停止を確実に検出できる。したがって、こうした電流異常を検出してインバータ回路の動作を止める安全動作を確実に行わせることができる。
【００１５】
また、絶縁距離を必要以上に長くしたり、プリント基板へスリット加工を施したりする放電対策が無くても済むようになるため、回路の小型化や製造コストの低減化に資する。
【００１６】
また本発明は、前記昇圧回路は、電気信号と機械的振動との相互変換によって昇圧する圧電トランスを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、昇圧回路の高周波トランスとして圧電効果を利用した圧電トランスを用いることによって、小型で高効率の昇圧が可能になる。また、圧電トランスの出力電流はあまり大きくないため、配線パターン間の放電が開始した場合に負荷電流の減少が顕著に現われるようになり、電流異常を明瞭に検出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態を示すブロック図である。インバータ回路は、冷陰極管である負荷Ｑに高電圧出力ＶＨを供給するパワー回路部１と、パワー回路部１の動作周波数を制御する制御部５などで構成される。
【００１９】
パワー回路部１は、ノイズフィルタ２を介して供給される直流の低電圧入力ＶＬを所定周波数の交流波形に変換する交流発生器３と、交流発生器３からの交流を高い電圧に変換する昇圧回路４などで構成される。昇圧回路４は、コイルの電磁誘導を利用したコイルトランスや圧電効果を利用した圧電トランスなどの高周波トランスを含んでいる。
【００２０】
制御部５は、負荷Ｑに流れる負荷電流Ｉを検出する電流検出回路８と、一定の基準電圧を発生する基準電圧発生回路６と、基準電圧と出力検出回路８からの検出信号とを比較して誤差信号を出力する誤差増幅器７と、誤差信号の電圧によって周波数が制御可能な発振器９などで構成される。
【００２１】
こうした制御部５は、負荷電流Ｉの変動をモニタしてパワー回路部１の動作にフィードバックして冷陰極管の点灯を安定化するためのフィードバック回路として機能するとともに、ケーブル外れや断線、冷陰極管の破損等によって負荷電流Ｉが流れなくなる断線異常を検出してパワー回路部１の動作を停止させる安全回路としても機能し、電流検出回路８はフィードバック回路および安全回路の一部を構成する。
【００２２】
次に動作について説明する。発振器９がある周波数で発振すると、交流発生器３は該周波数に基づいて低電圧入力ＶＬを交流波形に変換し、昇圧回路４が高電圧出力ＶＨを発生し、負荷Ｑを駆動する。負荷電流Ｉの変動は電流検出回路８によってモニタされ、誤差増幅器７は負荷電流Ｉが大きくなると発振器９の周波数を下げ、負荷電流Ｉが小さくなると発振器９の周波数を上げるように動作する。一方、昇圧回路４での出力電圧は周波数が高くなるほど増加する特性を有する。したがって、負荷電流Ｉが大きくなると高電圧出力ＶＨの電圧は下がり、負荷電流Ｉが小さくなると高電圧出力ＶＨの電圧は上がるようになり、その結果、負荷電流Ｉを安定化させるフィードバック回路を形成することになる。
【００２３】
さらに、負荷電流Ｉがゼロ付近になると、誤差増幅器７は発振器９の動作を停止させる安全機能を有し、これによってパワー回路部１の動作は停止し、昇圧回路４からの高電圧出力ＶＨもほぼゼロになる。
【００２４】
こうした高圧電源の動作周波数は、２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲、好ましくは２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲に設定される。また、高圧電源の出力電圧は、１００Ｖ〜１０ｋＶの範囲に設定される。
【００２５】
図２は高周波トランス４ａの出力側の配線パターンの一例を示す部分平面図であり、図２（ａ）は基板表面側から見た平面図、図２（ｂ）は基板裏面側から見た平面図である。高周波トランス４ａは、昇圧回路４の構成部品であり、ガラスエポキシ基板等のプリント基板１０の表面に固定される。一方、外部の負荷Ｑと着脱自在に接続するための出力コネクタ１１もプリント基板１０の表面に固定される。
【００２６】
プリント基板１０の裏面には、銅等から成る配線パターンＰＨ、ＰＬ、ＰＧがエッチング等によってそれぞれ形成される。
【００２７】
高電圧が印加される配線パターンＰＨの両端は、高周波トランス４ａの端子４ｂおよび出力コネクタ１１の一方の端子１１ａに半田付け等によって電気的に接続される。出力コネクタ１１の他方の端子１１ａは配線パターンＰＬによって電流検出回路８に接続されるため、比較的低電圧が印加される。さらに配線パターンＰＧは、高電圧の配線パターンＰＨと低電圧の配線パターンＰＬとの間に介在して配線パターンＰＬの周囲を取り囲むように形成され、グランド電位に保持される。
【００２８】
図３は高周波トランス４ａの出力側の配線パターンの他の例を示す部分平面図であり、基板裏面側から見ている。高周波トランス４ａおよび出力コネクタ１１はプリント基板１０の表面に固定される。プリント基板１０の裏面には、銅等から成る配線パターンＰＨ、ＰＬ、ＰＧがエッチング等によってそれぞれ形成される。
【００２９】
高電圧が印加される配線パターンＰＨの両端は、高周波トランス４ａの端子４ｂおよび出力コネクタ１１の一方の端子１１ａに半田付け等によって電気的に接続される。出力コネクタ１１の他方の端子１１ａは配線パターンＰＬによって電流検出回路８に接続されるため、比較的低電圧が印加される。さらに配線パターンＰＧは、高電圧の配線パターンＰＨと低電圧の配線パターンＰＬとの間に介在して配線パターンＰＨの周囲を取り囲むように形成され、グランド電位に保持される。
【００３０】
こうした構成において、配線パターンＰＨと配線パターンＰＬとの間の電気絶縁性を劣化させた基板を用いて、動作周波数１２５ｋＨｚ、出力電圧６００Ｖ、負荷Ｑの抵抗１２０ｋΩという条件の下で、制御部５の安全回路が正常に動作したか否かを確かめる実験を行なった。その結果を下記の表１に示す。
【００３１】
【表１】
0003732003.tif 000002
【００３２】
ここで、実施例１は配線パターンＰＬの周囲を取り囲む配線パターンＰＧを形成したものであり、比較例１は、図４に示すように配線パターンＰＧの代わりにスリットＳＬを介在させたものである。また、１つの基板サンプルについて５０回の起動、１０個の基板サンプルで合計５００回の起動を行なって、安全回路が動作しなかった回数を調べた。
【００３３】
実験結果を見ると、スリットＳＬを介在させた比較例１では５００回中６回も負荷異常を検出できなかったのに対して、グランド配線パターンＰＧを配線パターンＰＬの周囲を取り囲むように形成した実施例１では全ての負荷異常を検出することができた。
【００３４】
このように配線パターンＰＨと配線パターンＰＬの間にグランド配線パターンＰＧを介在させることによって、制御部５は負荷電流の減少や停止を確実に検出できることが判った。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳説したように本発明によれば、高電圧配線パターンまたは低電圧配線パターンの一方を取り囲むようにグランド配線パターンを形成することによって、電流検出回路は負荷電流の減少や停止を確実に検出できるようになり、インバータ回路の動作を止める安全動作を確実に行わせることができる。
【００３６】
また、絶縁距離を必要以上に長くしたり、プリント基板へスリット加工を施したりする放電対策が無くても済むようになるため、回路の小型化や製造コストの低減化に資する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】高周波トランス４ａの出力側の配線パターンの一例を示す部分平面図であり、図２（ａ）は基板表面側から見た平面図、図２（ｂ）は基板裏面側から見た平面図である。
【図３】高周波トランス４ａの出力側の配線パターンの他の例を示す部分平面図である。
【図４】比較例１を示す部分平面図である。
【符号の説明】
１  パワー回路部
４  昇圧回路
４ａ  高周波トランス
４ｂ、１１ａ、１２ａ  端子
５  制御部
８  電流検出回路
１０  プリント基板
１１  出力コネクタ
ＰＨ、ＰＬ、ＰＧ  配線パターン
【図１】
0003732003.tif 000003
【図２】
0003732003.tif 000004
【図３】
0003732003.tif 000005
【図４】
0003732003.tif 000006