JP2009231000A - Discharge tube uniform flow lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の放電管を点灯させる放電管均流点灯装置に関するものである。ここで「放電管」とは、高圧を印加して、密封管内でイオン化した気体(プラズマ)に放電させることにより発光させる器具をいい、ネオン管、ナトリウムランプ、蛍光管、冷陰極管などがこれに該当する。「均流」とは複数の放電管に対して、互いにほぼ等しい大きさの高周波電流を供給することをいう。 The present invention relates to a discharge tube equalizing lighting device for lighting a plurality of discharge tubes. Here, the “discharge tube” refers to a device that emits light by applying a high pressure to discharge into an ionized gas (plasma) in a sealed tube, such as a neon tube, a sodium lamp, a fluorescent tube, or a cold cathode tube. It corresponds to. “Uniform flow” means that high frequency currents having substantially the same magnitude are supplied to a plurality of discharge tubes.
液晶表示装置など各種表示装置のバックライトには、放電管の一種である冷陰極管( Cold Cathode Fluorescent Tube)が用いられる。この冷陰極管の点灯駆動には、従来から、インバータ回路を用いた高周波点灯方式が採用されている。
図22は、このインバータ回路を含む放電管均流点灯装置の一例を示す回路図である。この放電管均流点灯装置は、高周波交流電源を供給するためのスイッチング回路101と、高周波交流電源を昇圧するための主変圧器102と、その主変圧器102の二次側の出力回線に対して並列に接続される複数の放電管103と、各放電管103の一端又は両端に挿入され、各放電管103に互いに等しい電流を流すため各放電管103と直列に接続されたバラスト・キャパシタ(ballast capacitor)からなる均流回路104とを備えている。なおインバータ回路とは、スイッチング回路101と主変圧器102とを含む回路とする。
For the backlights of various display devices such as liquid crystal display devices, cold cathode fluorescent tubes are used. Conventionally, a high-frequency lighting method using an inverter circuit has been adopted for driving the cold cathode tubes.
FIG. 22 is a circuit diagram showing an example of a discharge tube equalizing lighting device including this inverter circuit. This discharge tube equalizing lighting device includes a
このような放電管均流点灯装置においては、前記均流回路104を構成するキャパシタは、各放電管103の一端を支持する基板105上に、当該基板105と一体に形成されている。すなわち、図23に示すように、当該基板105の表面上に各放電管103に接続される各導体106を互いに分離して設け、当該基板105の裏面上に一枚の導体層107を設けて、それら表面及び裏面の導体層106,107の重なる領域に作られるキャパシタンスを利用して、均流回路104を構成している。
In such a discharge tube equalizing lighting device, the capacitor constituting the
放電管103の駆動は、インバータ回路から放電管に定格電圧(放電管の長さ等に応じた、放電管のメーカーから指定される電圧。例えば1000V)、定格周波数(放電管のメーカーから指定される周波数。例えば60kHz)の高周波交流電源を供給することによって行っている。
ところが、前記放電管の点灯駆動時、特に低温起動時に、各放電管に均等な電流が流れないことがある。この電流の不均等は起動後も継続され、それがそのまま画面の明るさのムラにつながってしまう。
このような起動時の電流の不均等を防止するために、均流回路のキャパシタンスを小さくして、駆動電圧を高くすることが行われているが、駆動電圧を高くするとインバータ回路の主変圧器を大きくし、その耐圧も上げなければならない。このため、放電管点灯装置の全体が大きくなり、また発熱量も増大する。
However, when the discharge tubes are turned on, particularly when starting at a low temperature, an equal current may not flow through each discharge tube. This current non-uniformity continues even after startup, which leads to uneven brightness of the screen.
In order to prevent such current non-uniformity at the time of start-up, it has been practiced to reduce the capacitance of the current-sharing circuit and increase the drive voltage, but when the drive voltage is increased, the main transformer of the inverter circuit Must be increased and its pressure resistance increased. For this reason, the whole discharge tube lighting device becomes large and the amount of heat generation also increases.
そこで本発明は、各放電管の起動を確実に行うことができ、起動後も、各放電管に安定した均一の電流を流すことのできる放電管均流点灯装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a discharge tube equalizing lighting device capable of reliably starting each discharge tube and allowing a stable and uniform current to flow through each discharge tube even after the start. .
本発明の放電管均流点灯装置は、互いに並列に接続された複数の放電管を点灯駆動するための放電管均流点灯装置であって、
前記複数の放電管を支持し、前記複数の放電管との間に浮遊容量が形成されている支持部材と、既定周波数f1の高周波駆動電源を供給するインバータ回路とを備え、
前記高周波駆動電源の一相の出力端から供給される高周波電流は、前記複数の放電管の両端から、前記浮遊容量を介して、前記支持部材に到達し、前記高周波駆動電源の他相の出力端に還流することを特徴とする。
The discharge tube current equalizing lighting device of the present invention is a discharge tube current equalizing lighting device for driving a plurality of discharge tubes connected in parallel to each other,
A support member that supports the plurality of discharge tubes and in which stray capacitance is formed between the plurality of discharge tubes; and an inverter circuit that supplies a high-frequency drive power source having a predetermined frequency f1;
The high-frequency current supplied from the one-phase output end of the high-frequency drive power source reaches the support member from both ends of the plurality of discharge tubes via the stray capacitance, and the output of the other phase of the high-frequency drive power source It is characterized by refluxing to the end.
この装置構成であれば、点灯時、前記インバータ回路の前記一相の出力端から、前記複数の放電管の両端に高周波電流が供給され、当該高周波電流は、前記浮遊容量、前記支持部材を通って、前記インバータ回路の前記他相に還流する。したがって、従来、支持部材に一部が逃げていた高周波電流を積極的に利用して放電管を点灯する。これにより、各放電管と直列に接続された均流素子(例えばバラスト・キャパシタ)がなくても、前記寄生容量が均流素子としての役割を果たすので、各放電管の均流点灯が容易にできる。 In this device configuration, during lighting, a high-frequency current is supplied from the one-phase output end of the inverter circuit to both ends of the plurality of discharge tubes, and the high-frequency current passes through the stray capacitance and the support member. To the other phase of the inverter circuit. Therefore, the discharge tube is lit by positively utilizing the high-frequency current that has been partly escaping from the support member. Thus, even if there is no current-equalizing element (for example, a ballast capacitor) connected in series with each discharge tube, the parasitic capacitance plays a role as a current-equalizing device, so that the current-equal lighting of each discharge tube is easy. it can.
具体的接続例を挙げると、前記複数の放電管の両端に対して前記高周波駆動電源の一相の出力端が接続され、前記支持部材に対して前記高周波駆動電源の他相の出力端が接続されている回路構成である。
前記各放電管と前記支持部材との間に形成される単位長さあたりの浮遊容量は、放電管の長手方向に沿って不均等に分布していることが好ましい。放電管の両端に高周波電流が供給されると、電流は前記浮遊容量を通して前記支持部材に逃げるが、放電管内の電流分布が均一にならず、輝度ムラが生じることがある。そこで各放電管と前記支持部材との間に形成される単位長さあたりの浮遊容量を放電管の長手方向に沿って不均等に分布させる。これにより、電流分布を均一にし、輝度ムラをなくすことができる。
As a specific connection example, one phase output terminal of the high frequency driving power source is connected to both ends of the plurality of discharge tubes, and the other phase output terminal of the high frequency driving power source is connected to the support member. This is the circuit configuration.
It is preferable that the stray capacitance per unit length formed between each discharge tube and the support member is unevenly distributed along the longitudinal direction of the discharge tube. When a high frequency current is supplied to both ends of the discharge tube, the current escapes to the support member through the stray capacitance, but the current distribution in the discharge tube is not uniform, and uneven brightness may occur. Therefore, the stray capacitance per unit length formed between each discharge tube and the support member is unevenly distributed along the longitudinal direction of the discharge tube. As a result, the current distribution can be made uniform, and luminance unevenness can be eliminated.
特に、放電管の中央部が暗くなりやすいので、中央部の浮遊容量が大きくなるように設定することが好ましい。
本発明の放電管均流点灯装置は、前記インバータ回路(以下「第一のインバータ回路」という)に加えて、前記複数の放電管の一端に対して前記既定周波数f1より低い既定周波数f2(f2<f1)の低周波駆動電源の一相を供給し、前記複数の放電管の他端に対して前記低周波駆動電源の他相を供給する第二のインバータ回路をさらに備えるものであってもよい。前記複数の放電管の両端に対して、既定の周波数f1の高周波駆動電源を供給すると、放電管の両端から供給された高周波電流は前記浮遊容量を通して前記支持部材に逃げるため、放電管の中央部分の電流が少なくなる。このため放電管の中央部分がやや暗くなることがある。そこで、第二のインバータ回路を用いて、前記複数の放電管の両端に対して、前記既定の周波数f1よりも低い周波数f2の低周波駆動電流を流す。この低周波駆動電流は、周波数が低いので、前記寄生容量を通して漏れにくい。これにより、放電管の中央部分を乗り越える電流が得られるので、1本の放電管の輝度を場所にかかわらず一様にできる。
In particular, since the central portion of the discharge tube tends to be dark, it is preferable to set the stray capacitance at the central portion to be large.
In addition to the inverter circuit (hereinafter referred to as “first inverter circuit”), the discharge tube current equalizing apparatus of the present invention has a predetermined frequency f2 (f2) lower than the predetermined frequency f1 with respect to one end of the plurality of discharge tubes. <F1) may further include a second inverter circuit that supplies one phase of the low-frequency driving power source and supplies the other phase of the low-frequency driving power source to the other ends of the plurality of discharge tubes. Good. When a high-frequency driving power source having a predetermined frequency f1 is supplied to both ends of the plurality of discharge tubes, the high-frequency current supplied from both ends of the discharge tube escapes to the support member through the stray capacitance. Less current. For this reason, the central portion of the discharge tube may become slightly dark. Therefore, a low-frequency driving current having a frequency f2 lower than the predetermined frequency f1 is supplied to both ends of the plurality of discharge tubes using a second inverter circuit. Since this low frequency drive current has a low frequency, it is difficult to leak through the parasitic capacitance. As a result, a current over the central portion of the discharge tube can be obtained, so that the luminance of one discharge tube can be made uniform regardless of the location.
また、前記第一のインバータ回路の前記一相の出力端と前記複数の放電管の一端との間に接続される第一のキャパシタと、前記第一のインバータ回路の前記一相の出力端と前記複数の放電管の他端との間に接続される第二のキャパシタとを含む構成であれば、これらの第一のキャパシタと第二のキャパシタによって、2つのインバータ回路の間で直流〜低周波の絶縁効果が得られる。 A first capacitor connected between the one-phase output terminal of the first inverter circuit and one end of the plurality of discharge tubes; and the one-phase output terminal of the first inverter circuit; If the configuration includes a second capacitor connected between the other ends of the plurality of discharge tubes, the first capacitor and the second capacitor allow direct current to low voltage between the two inverter circuits. A frequency insulation effect is obtained.
また、本発明の放電管均流点灯装置は、前記インバータ回路の前記一相の出力端と前記複数の放電管のいずれか一端との間に接続され、前記複数の放電管の前記一端に印加される電圧の移相をずらすための進相素子又は遅相素子を含むものであってもよい。この進相素子又は遅相素子のために、前記各放電管の一端と他端との間に、1サイクルのある時間、電位差が生ずることになり、放電管の端から端まで電流を流すことができる。したがって、放電管の中央部分を乗り越える電流が得られるので、1本ずつの放電管の輝度を一様にできる。前記進相素子の例としてキャパシタ、遅相素子の例としてインダクタを挙げることができる。 Further, the discharge tube equalizing lighting device of the present invention is connected between the one-phase output end of the inverter circuit and one end of the plurality of discharge tubes, and is applied to the one end of the plurality of discharge tubes. It may include a phase advance element or a phase delay element for shifting the phase shift of the applied voltage. Because of this phase advance element or slow phase element, there will be a potential difference for a certain period of time between one end and the other end of each discharge tube, and current will flow from end to end of the discharge tube. Can do. Accordingly, since a current over the central portion of the discharge tube is obtained, the brightness of each discharge tube can be made uniform. Examples of the phase advance element include a capacitor, and examples of the phase advance element include an inductor.
また、本発明の放電管均流点灯装置は、前記インバータ回路の前記一相の出力端と前記複数の放電管の一端との間に接続され、前記複数の放電管の前記一端に印加される電圧の移相をずらすための第一の進相素子又は遅相素子と、前記インバータ回路の前記一相の出力端と前記複数の放電管の他端との間に接続され、前記複数の放電管の前記他端に印加される電圧の移相をずらすための第二の進相素子又は遅相素子とを含むものであってもよい。 Moreover, the discharge tube current equalizing apparatus of the present invention is connected between the one-phase output end of the inverter circuit and one end of the plurality of discharge tubes, and is applied to the one end of the plurality of discharge tubes. A plurality of discharges connected between a first phase-advance element or a phase-lag element for shifting the phase of the voltage, and the one-phase output end of the inverter circuit and the other ends of the plurality of discharge tubes; A second phase advance element or a phase delay element for shifting the phase shift of the voltage applied to the other end of the tube may be included.
前記放電管は、蛍光灯又は冷陰極管であってもよい。 The discharge tube may be a fluorescent lamp or a cold cathode tube.
以上のように本発明によれば、特に均流素子を必要としなくても放電管の起動が容易にでき、起動後、放電管に流れる電流の不均等化を防止し、各放電管の明るさを均等にすることができる。 As described above, according to the present invention, the start-up of the discharge tube can be facilitated without requiring a current-equalizing element, and the current flowing in the discharge tube can be prevented from becoming uneven after the start-up. Can be made even.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明が適用される液晶表示装置10を示す分解図である。この液晶表示装置10は、液晶表示部11と、液晶表示部11を支持する液晶パネル12と、均流点灯装置本体13とを備えている。
均流点灯装置本体13は、その一部又は全部が金属で構成された支持板14に複数の冷陰極管15が配置されたものであり、これらの冷陰極管15は、互いに並列に接続され、インバータ回路に接続される。複数の冷陰極管15と支持板14及びその周辺に配置されている導電性の部材(支持板14を固定する金具など)との間には、冷陰極管151〜15nとの間で浮遊容量又は寄生容量が形成される。これにより複数の冷陰極管15と支持板14は高周波的につながっている。なお複数の冷陰極管15のそれぞれを示すとき、冷陰極管151〜15nと表記することがある。nは冷陰極管の本数(n>=2)である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded view showing a liquid
The current equalizing lighting device
液晶表示部11は、例えば4:3,16:9などの横長形状である。なお液晶表示部11の構造は公知のものであり、例えば、表面側の透明基板と光源側の透明基板とを向き合わせた構造になっている。液晶駆動方式はパッシブマトリクス型でもアクティブマトリクス型でもよい。アクティブマトリクス型を例に挙げると、表面側の透明基板の内面には複数のマトリクス状透明電極群を配列し、光源側の透明基板の内面にはマトリクス状透明電極群と対向するように1枚の半透明電極を設置している。さらに、それぞれの電極の上に、一定方向にラビングした樹脂からなる配向膜を形成している。そして両配向膜の間に液晶を封入している。なお、カラー液晶の場合は、表面側の透明基板にカラーフィルター層が設けられている。
The liquid
均流点灯装置本体13は、n本の冷陰極管151〜15nを、液晶表示部11の長辺方向と平行に配列している。各冷陰極管151〜15nの一端部のリード線及び他端部のリード線は、給電基板16の電極にそれぞれ接続されている。これらの給電基板16の電極が後述するインバータ回路の高周波電源供給端に接続される。
図2は、インバータ回路20及びそれに接続された複数の冷陰極管151〜15nを含む均流点灯装置の全体回路図である。このインバータ回路20は、商用交流電源22aに接続されたスイッチSW及び整流回路22bと、整流回路22bの直流出力に基づいて高周波交流電源を得るためのスイッチング回路23と、高周波交流電源を昇圧するための主変圧器24と、その主変圧器24の出力回線に接続され、高周波駆動電源の一相を供給するための高周波電源供給端25と、を備えている。
The current equalizing lighting device
FIG. 2 is an overall circuit diagram of the current equalizing lighting device including the
高周波電源供給端25に対して、複数の冷陰極管151〜15nの一端及び他端が接続されている。また、前記高周波駆動電源の他相を供給するための、高周波電源供給端25と反対の端は、支持板14と同じ電位になるように接地されている。
スイッチング回路23は、スイッチング動作をするトランジスタTr1,Tr2とキャパシタCs1,Cs2とからなるブリッジ回路を含んでいる。トランジスタTr1,Tr2の各ゲートには、2つの互いに逆位相の高周波パルス電圧を供給するためのクロックパルス回路23aが接続されている。このクロックパルス回路23aは、既定周波数f1のクロックパルスが入るごとに2つの高周波パルス電圧の位相を180°切り替える。既定周波数f1は、冷陰極管15を起動し起動後も点灯を続けるために必要な周波数であり、例えば数十kHz〜数百kHzの範囲の中から選ばれる。
One end and the other end of the plurality of cold
The switching
主変圧器24は、所定の巻き数と巻き数比を持つことによって、交流電圧を所定の昇圧比で昇圧する。これによって、各冷陰極管151〜15nの点灯に必要な交流電圧Vd(冷陰極管の長さに応じて決まる、通常1000V〜2000V程度)を得ることができる。
このインバータ回路20の動作説明をすると、商用交流電源22aのスイッチオン後、整流回路22bによって得られた直流電源は、スイッチング回路23によって高周波電源に変換され、主変圧器24に供給される。
The
The operation of the
このスイッチング回路23の交流周波数の範囲は、主変圧器24として十分な変換効率が得られる周波数であることが必要であり、前述したように数十kHz〜数百kHzの範囲の中から選ばれる。前記範囲は、好ましくは、20kHz〜200kHzである。周波数がこの数十kHz〜数百kHzの範囲より低すぎると、特に低温時に冷陰極管15の起動が困難になることがある。周波数がこの範囲よりも高いと、主変圧器24内部で発生する浮遊容量の影響が大きくなり、共振が発生して変換効率が低下する。
The range of the AC frequency of the switching
主変圧器24によって昇圧された高周波電源は、高周波電源供給端25から2つに分岐され、各冷陰極管151〜15nの両端に供給される。この高周波電流は、各冷陰極管151〜15nの内部を通って、各冷陰極管151〜15nと支持板14との間に分布した状態で形成されている浮遊容量を通過することによって、接地側へ流れていく。この高周波電流を図2に“I1”で示す。高周波電流I1は、冷陰極管151〜15nの一端から接地側に流れるとともに、冷陰極管151〜15nの他端からも接地側に流れる。
The high frequency power source boosted by the
これらの冷陰極管151〜15nの各端から接地側に流れる電流によって、それぞれ正抵抗特性に基づく一定の電圧降下を発生させる。この電圧降下を実現することによって、点灯時、各冷陰極管151〜15nの個体差を吸収して、各冷陰極管151〜15nに均等の電流を供給することができ、均等に点灯させることができる。
「正抵抗特性」とは、冷陰極管15に流れる電流が上がるほど冷陰極管15の電圧が上がっていく状態をいう。正抵抗特性になるのは、冷陰極管15の高圧側(本実施例では両端)に近い部分だけが点灯している状態だからである。なお「負性抵抗特性」とは、冷陰極管15の全体が点灯することにより、冷陰極管15の電流が大きくなるほど冷陰極管15の電圧が低くなっていく状態をいう。
A constant voltage drop based on the positive resistance characteristic is generated by the current flowing from each end of the
The “positive resistance characteristic” refers to a state in which the voltage of the
なお、この高周波電流は、各冷陰極管151〜15nの両端から冷陰極管内部に注入されるものであり、各冷陰極管151〜15nの両端の電位は等しいため、各冷陰極管151〜15nの両端から中央部に近づくほど電流値が低下する。このため、中央部がやや暗くなる傾向がある。
そこで以下、中央部がやや暗くなる傾向を補うため、図3〜図12に、各冷陰極管15と支持板14との間に形成される浮遊容量を、冷陰極管15の長手方向に沿って不均等に分布するようにした例を示す。
The high-frequency current is injected into the cold cathode tube from both ends of each cold cathode tube 151-15n, and the potentials at both ends of each cold cathode tube 151-15n are equal. The current value decreases as the distance from both ends of 15n approaches the center. For this reason, there exists a tendency for a center part to become a little dark.
Therefore, hereinafter, in order to compensate for the tendency of the central portion to become slightly dark, the stray capacitance formed between each
図3、図4は、冷陰極管15と前記支持板14との距離が中央部17c(冷陰極管15の中央部に対向する部分をいう)で狭く、両端部17b(冷陰極管15の両端部に対向する部分をいう)で広くなるようにした配置例を示す。支持板14の配置されている面をxy面とし、支持板14の面に垂直な方向をzとする。支持板14の上に複数の冷陰極管15が平行に配列されている。各冷陰極管15の長手方向をx、複数の冷陰極管15が並んでいる方向をyとする。支持板14は、冷陰極管15と前記支持板14との距離が中央部17cで狭く、両端部17bで広くなるように、z方向に凸に湾曲している。
3 and 4, the distance between the
冷陰極管15と前記支持板14との間に形成される浮遊容量(x方向単位長さあたりの浮遊容量)は、中央部17cで大きくなり、冷陰極管15の両端部17bで小さくなる。このような構造により、冷陰極管15の両端に高周波電流が供給されると、電流は前記浮遊容量を通して前記支持板14に逃げるが、その逃げる電流値は冷陰極管15の両端部では比較的小さくなり、冷陰極管15の中央部に流れ込む電流が多くなる。これにより、「中央部17cがやや暗くなる傾向」を補うことができ、輝度ムラをなくすことができる。
The stray capacitance (stray capacitance per unit length in the x direction) formed between the
図5は、冷陰極管15と前記支持板14との距離が中央部17cで狭く、両端部17bで広くなるようにした配置例を示す。この「中央部17cで狭く、両端部17bで広くなる」構造を実現するため、冷陰極管15を、−z方向に凸になるように湾曲させている。
図6は、冷陰極管15と前記支持板14との距離が中央部17cで狭く、両端部17bで広くなるように、支持板14をz方向に凸に湾曲させるとともに、冷陰極管15を、−z方向に凸になるように湾曲させた例を示している。
FIG. 5 shows an arrangement example in which the distance between the
In FIG. 6, the
図7、図8は、支持板14に孔14aを設けて、冷陰極管15と前記支持板14との間に形成される浮遊容量が、中央部17cで大きくなり、両端部17bで小さくなるようにした例を示す図である。孔14aの開口率(支持板14に形成された孔14aの面積を、支持板14の面積で割った比率)は、中央部17cで小さく、両端部17bで大きくしている。このような構造により、冷陰極管15の両端に高周波電流が供給されると、電流は前記浮遊容量を通して前記支持板14に逃げるが、その逃げる電流値は冷陰極管15の両端部では比較的小さくなり、冷陰極管15の中央部に流れ込む電流が多くなる。これにより、「中央部17cがやや暗くなる傾向」を補うことができ、輝度ムラをなくすことができる。
7 and 8,
図9、図10は、冷陰極管15と支持板14との距離が中央部17cで狭く、両端部17bで広くなるようにした配置例を示す。この例では、支持板14の厚みが、冷陰極管15の中央部17cで厚く、冷陰極管15の両端部17bで薄くなるようにしている。具体的には、中央部17cで支持板14の板材を複数枚積み重ねている。したがって、冷陰極管15と前記支持板14との間に形成される浮遊容量は、中央部17cで大きくなり、両端部17bで小さくなる。このような構造により、冷陰極管15の両端に高周波電流が供給されると、電流は前記浮遊容量を通して前記支持板14に逃げるが、その逃げる電流値は冷陰極管15の両端部では比較的小さくなり、冷陰極管15の中央部に流れ込む電流が多くなる。これにより、「中央部17cがやや暗くなる傾向」を補うことができ、輝度ムラをなくすことができる。
9 and 10 show an arrangement example in which the distance between the
図11は、冷陰極管15の表面に導線14dをらせん状に巻いた例を示す。この導線14dは接地されており、導線14dと冷陰極管15との間で浮遊容量を形成する。もちろん、支持板14も存在し、支持板14と冷陰極管15との間で浮遊容量を形成している。この支持板14との間で形成される浮遊容量と、導線14dとの間で形成される浮遊容量との合計が、冷陰極管15の浮遊容量となる。本実施例では、導線14を中央部17cで密に巻き、両端部17bで疎に巻くことによって、導線14dとの間で形成される浮遊容量を、中央部17cで大きくなり、両端部17bで小さくなるようにしている。このような構造により、冷陰極管15の両端に高周波電流が供給されると、電流は前記浮遊容量を通して前記支持板14に逃げるが、その逃げる電流値は冷陰極管15の両端部では比較的小さくなり、冷陰極管15の中央部に流れ込む電流が多くなる。これにより、「中央部17cがやや暗くなる傾向」を補うことができ、輝度ムラをなくすことができる。
FIG. 11 shows an example in which a
図12は、冷陰極管15の浮遊容量が冷陰極管15の中央部で大きく、冷陰極管15の両端部で小さくなるように、冷陰極管15の直径を、中央部で短く、冷陰極管15の両端部で長くなるようにした例を示す。すなわち、冷陰極管15の断面積は中央部で小さく、両端部で大きくなる。このような構造により、冷陰極管15の両端に高周波電流が供給されると、電流は前記浮遊容量を通して前記支持板14に逃げるが、その逃げる電流値は冷陰極管15の両端部では比較的小さくなり、冷陰極管15の中央部に流れ込む電流が多くなる。これにより、「中央部17cがやや暗くなる傾向」を補うことができ、輝度ムラをなくすことができる。
FIG. 12 shows that the
次に、各冷陰極管151〜15nに、前記高周波電流の周波数f1よりも低い周波数の電流を流すタイプの均流点灯装置の回路例を説明する。
図13は、前記インバータ回路20に加えて、前記周波数f1よりも低い周波数f2でスイッチングする第二のインバータ回路30を備える均流点灯装置を示す回路図である。以下図2と異なるところを説明する。
Next, a circuit example of a current-equalizing lighting device of a type in which a current having a frequency lower than the frequency f1 of the high-frequency current is supplied to each of the
FIG. 13 is a circuit diagram showing a current equalizing lighting device including a
この回路では、高周波電源供給端25に対して、キャパシタCd1を通して、複数の冷陰極管151〜15nの一端がそれぞれ接続され、キャパシタCd2を通して、複数の冷陰極管151〜15nの他端がそれぞれ接続されている。キャパシタCd1,Cd2の値は、100〜1000pFであることが好ましい。キャパシタCd1,Cd2の値はそれぞれ同じであっても良く、異なっていても良い。キャパシタCd1,Cd2は、それぞれセラミックコンデンサなどのチップ素子で構成してもよい。また、給電基板16の表面と裏面に導体層を形成して、それらの導体層の間に作ってもよい。
In this circuit, one end of each of the plurality of
第二のインバータ回路30は、前記複数の冷陰極管151〜15nの一端に対して低周波駆動電源の一相を供給し、前記複数の冷陰極管151〜15nの他端に対して前記低周波駆動電源の他相を供給するものである。
インバータ回路30は、整流回路22bの直流出力を、約10kHzを超え、f1未満の交流(この交流の周波数を「f2」で表す)でスイッチングするためのスイッチング回路33と、スイッチング回路33で得られた交流電源(「低周波交流電源」という)を昇圧するための主変圧器34と、その主変圧器34の二次側の出力回線に接続された低周波電源供給端35a,35bとを備えている。この低周波電源供給端35a,35bに対して、キャパシタを介さずに、複数の冷陰極管151〜15nの各端がそれぞれ接続されている。キャパシタを介さなくてもよいのは、すでにキャパシタCd1,Cd2によって、インバータ回路20との間の直流〜低周波の絶縁は達成されているからである。なお、低周波電源供給端35a,35bからキャパシタを介して、複数の冷陰極管151〜15nの各端に接続しても良い。
The
The
スイッチング回路33は、スイッチング動作をするトランジスタTr3,Tr4とキャパシタCs3,Cs4とからなるブリッジ回路を含んでいる。トランジスタTr3,Tr4の各ゲートには、2つの互いに逆位相の高周波パルス電圧を供給するためのクロックパルス回路33aが接続されている。このクロックパルス回路33aは、既定周波数f2のクロックパルスが入るごとに2つの高周波パルス電圧の位相を180°切り替える。既定周波数f2は、約10kHzを超えf1よりも小さい範囲に設定されている。当該範囲の下限を約10kHzとした理由は、周波数がこの10kHzより低すぎると、主変圧器24を大きくする必要があり、装置全体が大きく重くなるからである。
The switching
この均流点灯装置を用いて各冷陰極管151〜15nを点灯するときの動作説明をすると、商用交流電源22aのスイッチオン後、整流回路22bによって得られた直流電源は、スイッチング回路23によって周波数f1の高周波電源に変換され主変圧器24に供給されるとともに、スイッチング回路33によって周波数f2の低周波電源に変換され、主変圧器34に供給される。
The operation when the cold
主変圧器34は、所定の巻き数と巻き数比を持つことによって、交流電圧を所定の昇圧比で昇圧する。この昇圧比は、前記主変圧器24によって得られる二次側電圧と同じような電圧値が得られるような比に設定するとよい。
主変圧器24及び主変圧器34によって昇圧された電源は、各冷陰極管151〜15nに供給される。
The power source boosted by the
起動時は、前述したスイッチング回路23からの高周波電源が役割を担う。すなわち、高周波電源が、キャパシタCd1,Cd2を通して各冷陰極管151〜15nに供給される。高周波電流は、各冷陰極管151〜15nと支持板14との間に分布した状態で形成されているキャパシタンスを通して接地側へ流れていく。このことによって、各冷陰極管151〜15nの個体差を吸収して、各冷陰極管151〜15nを均等に起動させることができる。
At startup, the high-frequency power source from the switching
しかし、高周波電源だけでは、各冷陰極管151〜15nの両端の電位は等しいため、各冷陰極管151〜15nの両端から中央部17cに近づくほど電流値が低下し、このため、中央部17cがやや暗くなる傾向がある。
そこで各冷陰極管151〜15nの両端に印加される低周波電源がこの欠点を除く。すなわち、低周波電源は、周波数が相対的に低いので、冷陰極管15と支持板14との間に作られるインピーダンスは、高周波電流に比べて大きくなる。このため、低周波電流は支持板14に漏れにくくなり、各冷陰極管151〜15nの一端から他端へそのまま流れる。この低周波電流により、各冷陰極管151〜15nの中央部17cの照度の低下を補うことができる。
However, since the potentials at both ends of each cold cathode tube 151-15n are equal only with the high-frequency power source, the current value decreases as the distance from both ends of each cold cathode tube 151-15n approaches the
Therefore, a low frequency power source applied to both ends of each
この均流点灯装置では、冷陰極管15に対して、高周波電源及び低周波電源の両方を同時に供給するので、高周波電源だけを供給する場合と比べて、インバータ回路20,30の容量を減らすことができる。例えば、高周波電流だけを供給する場合10mA必要であるとすると、高周波電源及び低周波電源を供給する場合、5mAずつあればよい。したがって、スイッチング回路23,33の定格容量を減らすことができ、内部のトランジスタなどから発生する熱損を減らすことができる。
In this uniform current lighting device, both the high frequency power source and the low frequency power source are supplied to the
また、冷陰極管15の起動に寄与するのは、主として高周波電源であるため、まず始めに高周波電源を供給し、次に時間差をつけて低周波電源を供給してもよい。
図14は、図13の変形例を示す回路図である。図13の回路では低周波交流電源を得るためスイッチング回路33と主変圧器34とを用いていたので、既定周波数f2を約10kHzよりも小さな周波数に設定しようとすれば、主変圧器34が大きく重くなるという問題があった。そこで、この図14の回路では、DC電源をスイッチングするブリッジトランジスタTr5〜Tr8とクロックパルス回路43aとを用いて周波数f2を得ている。すなわちクロックパルス回路43aに0Hzを超える周波数f2の信号を入力し、クロックパルス回路43aから得られる、互いに位相の180°異なる切換えパルス信号Qa,−QaをトランジスタTr5,Tr6のゲートに供給し、さらにパルス信号Qa,−Qaから90°位相の異なるパルス信号Qb,−QbをトランジスタTr7,Tr8のゲートに供給している。トランジスタTr5〜Tr8のブリッジ出力は低周波電源供給端45a,45bに供給される。これにより、低周波電源供給端45a,45bから低周波電源を複数の冷陰極管151〜15nの各端にそれぞれ供給することができる。
Further, since it is mainly the high frequency power source that contributes to the activation of the
FIG. 14 is a circuit diagram showing a modification of FIG. In the circuit of FIG. 13, the switching
この低周波電源の周波数f2は、0Hzを超え、周波数f1未満であれば、いかなる周波数でもよい。
次に図15は、図13の変形例を示す回路図である。この図15の回路では、均流回路を構成するキャパシタC1〜Cnを、各冷陰極管151〜15nに対して直列に接続している。このキャパシタC1〜Cnは、浮遊容量と同様、各冷陰極管151〜15nに均等の電流を供給するという機能を有している。
The frequency f2 of this low frequency power supply may be any frequency as long as it exceeds 0 Hz and is less than the frequency f1.
Next, FIG. 15 is a circuit diagram showing a modification of FIG. In the circuit of FIG. 15, capacitors C1 to Cn constituting a current sharing circuit are connected in series to the
キャパシタC1〜Cnがない場合、浮遊容量のみで各冷陰極管151〜15nに均等の電流を供給する必要があった。冷陰極管15の輝度を上げるため低周波電流を増やそうとすると、冷陰極管15の負性抵抗のため、各冷陰極管151〜15nの輝度にバラつきが発生することがある。そこで、キャパシタC1〜Cnをさらに追加することにより、輝度のばらつきをいっそう均一化することができる。
When the capacitors C1 to Cn are not provided, it is necessary to supply an equal current to each of the
なお、均流回路として、キャパシタC1〜Cn以外に、キャパシタと抵抗の直列回路を各冷陰極管151〜15nに直列に接続しても良く、キャパシタと抵抗の並列回路を各冷陰極管151〜15nに直列に接続しても良い。またキャパシタに代えてインダクタを用いても良い。また、定電流を実現するための電子回路、例えばトランジスタのコレクタ電流が電圧によらずに一定になること利用した電子回路を採用しても良い。
In addition to the capacitors C1 to Cn, a series circuit of a capacitor and a resistor may be connected in series to each
キャパシタC1〜Cnの構造は限定されないが、例えば、給電基板16の表面に、各冷陰極管151〜15nに接続される複数(n個)の第一導体を互いに分離して、印刷等により形成し、裏面には、第一導体に対向して第二導体を形成し、第一導体と第一導体との重なった部分の面積によって、各キャパシタC1〜Cnを実現しても良い。また、チップ素子を使って実現しても良い。
The structure of the capacitors C1 to Cn is not limited. For example, a plurality (n) of first conductors connected to the
図16は、図13の変形例を示す回路である。図13の回路では、高周波電源を供給する第二のインバータ回路30の主変圧器24の二次側巻き線と、既定の周波数f2(f2<f1)の低周波駆動電源を供給する第二のインバータ回路30の主変圧器34の二次側巻き線とを並列に接続し、それぞれから電源を供給していたが、図16の場合は、主変圧器24の二次側巻き線からの高周波電源を冷陰極管15の一端に供給し、主変圧器34の二次側巻き線からの高周波電源を冷陰極管15の他端に供給している。
FIG. 16 is a circuit showing a modification of FIG. In the circuit of FIG. 13, the secondary winding of the
この回路構成により、図13の場合と同様、高周波駆動電源に低周波駆動電源を重畳することができ、複数の冷陰極管151〜15nに高周波電流と低周波電流とを同時に供給することができ、同じ効果を得ることができる。
次に、他の実施形態として、第二のインバータ回路30を省略し、低周波電源の供給の役割を他の素子で代用する実施形態を挙げる。
With this circuit configuration, the low frequency driving power source can be superimposed on the high frequency driving power source as in the case of FIG. 13, and a high frequency current and a low frequency current can be simultaneously supplied to the plurality of
Next, as another embodiment, an embodiment is described in which the
図17は、高周波電源供給端25を、複数の冷陰極管151〜15nの一端に直接接続するとともに、チョークコイルL1を通して冷陰極管151〜15nの他端に接続するようにした回路図である。
この回路では、キャパシタCd1,Cd2を省略しているが、キャパシタCd1,Cd2を通して、高周波電源供給端25から高周波電源を供給しても良い。
FIG. 17 is a circuit diagram in which the high-frequency
In this circuit, the capacitors Cd1 and Cd2 are omitted, but high-frequency power may be supplied from the high-frequency
チョークコイルL1の機能は、前記複数の冷陰極管の一端に印加される高周波電圧の位相を遅らせることである。図18に、高周波電源供給端25(図17のa点)の電圧波形と、チョークコイルL1の出力端(図17のb点)の電圧波形とを対比して掲げる。b点の電圧波形は、a点の電圧波形と比べて、位相が、この例では90°遅れている。このため、図2の回路と比較して次のような効果がある。 The function of the choke coil L1 is to delay the phase of the high-frequency voltage applied to one end of the plurality of cold cathode tubes. FIG. 18 shows a comparison between the voltage waveform at the high-frequency power supply end 25 (point a in FIG. 17) and the voltage waveform at the output end (point b in FIG. 17) of the choke coil L1. The voltage waveform at the point b is delayed by 90 ° in this example from the voltage waveform at the point a. Therefore, there are the following effects compared with the circuit of FIG.
複数の冷陰極管151〜15nの両端に同時に電圧が印加される場合、電流は、支持板14など、冷陰極管15の周囲に存在する電圧の低い部材に流れる。ところがb点の電圧波形とa点の電圧波形との位相がずれると、冷陰極管151〜15nの両端に電圧差が生じるので、電流の一部は冷陰極管151〜15nの一端から他端にまで流れる。したがって、図2の回路では各冷陰極管151〜15nの両端から中央部17cに近づくほど電流値が低下し、中央部17cがやや暗くなる傾向があったが、図17の回路ではこの傾向が緩和されるという利点がある。
When a voltage is simultaneously applied to both ends of the plurality of cold
なお図19に示すように、インバータ回路20の高周波電源供給端25と前記複数の冷陰極管15の一端との間にチョークコイルL1を挿入し、高周波電源供給端25と前記複数の冷陰極管15の他端との間にチョークコイルL2を挿入してもよい。この場合、前記複数の冷陰極管の一端と他端に印加される高周波電圧の位相のずれを作るためには、チョークコイルL1,L2の誘導値は互いに異なっていることが好ましい。
As shown in FIG. 19, a choke coil L1 is inserted between the high frequency
また、図20に示すように、チョークコイルに代えて、位相を進める素子であるキャパシタCdを採用しても良い。
またこのキャパシタを、図21に示すように、インバータ回路20の高周波電源供給端25と前記複数の冷陰極管15の一端及び他端との間に挿入しても良い。この場合、前記複数の冷陰極管の一端と他端に印加される高周波電圧の位相のずれを作るためには、キャパシタCd1,Cd2の容量値は互いに異なっていることが好ましい。
As shown in FIG. 20, a capacitor Cd, which is an element that advances the phase, may be employed instead of the choke coil.
Further, as shown in FIG. 21, this capacitor may be inserted between the high-frequency
いままで本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、実施の形態に限られるものでないことはもちろんである。例えば本発明は、実施の形態で用いた冷陰極管に限られず、放電管一般に適用できるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is of course not limited to the embodiments. For example, the present invention is not limited to the cold cathode tubes used in the embodiments, and can be applied to general discharge tubes.
10 液晶表示装置
11 液晶表示部
12 液晶パネル
13 均流点灯装置本体
14 支持板
15,151〜15n 冷陰極管
16 給電基板
20,30 インバータ回路
23,33,43 スイッチング回路
23a,33a,43a クロックパルス回路
24,34 主変圧器
25 高周波電源供給端
35a,35b,45a,45b 低周波電源供給端
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数の放電管を支持し、前記複数の放電管との間に浮遊容量が形成されている支持部材と、既定周波数f1の高周波駆動電源を供給するインバータ回路とを備え、
前記高周波駆動電源の一相の出力端から供給される高周波電流は、前記複数の放電管の両端から、前記浮遊容量を介して、前記支持部材に到達し、前記高周波駆動電源の他相の出力端に還流することを特徴とする放電管均流点灯装置。 A discharge tube equalizing lighting device for lighting and driving a plurality of discharge tubes connected in parallel with each other,
A support member that supports the plurality of discharge tubes and in which stray capacitance is formed between the plurality of discharge tubes; and an inverter circuit that supplies a high-frequency drive power source having a predetermined frequency f1;
The high-frequency current supplied from the one-phase output end of the high-frequency drive power source reaches the support member from both ends of the plurality of discharge tubes via the stray capacitance, and the output of the other phase of the high-frequency drive power source A discharge tube equalizing lighting device characterized by recirculating to the end.
前記第一のインバータ回路の前記一相の出力端と前記複数の放電管の他端との間に接続される第二のキャパシタとを含む請求項5記載の放電管均流点灯装置。 A first capacitor connected between the one-phase output end of the first inverter circuit and one end of the plurality of discharge tubes;
6. The discharge tube current equalizing apparatus according to claim 5, further comprising a second capacitor connected between the one-phase output end of the first inverter circuit and the other ends of the plurality of discharge tubes.
前記インバータ回路の前記一相の出力端と前記複数の放電管の他端との間に接続され、前記複数の放電管の前記他端に印加される電圧の移相をずらすための第二の進相素子又は遅相素子とを含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の放電管均流点灯装置。 A first phase advance is connected between the one-phase output end of the inverter circuit and one end of the plurality of discharge tubes, and shifts the phase of voltage applied to the one end of the plurality of discharge tubes. An element or a slow phase element;
A second phase shifter is connected between the one-phase output end of the inverter circuit and the other ends of the plurality of discharge tubes, and shifts the phase of voltage applied to the other ends of the plurality of discharge tubes. 5. The discharge tube current-carrying lighting device according to any one of claims 1 to 4, comprising a phase advance element or a phase advance element.
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JP2018026993A (en) * | 2016-08-03 | 2018-02-15 | 株式会社三社電機製作所 | Electric power supply for trial |
-
2008
- 2008-03-21 JP JP2008073888A patent/JP2009231000A/en not_active Withdrawn
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