JP2008140547A - Multi-lamp type discharge lamp lighting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-lamp discharge lamp lighting device capable of implementing stabilization and homogenization of respective tubular currents of a plurality of discharge lamps inexpensively without installing a ballast element on the secondary side of an inverter transformer. <P>SOLUTION: The discharge lamp lighting device 10 includes an inverter means 12 and a plurality of inverter transformers TR1 to TRn, and the discharge lamps La1 to Lan are respectively connected to their secondary windings Ns1 to Ns2. Moreover, primary windings Np1 to Npn of a plurality of inverter transformers TR1 to TRn are connected in series, and between a switching means 13 and the primary windings Ns1 to Nsn included in the inverter means 12, a ballast impedance element 18 is connected in series with the primary windings Ns1 to Nsn. By connecting the primary windings Ns1 to Nsn in series and by connecting an inductor 18 to the primary windings Ns1 to Nsn, without using an element of high voltage resistance, stabilization and homogenization of the respective tubular currents can be carried out. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の放電灯を点灯するための多灯式放電灯点灯装置に係り、詳しくは、液晶表示装置の多灯式バックライト用の光源として用いられる冷陰極管等を点灯する放電灯点灯装置に関する。   The present invention relates to a multi-lamp type discharge lamp lighting device for lighting a plurality of discharge lamps, and more particularly, a discharge lamp for lighting a cold cathode tube used as a light source for a multi-lamp type backlight of a liquid crystal display device. The present invention relates to a lighting device.

液晶表示装置のバックライト用の光源として、例えば冷陰極管等の放電灯が広範に使用されており、一般に、このような放電灯は、インバータを有する放電灯点灯装置によって交流点灯される。近年、液晶表示装置の高輝度化および大型化に伴い、このような液晶表示装置の照明用光源として、複数の放電灯を使用した多灯式バックライトが多用されている。   As a light source for a backlight of a liquid crystal display device, for example, a discharge lamp such as a cold cathode tube is widely used. In general, such a discharge lamp is turned on by an AC by a discharge lamp lighting device having an inverter. In recent years, with the increase in brightness and size of liquid crystal display devices, multi-light type backlights using a plurality of discharge lamps are frequently used as illumination light sources for such liquid crystal display devices.

一般に、放電灯の点灯には高電圧を要するため、放電灯点灯装置は、通常、二次側に高電圧を発生させるためのインバータトランスを有し、インバータトランスの一次側には高周波電圧を発生させるインバータ手段が接続され、二次側には、放電灯および負性抵抗特性を有する放電灯の管電流を安定化するためのいわゆるバラスト素子、例えばバラストコンデンサが接続されている。従来、複数の放電灯を点灯させる場合にも、個々の放電灯に対してそれぞれバラストコンデンサを接続することによって、多灯式放電灯点灯装置が実施されている（例えば、特許文献１参照）。   Generally, since a high voltage is required for lighting a discharge lamp, a discharge lamp lighting device usually has an inverter transformer for generating a high voltage on the secondary side, and generates a high-frequency voltage on the primary side of the inverter transformer. A so-called ballast element, for example, a ballast capacitor, for stabilizing the tube current of the discharge lamp and the discharge lamp having negative resistance characteristics is connected to the secondary side. Conventionally, even when lighting a plurality of discharge lamps, a multi-lamp type discharge lamp lighting device has been implemented by connecting a ballast capacitor to each discharge lamp (see, for example, Patent Document 1).

一方、複数の放電灯を点灯させる場合には、各放電灯の輝度を均一化するために各放電灯の管電流を均一にする必要があり、複数の放電灯に対してそれぞれ個別のバラストコンデンサを接続した放電灯点灯装置では、バラストコンデンサの特性のバラツキが管電流のバラツキの要因となる可能性がある。そのため、例えば、インバータトランスの二次側にバランスコイルを設けて各放電灯の管電流を均一化する回路構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、インバータトランスの一次側に低圧定電流源を設け、この低圧定電流源から電力を供給することによって、バラストコンデンサを不要とする回路構成も提案されており（例えば、特許文献３参照）、この回路構成を用いて放電灯点灯装置を多灯化すれば、管電流の均一化に対して一定の効果を奏することが予想される。
特開２００２−１７５８９１号公報 特開平７−４５３９３号公報 特許第３２５６９９２号明細書 On the other hand, when lighting a plurality of discharge lamps, it is necessary to make the tube current of each discharge lamp uniform in order to make the brightness of each discharge lamp uniform. In the discharge lamp lighting device to which is connected, variation in characteristics of the ballast capacitor may cause variation in tube current. Therefore, for example, a circuit configuration has been proposed in which a balance coil is provided on the secondary side of the inverter transformer to equalize the tube current of each discharge lamp (see, for example, Patent Document 2). Also, a circuit configuration has been proposed in which a ballast capacitor is not required by providing a low voltage constant current source on the primary side of the inverter transformer and supplying power from the low voltage constant current source (see, for example, Patent Document 3). If the number of discharge lamp lighting devices is increased using this circuit configuration, it is expected that there will be a certain effect on the equalization of the tube current.
JP 2002-175891 A JP 7-45393 A Japanese Patent No. 32566992

しかしながら、例えば特許文献１に記載の放電灯点灯装置では、上述した管電流のバラツキの問題に加えて、放電灯の点灯に必要な管電圧を得るために、放電灯に直列に接続されたバラストコンデンサの電圧降下分を含めた出力電圧を二次側に発生させる必要があり、インバータトランスの形状が大きくなる結果、機器の小型化の妨げになるという問題がある。特許文献２に記載の放電灯点灯装置でも、二次側に設けたバランスコイルには大きなインダクタンスが要求されるため、バランスコイルとして大型の素子が必要となり、コストが増大すると共に機器の小型化の妨げになるという問題がある。   However, in the discharge lamp lighting device described in Patent Document 1, for example, in addition to the above-described problem of tube current variation, in order to obtain a tube voltage necessary for lighting the discharge lamp, a ballast connected in series to the discharge lamp. There is a problem that it is necessary to generate an output voltage including a voltage drop of the capacitor on the secondary side, and as a result, the shape of the inverter transformer is increased, which hinders downsizing of the device. Even in the discharge lamp lighting device described in Patent Document 2, since a large inductance is required for the balance coil provided on the secondary side, a large element is required as the balance coil, which increases costs and reduces the size of the device. There is a problem of hindering.

また、特許文献３に記載の放電灯点灯装置を多灯化した場合には、上述したような問題は回避され得るが、この回路構成には次のような問題がある。すなわち、一般に、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる放電灯点灯装置の電源には、液晶ドライブ回路等と共通の定電圧電源が用いられるため、放電灯点灯装置に定電流源を使用することは、液晶ディスプレイ装置に新たな構成要素を追加することを意味し、装置全体としてのコストが増大する。   Further, when the discharge lamp lighting device described in Patent Document 3 is used in multiple lamps, the above-described problems can be avoided, but this circuit configuration has the following problems. That is, in general, since a constant voltage power supply common to a liquid crystal drive circuit or the like is used as a power source of a discharge lamp lighting device used as a backlight of a liquid crystal display, using a constant current source for the discharge lamp lighting device This means that new components are added to the liquid crystal display device, and the cost of the entire device increases.

本発明は、上記課題に鑑みて、インバータトランスの二次側にバラスト素子を設けることなく、複数の放電灯の各管電流の安定化および均一化を低コストに実施できる多灯式放電灯点灯装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a multi-lamp discharge lamp lighting that can stabilize and equalize the tube currents of a plurality of discharge lamps at low cost without providing a ballast element on the secondary side of the inverter transformer. An object is to provide an apparatus.

上記目的を達成するため、本発明は、高周波電圧を出力するインバータ手段と複数のインバータトランスとを含み、該複数のインバータトランスの二次巻線にそれぞれ接続された複数の放電灯を点灯する多灯式放電灯点灯装置において、前記インバータ手段はスイッチング手段を含み、前記複数のインバータトランスの一次巻線は直列に接続されており、前記スイッチング手段と前記直列に接続された一次巻線との間には、該一次巻線に直列にバラストインピーダンス素子が接続されていることを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention includes an inverter means for outputting a high-frequency voltage and a plurality of inverter transformers, and a plurality of discharge lamps respectively connected to secondary windings of the plurality of inverter transformers. In the lamp-type discharge lamp lighting device, the inverter means includes switching means, primary windings of the plurality of inverter transformers are connected in series, and the switching means and the primary windings connected in series are between Is characterized in that a ballast impedance element is connected in series with the primary winding.

また、前記バラストインピーダンス素子は、コンデンサまたはインダクタのいずれか、あるいは、それらの組合せで構成されることを特徴とする。   Further, the ballast impedance element is formed of any one of a capacitor and an inductor, or a combination thereof.

本発明に係る放電灯点灯装置によれば、バラストインピーダンス素子をスイッチング手段とインバータトランスの一次巻線との間に直列に接続することにより、二次側にバラスト素子を接続せずに管電流を安定化できる放電灯点灯装置を、従来の構成から部品点数を増大させることなく実現することができる。また、複数のインバータトランスの一次巻線が直列に接続されているため、各インバータトランスの一次巻線には均一な電流が流れることに加えて、各放電灯は、それぞれのインバータトランスの二次巻線に個別のバラスト素子を介することなく接続されているため、各放電灯の管電流からバラスト素子の特性のバラツキの影響を排除することができ、各放電灯の管電流を均一化することができる。   According to the discharge lamp lighting device of the present invention, by connecting the ballast impedance element in series between the switching means and the primary winding of the inverter transformer, the tube current can be generated without connecting the ballast element to the secondary side. A stable discharge lamp lighting device can be realized without increasing the number of parts from the conventional configuration. In addition, since the primary windings of the plurality of inverter transformers are connected in series, in addition to the uniform current flowing through the primary winding of each inverter transformer, each discharge lamp has a secondary winding of each inverter transformer. Since it is connected to the windings without going through individual ballast elements, the influence of variations in the characteristics of the ballast elements can be eliminated from the tube current of each discharge lamp, and the tube current of each discharge lamp can be made uniform. Can do.

また、本発明において、バラストインピーダンス素子は、高電圧が印加されるインバータトランスの二次側ではなく一次側に接続されているため、高耐圧性の素子を使用する必要がなく、部品コストが低減すると共に、素子の絶縁破壊による故障や発火の危険性がなくなり、装置の安全性が増大する。また、インバータトランスの二次側に、放電灯に直列にバラスト素子を接続する必要がないため、インバータトランスの出力電力を低く抑えることができる。さらに、トランスの二次側に巻線間短絡（いわゆるレアショート）が発生した場合でも、一次側のバラストインピーダンス素子により巻線に流れる過電流を抑制し、インバータトランスの発煙や発火を防止することができる。   In the present invention, the ballast impedance element is connected not to the secondary side of the inverter transformer to which a high voltage is applied, but to the primary side, so there is no need to use a high voltage resistance element and the component cost is reduced. At the same time, there is no risk of failure or ignition due to dielectric breakdown of the element, and the safety of the device is increased. Moreover, since it is not necessary to connect a ballast element in series with the discharge lamp on the secondary side of the inverter transformer, the output power of the inverter transformer can be kept low. Furthermore, even if a short circuit between windings (so-called rare short) occurs on the secondary side of the transformer, the overcurrent flowing through the winding is suppressed by the primary side ballast impedance element to prevent smoke and ignition of the inverter transformer. Can do.

特に、バラストインピーダンス素子としてインダクタを使用した場合、そのインダクタンスを二次側に接続する場合よりも小さくすることができるため、バラストインピーダンス素子を小型化することが可能となる。また、一次側のインダクタによって高次の高調波成分が抑制されるため、インバータトランスに印加される入力波形からノイズを除去することができ、高調波成分によるトランスの発熱が抑制されるため、全体としてトランスの発熱が低減する。   In particular, when an inductor is used as the ballast impedance element, the inductance can be made smaller than when the inductor is connected to the secondary side, so that the ballast impedance element can be reduced in size. In addition, since the higher-order harmonic components are suppressed by the primary-side inductor, noise can be removed from the input waveform applied to the inverter transformer, and the heat generation of the transformer due to the harmonic components is suppressed. As a result, the heat generation of the transformer is reduced.

以下、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の一実施形態を、図面を参照して詳述する。図１は、本発明に係る多灯式放電灯点灯装置の一実施形態として、複数（ｎ本とする）の放電灯を点灯制御する放電灯点灯装置１０の回路構成を示す図である。放電灯点灯装置１０は、インバータ手段１２とｎ個のインバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎとを含み、各インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎには、例えば冷陰極管等の放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎがバラスト素子を介することなく直接接続されている。また、各インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎは直列に接続されており（以下、直列に接続された一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎの全体を一次側巻線Ｎｐと称する）、この一次側巻線Ｎｐには、本実施形態におけるバラストインピーダンス素子としてインダクタ１８が直列に接続されて、インバータ手段１２に含まれるスイッチング手段１３に接続されている。   Hereinafter, an embodiment of a multi-lamp discharge lamp lighting device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a discharge lamp lighting device 10 that controls lighting of a plurality (n) of discharge lamps as an embodiment of a multi-lamp type discharge lamp lighting device according to the present invention. The discharge lamp lighting device 10 includes inverter means 12 and n inverter transformers TR1 to TRn, and secondary windings Ns1 to Nsn of the inverter transformers TR1 to TRn include discharge lamps La1 to N1 such as cold cathode tubes, for example. Lan is directly connected without a ballast element. The primary windings Np1 to Npn of the inverter transformers TR1 to TRn are connected in series (hereinafter, the entire primary windings Np1 to Npn connected in series are referred to as primary side windings Np). An inductor 18 is connected in series to the side winding Np as a ballast impedance element in this embodiment, and is connected to the switching means 13 included in the inverter means 12.

本実施形態において、インバータ手段１２は、スイッチング手段１３であるフルブリッジ回路と、このフルブリッジ回路１３を駆動する制御回路２１を含んでいる。フルブリッジ回路１３は、図２に示すように、直列に接続された１組のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３と、同様に直列に接続された１組のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４とを並列に接続してなり、例えば、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２はＰＭＯＳＦＥＴ、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４はＮＭＯＳＦＥＴから構成される。インバータ手段１２は、制御回路２１から出力されるゲート電圧に従って、スイッチング素子の組（Ｑ１，Ｑ４）と（Ｑ２，Ｑ３）のオン・オフを所定の周波数（例えば６０ｋＨｚ程度）で交互に繰返し、直流電圧Ｖｉｎを高周波電圧に変換して出力端子Ａ、Ｂに出力するものである。   In the present embodiment, the inverter unit 12 includes a full bridge circuit that is the switching unit 13 and a control circuit 21 that drives the full bridge circuit 13. As shown in FIG. 2, the full-bridge circuit 13 includes a set of switching elements Q1 and Q3 connected in series and a set of switching elements Q2 and Q4 connected in series in parallel. For example, the switching elements Q1 and Q2 are composed of PMOSFETs, and the switching elements Q3 and Q4 are composed of NMOSFETs. The inverter means 12 alternately turns on / off the switching element pairs (Q1, Q4) and (Q2, Q3) at a predetermined frequency (for example, about 60 kHz) in accordance with the gate voltage output from the control circuit 21, and the direct current The voltage Vin is converted into a high frequency voltage and output to the output terminals A and B.

また、図１に示す放電灯点灯装置１０は、上述した構成要素に加えて、調光回路２２、電流検知回路２３、保護回路２４を含んでいる。本発明に係る放電灯点灯装置は、これらの回路２２〜２４の有無に限定されるものではないが、各回路２２〜２４の機能を簡単に説明すれば、次のようなものである。まず、電流検知回路２３は、カレントトランス２５によって検知された電流値に応じた適切な信号を生成して制御回路２１に出力し、それによって、制御回路２１は、例えばインバータ手段１２に含まれるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンデューティを変動させ、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎに投入される電力を調整するものである。保護回路２４は、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの各三次巻線Ｎｔ１〜Ｎｔｎによって検知された電圧に応じた適切な信号を生成して制御回路２１に出力し、それによって、制御回路２１は、例えば放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎのオープンやショート等の異常が検出された場合にインバータ手段２１の動作を停止させ、装置を保護するものである。また、調光回路２２は、例えばバースト調光により放電等Ｌａの輝度を調整するための信号を制御回路２１に出力するものであり、これによって、制御回路２１は、例えば１５０〜３００Ｈｚ程度の周波数でインバータ手段１２を間欠的に動作させることによって、放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの平均的な輝度を調整するものである。図示の例では、電流検出回路２３はカレントトランス２５によって電流を検知しているが、放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの管電流を検知してもよい。   The discharge lamp lighting device 10 shown in FIG. 1 includes a dimming circuit 22, a current detection circuit 23, and a protection circuit 24 in addition to the above-described components. The discharge lamp lighting device according to the present invention is not limited to the presence or absence of these circuits 22 to 24, but the function of each circuit 22 to 24 will be briefly described as follows. First, the current detection circuit 23 generates an appropriate signal according to the current value detected by the current transformer 25 and outputs it to the control circuit 21, whereby the control circuit 21 is switched, for example, in the inverter means 12. The on-duty of the elements Q1 to Q4 is varied to adjust the power supplied to the inverter transformers TR1 to TRn. The protection circuit 24 generates an appropriate signal corresponding to the voltage detected by each of the tertiary windings Nt1 to Ntn of the inverter transformers TR1 to TRn and outputs the signal to the control circuit 21. When an abnormality such as an open or short circuit of the lamps La1 to Lan is detected, the operation of the inverter means 21 is stopped to protect the device. The dimming circuit 22 outputs a signal for adjusting the luminance of La such as discharge by burst dimming, for example, to the control circuit 21, whereby the control circuit 21 has a frequency of about 150 to 300 Hz, for example. Thus, the average brightness of the discharge lamps La1 to Lan is adjusted by operating the inverter means 12 intermittently. In the illustrated example, the current detection circuit 23 detects the current by the current transformer 25, but may detect the tube current of the discharge lamps La1 to Lan.

本実施形態における放電灯点灯装置１０は、一次側巻線Ｎｐに直列に接続されたインダクタ１８を備え、このインダクタ１８がバラストインピーダンス素子として機能することによって、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの管電流の安定化を実現するものである。すなわち、何らかの原因で放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎのいずれかの管電流（以下、二次側電流ともいう）が増大した場合、一次側巻線Ｎｐを流れる電流（以下、一次側電流ともいう）も増大するが、インバータ手段１２によって印加される電圧は一定であるため、インダクタ１８のインピーダンスは、一次側電流を減少させてその降下電圧を低下させるように作用し、結果として二次側の管電流の増大が抑制される。同様に、放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎのいずれかの管電流が減少すると一次側電流も減少するが、この際、インダクタ１８のインピーダンスは、一次側電流を増大させてその降下電圧を上昇させるように作用し、結果として二次側の管電流の減少が抑制される。また、各インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの一次巻線Ｎｐ１〜Ｎｐｎには共通の一次側電流が流れるため、各インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの二次巻線Ｎｓ１〜Ｎｓｎにはそれぞれ同一の二次側電流が流れることになり、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの管電流を均一化することができる。   The discharge lamp lighting device 10 according to the present embodiment includes an inductor 18 connected in series to the primary side winding Np, and the inductor 18 functions as a ballast impedance element, so that the tube current of each of the discharge lamps La1 to Lan is reduced. Stabilization is achieved. That is, when the tube current (hereinafter also referred to as secondary current) of any of the discharge lamps La1 to Lan increases for some reason, the current flowing through the primary winding Np (hereinafter also referred to as primary current) increases. However, since the voltage applied by the inverter means 12 is constant, the impedance of the inductor 18 acts to reduce the primary side current and lower the voltage drop, resulting in the secondary side tube current being reduced. Increase is suppressed. Similarly, when the tube current of any one of the discharge lamps La1 to Lan decreases, the primary side current also decreases. At this time, the impedance of the inductor 18 acts to increase the primary side current and increase the voltage drop. As a result, a decrease in tube current on the secondary side is suppressed. In addition, since a common primary current flows through the primary windings Np1 to Npn of the inverter transformers TR1 to TRn, the same secondary current is supplied to the secondary windings Ns1 to Nsn of the inverter transformers TR1 to TRn. As a result, the tube currents of the discharge lamps La1 to Lan can be made uniform.

本発明は、使用するインピーダンス素子の種類に限定されるものではなく、本発明に係るバラストインピーダンス素子として、抵抗、コンデンサ、インダクタ、またはそれらの組合せのいずれも使用することができるが、好ましくは、本実施形態におけるバラストインピーダンス素子のように、インダクタまたはインダクタを含む組合せを使用するものである。本発明に係る放電灯点灯装置では、バラストインピーダンス素子をインバータトランスの一次側に接続するため高耐圧の素子を使用する必要がなく、したがって、抵抗に比べて電力損失の少ないインダクタを、高耐圧性のインダクタは形状が大きくなるという従来の欠点を克服しつつ、バラスト素子として有利に使用することができる。   The present invention is not limited to the type of impedance element to be used, and as the ballast impedance element according to the present invention, any of a resistor, a capacitor, an inductor, or a combination thereof can be used. Like the ballast impedance element in this embodiment, an inductor or a combination including an inductor is used. In the discharge lamp lighting device according to the present invention, it is not necessary to use a high withstand voltage element because the ballast impedance element is connected to the primary side of the inverter transformer. Therefore, an inductor with less power loss than a resistor is used. This inductor can be advantageously used as a ballast element while overcoming the conventional drawback of increased shape.

さらに、各インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの巻線比（２次巻線の巻数／１次巻線の巻数）をＮ、各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎの等価負荷抵抗をＲとすれば、インバータトランスの一次側から見た負荷抵抗の総和はｎＲ／Ｎ2になるため、一次側巻線Ｎｐに接続するバラストインピーダンス素子のインピーダンスは、ｎＲ／Ｎ2に対して十分大きければ良い。また、本実施形態におけるインバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの巻線比Ｎは、インバータ手段１２の出力電圧を増大させることなく必要な管電圧を各放電灯Ｌａ１〜Ｌａｎに印加するため、ｎ個のインバータトランスを並列に接続してそれぞれの二次巻線にバラスト素子を接続してなる従来の回路構成における巻線比Ｍに対して、好ましくは、Ｎ＝ｎＭ程度に設定されている。
したがって、本実施形態における放電灯点灯装置１０のように、インダクタ１８をバラストインピーダンス素子として使用する場合には、従来の回路構成で各二次側回路に個別に接続されるインダクタの自己インダクタンスＬに対して、ｎＬ／Ｎ2＝Ｌ／ｎＭ2程度の小さな自己インダクタンスを有する単一のインダクタを使用すればよく、それによってバラスト素子として同等の機能を果すものである。この結果、素子自体をさらに小型化することが可能になると共にその個数も低減されるため、放電灯点灯装置を小型化することが可能となる。
例えば、放電灯点灯装置１０の回路構成で２灯の放電灯を点灯する（ｎ＝２）場合、インバータトランスＴＲ１、ＴＲ２の巻線比Ｎを２００とし、インダクタ１８の自己インダクタンスを１５μＨ程度とすれば、このインダクタ１８は、巻線比Ｍ＝１００の２個のインバータトランスを並列に接続してなる従来の回路構成において、自己インダクタンスが３００ｍＨ程度の２個のインダクタを各放電灯に対して個別に接続した場合と同等の作用を有するバラスト素子として機能する。 Further, if the winding ratio (number of turns of the secondary winding / number of turns of the primary winding) of each inverter transformer TR1 to TRn is N and the equivalent load resistance of each discharge lamp La1 to Lan is R, the primary of the inverter transformer Since the sum of the load resistances as viewed from the side is nR / N 2 , the impedance of the ballast impedance element connected to the primary winding Np only needs to be sufficiently larger than nR / N 2 . In addition, the winding ratio N of the inverter transformers TR1 to TRn in the present embodiment is such that the necessary tube voltage is applied to the discharge lamps La1 to Lan without increasing the output voltage of the inverter means 12, and therefore n inverter transformers are used. Are preferably set to about N = nM with respect to the winding ratio M in the conventional circuit configuration in which the ballast elements are connected to each of the secondary windings in parallel.
Therefore, when the inductor 18 is used as a ballast impedance element as in the discharge lamp lighting device 10 according to the present embodiment, the self-inductance L of the inductor individually connected to each secondary circuit in the conventional circuit configuration. On the other hand, a single inductor having a small self-inductance of about nL / N 2 = L / nM 2 may be used, thereby performing an equivalent function as a ballast element. As a result, the elements themselves can be further miniaturized and the number thereof can be reduced, so that the discharge lamp lighting device can be miniaturized.
For example, when two discharge lamps are lit with the circuit configuration of the discharge lamp lighting device 10 (n = 2), the winding ratio N of the inverter transformers TR1 and TR2 is set to 200, and the self-inductance of the inductor 18 is set to about 15 μH. For example, in the conventional circuit configuration in which two inverter transformers having a winding ratio M = 100 are connected in parallel, the inductor 18 includes two inductors having a self-inductance of about 300 mH for each discharge lamp. It functions as a ballast element having the same effect as when connected to the.

次に、一次側にバラストインピーダンス素子を接続することの利点の一つとして、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの二次側に巻線間短絡（いわゆるレアショート）が発生した場合の動作について説明する。
従来の放電灯点灯装置では、複数のインバータトランスのいずれかの二次巻線にレアショートが発生すると、その二次側回路は、放電灯およびバラスト素子のインピーダンスによらず、二次巻線のショート部分の抵抗ｒsが二次側に接続された状態になるため、インバータトランスに過大な電流が流れ、発煙や発火の要因となるおそれがある。このレアショートによる発熱の問題について、ｎ個のインバータトランスを並列に接続してそれぞれの二次巻線にバラスト素子を接続してなる従来の回路構成と、本実施形態における放電灯点装置１０とを比較すれば、次の通りである。ただし、以下の計算例では、簡単のため、ｎ個のインバータトランスのすべての二次巻線でレアショートが発生しているものとし、それぞれのショート部分の抵抗を一次側から見た各抵抗値をｒpとする。
まず、従来の回路構成では、インバータトランスの一次側の電圧をＶｐとすれば、ショート部分の電力損失Ｐは、
Ｐ＝ｎＶｐ2／ｒp ・・・・（１）
と表される。一方、本実施形態における放電灯点灯装置１０では、ｎ個のインバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎが直列に接続され、その一次側巻線Ｎｐにバラストインピーダンス素子としてのインダクタ１８（自己インダクタンスをＬとする）を備えているため、ショート部分での電力損失Ｐは、
Ｐ＝（ｎｒpＶｐ2）／（（ωＬ）2＋ｎ2ｒp 2）・・・・（２）
となる。式（１）と（２）を比較すると、放電灯点灯装置１０では、インダクタ１８のインピーダンスωＬにより電力損失が低減することが分かり、過電流による発熱が抑制される。 Next, as one of the advantages of connecting the ballast impedance element on the primary side, the operation when a short-circuit between windings (so-called rare short) occurs on the secondary side of the inverter transformers TR1 to TRn will be described.
In a conventional discharge lamp lighting device, when a short circuit occurs in any secondary winding of a plurality of inverter transformers, the secondary side circuit of the secondary winding is independent of the impedance of the discharge lamp and the ballast element. Since the resistance r s of the short portion is connected to the secondary side, an excessive current flows through the inverter transformer, which may cause smoke or fire. Regarding the problem of heat generation due to this rare short-circuit, a conventional circuit configuration in which n inverter transformers are connected in parallel and a ballast element is connected to each secondary winding, and the discharge lamp spot device 10 in the present embodiment Is as follows. However, in the following calculation example, for the sake of simplicity, it is assumed that a rare short has occurred in all secondary windings of the n inverter transformers, and the resistance values of the respective short portions as viewed from the primary side are as follows. Let r p be.
First, in the conventional circuit configuration, when the voltage on the primary side of the inverter transformer is Vp, the power loss P in the shorted portion is
P = nVp 2 / r p (1)
It is expressed. On the other hand, in the discharge lamp lighting device 10 according to this embodiment, n inverter transformers TR1 to TRn are connected in series, and an inductor 18 (a self-inductance is L) is provided as a ballast impedance element in the primary winding Np. Therefore, the power loss P in the short part is
P = (nr p Vp 2 ) / ((ωL) 2 + n 2 r p 2 ) (2)
It becomes. Comparing the equations (1) and (2), it can be seen that in the discharge lamp lighting device 10, the power loss is reduced by the impedance ωL of the inductor 18, and heat generation due to overcurrent is suppressed.

また、本実施形態において、インダクタ１８は、ローパスフィルタとして機能するため、インバータ手段１２の出力電圧の高調波成分をカットして、一次側巻線Ｎｐに印加される電圧波形をほぼ正弦波状とすることができる。これによって、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎからノイズが除去されると共に、高調波成分によるインバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの発熱が抑制される。   In the present embodiment, since the inductor 18 functions as a low-pass filter, the harmonic component of the output voltage of the inverter unit 12 is cut so that the voltage waveform applied to the primary winding Np is substantially sinusoidal. be able to. Thus, noise is removed from the inverter transformers TR1 to TRn, and heat generation of the inverter transformers TR1 to TRn due to harmonic components is suppressed.

さらに、本実施形態における放電灯点灯装置１０は、そのインバータ手段１２が、フルブリッジ回路１３と制御回路２１からなる高効率の他励型回路にて構成され、フルブリッジ回路１３は、制御回路２１によって所定の周波数で駆動される。したがって、例えば、インバータトランスの一次側に設けられたＬＣ共振回路の共振周波数によってインバータ手段の駆動周波数が決定されるロイヤー回路等の場合とは異なり、共振周波数に対する影響を考慮することなく、バラストとして適切な任意のインピーダンスを有する素子を一次側に接続することができる。   Further, in the discharge lamp lighting device 10 according to the present embodiment, the inverter means 12 is configured by a highly efficient separately-excited circuit including a full bridge circuit 13 and a control circuit 21, and the full bridge circuit 13 includes the control circuit 21. Is driven at a predetermined frequency. Therefore, for example, unlike a Royer circuit in which the drive frequency of the inverter means is determined by the resonance frequency of the LC resonance circuit provided on the primary side of the inverter transformer, the ballast can be used without considering the influence on the resonance frequency. An element with any suitable impedance can be connected to the primary side.

以上の説明では、本発明に係るバラストインピーダンス素子をインダクタ１８として説明したが、本発明に係るバラストインピーダンス素子の別の態様として、図３に示すような、コンデンサ３２とインダクタ３１からなる直列回路３３を使用することもできる。   In the above description, the ballast impedance element according to the present invention has been described as the inductor 18, but as another aspect of the ballast impedance element according to the present invention, a series circuit 33 including a capacitor 32 and an inductor 31 as shown in FIG. Can also be used.

本実施形態における放電灯点灯装置１０において、バラストインピーダンス素子をこの直列回路３３とすることによって、上述した作用・効果に加えて、次のような作用を得ることができる。例えば、図４に示すように、インバータ手段１２の出力波形に、一方向の電圧がＶ、他方向の電圧がＶ＋ΔＶであるような非対称性が存在する場合、その出力電圧には、平均してΔＶ’（但し、ΔＶ’はΔＶの時間平均）の直流電圧が重畳されることになる。このため、バラストインピーダンス素子がインダクタ３１のみであると、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎに大きな直流電流が重畳されて、磁気飽和や効率の低下の原因となる。この際、そのバラストインピーダンス素子に対して、インバータ手段１２に直列に接続されたコンデンサ３２を付加することによって、非対称な電圧波形の直流成分をカットし、インバータトランスＴＲの一次巻線１４に印加される電圧の対称性を改善することができる。   In the discharge lamp lighting device 10 according to the present embodiment, by using the series circuit 33 as the ballast impedance element, the following actions can be obtained in addition to the actions and effects described above. For example, as shown in FIG. 4, when the output waveform of the inverter means 12 has an asymmetry such that the voltage in one direction is V and the voltage in the other direction is V + ΔV, the output voltage is averaged. A DC voltage of ΔV ′ (where ΔV ′ is a time average of ΔV) is superimposed. For this reason, when the ballast impedance element is only the inductor 31, a large direct current is superimposed on the inverter transformers TR1 to TRn, which causes magnetic saturation and a decrease in efficiency. At this time, by adding a capacitor 32 connected in series to the inverter means 12 to the ballast impedance element, the DC component of the asymmetric voltage waveform is cut and applied to the primary winding 14 of the inverter transformer TR. Voltage symmetry can be improved.

また、本実施形態において、二次側共振回路の共振周波数を調整して管電流を安定化させると共に、インバータ手段１２の出力電圧の高調波成分をより効果的にカットして、インバータトランスＴＲの一次側巻線Ｎｐに印加される電圧波形をほぼ正弦波状とするために、インバータトランスＴＲ１〜ＴＲｎの一次側巻線Ｎｐに並列にコンデンサを接続してもよい。   In the present embodiment, the resonance frequency of the secondary side resonance circuit is adjusted to stabilize the tube current, and the harmonic component of the output voltage of the inverter means 12 is cut more effectively, so that the inverter transformer TR In order to make the voltage waveform applied to the primary winding Np substantially sinusoidal, a capacitor may be connected in parallel to the primary winding Np of the inverter transformers TR1 to TRn.

本発明に係る放電灯点灯装置の一実施形態を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows one Embodiment of the discharge lamp lighting device which concerns on this invention. 図１に示す放電等点灯装置のインバータ手段を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the inverter means of lighting apparatuses, such as a discharge shown in FIG. 本発明に係るバラストインピーダンス素子の別の態様を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows another aspect of the ballast impedance element which concerns on this invention. インバータ手段による非対称な電圧波形を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the asymmetrical voltage waveform by an inverter means.

符号の説明Explanation of symbols

１０：放電灯点灯装置、１２：インバータ手段、１３：スイッチング手段（フルブリッジ回路）、１８，３３：バラストインピーダンス素子、ＴＲ１〜ＴＲｎ：インバータトランス、Ｌａ１〜Ｌａｎ：放電灯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Discharge lamp lighting device, 12: Inverter means, 13: Switching means (full bridge circuit), 18, 33: Ballast impedance element, TR1-TRn: Inverter transformer, La1-Lan: Discharge lamp

Claims (2)

高周波電圧を出力するインバータ手段と複数のインバータトランスとを含み、該複数のインバータトランスの二次巻線にそれぞれ接続された複数の放電灯を点灯する多灯式放電灯点灯装置において、
前記インバータ手段はスイッチング手段を含み、
前記複数のインバータトランスの一次巻線は直列に接続されており、
前記スイッチング手段と前記直列に接続された一次巻線との間には、該一次巻線に直列にバラストインピーダンス素子が接続されていることを特徴とする放電灯点灯装置。 In a multi-lamp discharge lamp lighting device comprising a plurality of inverter transformers and inverter means for outputting a high-frequency voltage, and lighting a plurality of discharge lamps respectively connected to secondary windings of the plurality of inverter transformers,
The inverter means includes switching means,
The primary windings of the plurality of inverter transformers are connected in series,
A discharge lamp lighting device, wherein a ballast impedance element is connected in series to the primary winding between the switching means and the primary winding connected in series. 前記バラストインピーダンス素子は、コンデンサまたはインダクタのいずれか、あるいは、それらの組合せで構成されることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the ballast impedance element is configured by any one of a capacitor and an inductor, or a combination thereof.
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