JP4735789B2 - 蛍光管用点灯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライトを点灯させる際に用いて好適な蛍光管用点灯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、パソコン等における液晶ディスプレイは、並列接続した複数の蛍光管(冷陰極蛍光管)を使用したバックライトを備えるともに、各蛍光管を同時に点灯させる蛍光管用点灯装置を備えている。
【0003】
従来の蛍光管用点灯装置50を図2に示す。この蛍光管用点灯装置50は大別して、直流電源51,インバータ回路52,調光パルス発生回路53,異常検出回路54及びオン−オフ回路55を備える。
【0004】
インバータ回路52は、センタタップ付一次巻線56f,二次巻線56r及び帰還巻線56bを有するトランス56を備え、一次巻線56fの両端はトランジスタ57,58を介して接地するとともに、トランジスタ57,58のベースには帰還巻線56bの両端をそれぞれ接続することにより帰還巻線56bの出力電圧を正帰還させる。また、一方のトランジスタ57のベースは、トランジスタ59及び抵抗60を介して、直流電源51からインバータ回路52に給電する電源ラインHrに接続するとともに、一次巻線56fのセンタタップも同電源ラインHrに接続する。一方、トランジスタ59のベースは、抵抗62及びトランジスタ63を介して調光パルス発生回路53の出力部53oに接続する。なお、61は一次巻線56fの両端間に接続したコンデンサを示す。
【0005】
調光パルス発生回路53は、入力部53iに付与される調光信号(直流電圧)Siの大きさによりデューティ比が変化する制御信号(パルス信号)Scを出力する。制御信号Scの周波数は250〔Hz〕程度である。
【0006】
異常検出回路54は、コンパレータ64を備え、このコンパレータ64の出力部はトランジスタ63のベースに接続する。他方、トランス56の二次巻線56rには、バラクタコンデンサ65,66を介して蛍光管67,68の一端を並列接続し、他端は異常検出回路54の検出抵抗69を介して接地する。検出抵抗69の端子電圧は、ダイオード70,コンデンサ71及び抵抗72からなる整流回路により直流化し、検出電圧Edとしてコンパレータ64の非反転入力部に付与する。一方、オン−オフ回路55は、トランジスタ73,74及び抵抗75,76により構成し、トランジスタ74のエミッタは、電源ラインHrに接続するとともに、コレクタは、電流制限抵抗77及びツェナダイオード78の直列回路を介して接地する。そして、ツェナダイオード78の端子電圧は、分圧抵抗79と80からなる分圧回路81に付与し、分圧抵抗79と80により分圧された分圧電圧は、基準電圧Esrとしてコンパレータ64の反転入力部に付与する。なお、ツェナダイオード78の端子電圧は、調光パルス発生回路53とコンパレータ64に電源電圧として付与される。図中、82はコンデンサ、83は抵抗をそれぞれ示す。
【0007】
このように構成される蛍光管用点灯装置50は、オン−オフ回路55のトランジスタ73をオン−オフ制御すれば、全体の動作をオン又はオフさせることができる。一方、動作中は、調光パルス発生回路53から制御信号Scが出力し、この制御信号Scのハイレベル期間ではトランジスタ63,59が共にオン、ローレベル期間ではトランジスタ63,59が共にオフとなる。トランジスタ59のオンにより、トランジスタ57,58には、抵抗60に基づくベース電流が流れ、インバータ回路52は連続発振する。これにより、二次巻線56rには、1500〔V〕程度(周波数50〔kHz〕程度)の高電圧が出力し、バラクタコンデンサ65,66を介して蛍光管67,68に印加されるため、蛍光管67,68は点灯する。他方、トランジスタ59がオフのときは、蛍光管67,68は消灯する。したがって、制御信号Scのディーティ比を変化させれば、蛍光管67,68の輝度を変化させることができる。
【0008】
ところで、任意の蛍光管、例えば、蛍光管67が気密性低下等の異常によりオープン状態となった場合、負荷が小さくなるため、トランス56の出力電圧が過大となり、絶縁破壊等を招く虞れがある。異常検出回路54は、蛍光管67がオープン状態になったことを検出してインバータ回路52の動作を停止させるものであり、蛍光管67のオープン状態時における検出抵抗69に流れる総電流Idの減少を検出する。即ち、検出電圧Edが低下して基準電圧Esrよりも下がれば、コンパレータ64の出力はハイレベルからローレベルになり、トランジスタ63,59をオフにしてインバータ回路52の発振を停止させる。このため、基準電圧Esrは、正常時の検出電圧Edと一本の蛍光管67がオープン状態になったときの検出電圧Edの中間に設定している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の蛍光管用点灯装置50は、次のような解決すべき課題が存在した。
【0010】
即ち、異常検出回路54は、検出電圧Edと基準電圧Esrの比較により蛍光管67がオープン状態になったことを検出するが、検出電圧Edは、いろいろな要因により変動する。中でも最大の要因は電源電圧Ep(電源ラインHrの電圧)である。図4は、電源電圧Epと蛍光管1本当たりの管電流Ioの関係を示す。同図において、12〔V〕が正規の電源電圧Epである場合、12〔V〕から13.2〔V〕まで10〔%〕変化することにより、管電流Ioは、6.7〔mA〕から7.8〔mA〕に変化する。即ち、変動率では電源電圧Epが10〔%〕であるのに対して、管電流Ioは16.4〔%〕となり、約1.6倍の変動を生じる。
【0011】
一方、調光時には、検出電圧Edも変化し、輝度を最小にした際の検出電圧(Ed)は図3に示すEdsとなる。なお、同図中、Ednは輝度を最大にした際の検出電圧(Ed)を示し、Edeは一本の蛍光管67がオープン状態になったときの検出電圧(Ed)を示す。
【0012】
これに対して、基準電圧Esrは、図3に示すように一定となる。したがって、輝度を最小に調光した状態であって、電源電圧Epが10〔V〕近辺まで低下した際には、検出電圧Edsが基準電圧Esrよりも小さくなり、正常状態における誤検出を生じるとともに、電源電圧Epが14〔V〕近辺まで上昇した際には、検出電圧Edeが基準電圧Esrよりも大きくなり、異常が発生しても検出不能となる事態を生じる。このように、従来の蛍光管用点灯装置50は、正確で確実な検出を保証できないなど、安定性及び信頼性に劣る問題があった。
【0013】
なお、通常、基準電圧Esrは、正常時の検出電圧Edと一本の蛍光管67がオープン状態になったときの検出電圧Edの中間に設定するため、蛍光管67…の本数が増加すれば、正常時の検出電圧Edと一本の蛍光管67がオープン状態になったときの検出電圧Edの電圧差が小さくなり、この問題はさらに顕在化する。
【0014】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、蛍光管に発生した異常を正確かつ確実に検出し、もって、安定性及び信頼性を飛躍的に高めることができる蛍光管用点灯装置の提供を目的とする。
(手続補正2 変更)
【0015】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、直流電源2と、並列接続した複数の蛍光管La,Lbを点灯させるインバータ回路3と、蛍光管La,Lbに流れる総電流Idから得る検出電圧Edと基準電圧生成回路4から得る基準電圧Esを比較して蛍光管La,Lbの異常を検出する異常検出回路5を備え、液晶ディスプレイのバックライトに適用する蛍光管用点灯装置1を構成するに際して、電源電圧Epの変動に対する基準電圧Esの変動率と検出電圧Edの変動率が略一致する特性電圧(ツェナ電圧)Eaを有する定電圧素子(ツェナダイオード)Da,及び一対の分圧抵抗Ra及びRbを直列に接続した分圧回路6を備え、直流電源2からインバータ回路3に付与する電源電圧Epを分圧して基準電圧Esを得る基準電圧生成回路4を具備することを特徴とする。
【0016】
これにより、電源電圧Epに変動があっても基準電圧Esも追従して変動するため、電源電圧Epの変動分が検出電圧Edに含まれていても、その変動分は相殺され、検出精度には影響しない。特に、定電圧素子Daを接続して、電源電圧Epの変動に対する基準電圧Esの変動率を検出電圧Edの変動率に略一致させる設定を行うため、より正確で高精度の検出が可能となる。
【0017】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【0018】
まず、本実施例に係る蛍光管用点灯装置1の構成について、図1を参照して具体的に説明する。
【0019】
蛍光管用点灯装置1は大別して、直流電源2,インバータ回路3,調光パルス発生回路11,異常検出回路5及びオン−オフ回路12を備える。
【0020】
インバータ回路3は、センタタップ付一次巻線Tf,二次巻線Tr及び帰還巻線Tbを有するトランスTを備え、一次巻線Tfの両端はトランジスタQ1,Q2を介して接地するとともに、トランジスタQ1,Q2のベースには帰還巻線Tbの両端をそれぞれ接続することにより帰還巻線Tbの出力電圧を正帰還させる。また、一方のトランジスタQ1のベースは、トランジスタQ3及び抵抗R1を介して、直流電源2からインバータ回路3に給電する電源ラインHに接続するとともに、一次巻線Tfのセンタタップも同電源ラインHに接続する。一方、トランジスタQ3のベースは、抵抗R2及びトランジスタQ4を介して調光パルス発生回路11の出力部11oに接続する。なお、C1は一次巻線Tfの両端間に接続したコンデンサを示す。
【0021】
調光パルス発生回路11は、入力部11iに付与される調光信号(直流電圧)Siの大きさによりデューティ比が変化する制御信号(パルス信号)Scを出力する。制御信号Scの周波数は250〔Hz〕程度である。
【0022】
異常検出回路5は、コンパレータ13を備え、このコンパレータ13の出力部はトランジスタQ4のベースに接続する。他方、トランスTの二次巻線Trには、バラクタコンデンサCa,Cbを介して蛍光管La,Lbの一端を並列接続し、他端は異常検出回路5の検出抵抗Rdを介して接地する。検出抵抗Rdの端子電圧は、ダイオードD1,コンデンサC2及び抵抗R3からなる整流回路により直流化し、検出電圧Edとしてコンパレータ13の非反転入力部に付与する。
【0023】
一方、オン−オフ回路12は、トランジスタQ5,Q6及び抵抗R4,R6により構成する。トランジスタQ6のエミッタは、電源ラインHに接続するとともに、コレクタは、電流制限抵抗R6及びツェナダイオードD2の直列回路を介して接地する。なお、ツェナダイオードD2の端子電圧は、調光パルス発生回路11及びコンパレータ13に電源電圧として付与される。そして、トランジスタQ6のコレクタの端子電圧は、抵抗Rcを介してツェナダイオードDaと一対の分圧抵抗Ra,Rbを直列接続した分圧回路6に付与する。これにより、分圧抵抗RaとRbにより分圧された分圧電圧が、基準電圧Esとしてコンパレータ13の反転入力部に付与される基準電圧生成回路4が構成される。なお、C3,C4はコンデンサ、R7は抵抗を示す。
【0024】
次に、本実施例に係る蛍光管用点灯装置1の動作について、各図を参照して具体的に説明する。
【0025】
今、オン−オフ回路12のトランジスタQ5をオン−オフ制御すれば、全体の動作をオン又はオフさせることができる。一方、動作中は、調光パルス発生回路11から制御信号Scが出力し、この制御信号Scのハイレベル期間ではトランジスタQ4,Q3が共にオン、ローレベル期間ではトランジスタQ4,Q3が共にオフとなる。トランジスタQ3のオンにより、トランジスタQ1,Q2には、抵抗R1に基づくベース電流が流れ、インバータ回路3は連続発振する。これにより、二次巻線Trには、1500〔V〕程度(周波数50〔kHz〕程度)の高電圧が出力し、バラクタコンデンサCa,Cbを介して蛍光管La,Lbに印加されるため、蛍光管La,Lbは点灯する。他方、トランジスタQ3がオフのときは、蛍光管La,Lbは消灯する。したがって、制御信号Scのディーティ比を変化させれば、蛍光管La,Lbの輝度を変化させることができる。
【0026】
一方、任意の蛍光管、例えば、蛍光管Laが気密性低下等の異常によりオープン状態となった場合を想定する。この場合、検出抵抗Rdに流れる総電流Idが減少し、検出電圧Edが低下する。基準電圧Esは、正常時の検出電圧Edと一本の蛍光管Laがオープン状態になったときの検出電圧Edの中間に設定され、コンパレータ13により蛍光管Laがオープン状態になったことを検出する。即ち、検出電圧Edが低下して基準電圧Esよりも下がれば、コンパレータ13の出力がハイレベルからローレベルとなり、トランジスタQ4,Q3をオフにしてインバータ回路3の発振を停止させる。
【0027】
ところで、この際、基準電圧生成回路4の動作は次のようになる。トランジスタQ6の電圧降下分は僅かであるため、ツェナダイオードDaのカソードには、直流電源2からインバータ回路3に給電する電源ラインHの電源電圧Epにほぼ等しい電圧が付与される。なお、抵抗Rcは、トランジスタQ6がオンになるときに、同トランジスタQ6にコンデンサC4を充電する過大電流が流れるのを防止する。抵抗Rcの抵抗値は、通常時の電圧降下が無視できる程度の小さな値に選定する。
【0028】
一方、基準電圧Esは、トランジスタQ6がオン時のエミッタ−コレクタ間電圧及び抵抗Rcによる電圧降下を無視した場合、次式で表される。
【0029】
Es=(Ep−Ea)×Ra/(Ra+Rb) …(1) なお、EaはツェナダイオードDaのツェナ電圧である。
【0030】
また、Epが10%上昇し、1.1×Epになったときの基準電圧Esuは、次式で表される。
【0031】
Esu=(1.1×Ep−Ea)×Ra/(Ra+Rb) …(2)
【0032】
基準電圧Esの変動率を示す100×(Esu−Es)/Esを、蛍光管La…に流れる総電流Idの変動率に一致するように設定、具体的には、図4に示した16.4〔%〕に設定すれば、総電流Idの変動を相殺できる。即ち、
【0033】
(Esu−Es)/Es=0.164 …(3)
とし、(1)式と(2)式を(3)式に代入し、次に電源電圧Ep=12〔V〕を代入すれば、ツェナダイオードDaのツェナ電圧Eaを求めることができる。したがって、得られたツェナ電圧Ea(例えば、約4.7〔V〕)の特性電圧を有するツェナダイオードDaを使用すれば、基準電圧(Es)は、図3に示すEsaのようになり、電源電圧Epに対する基準電圧Esの変動率を検出電圧Ed(Edn,Eds,Ede)の変動率に略一致させることができ、電源電圧Epの変動に基づく総電流Id(検出電圧Ed)の変動を相殺できる。
【0034】
このように、ツェナダイオードDaのツェナ電圧Eaを選択(設定)することにより、電源電圧Epに変動があっても、基準電圧Esを当該変動に追従させることができるため、検出電圧Ed(電源電圧Ep)の変動は基準電圧Esの変動により相殺され、検出精度への影響が回避される。特に、ツェナダイオードDaのツェナ電圧Eaの設定により、電源電圧Epに対する基準電圧Esの変動率を検出電圧Edの変動率に略一致させるため、より正確で高精度の検出が可能となり、このような蛍光管用点灯装置1は、例えば、液晶ディスプレイのバックライトに適用して最適となる。
【0035】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の回路構成等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に、変更,追加,削除することができる。例えば、通常のダイオードとツェナダイオードの組合わせを使用することも可能である。また、検出抵抗Rdは、蛍光管La…の接地側に接続しているが、トランスTの二次巻線Trの接地側に接続してもよいし、ツェナダイオードDaと分圧抵抗Raは相互に入れ替えて接続してもよい。
【0036】
【発明の効果】
このように、本発明は、直流電源と、並列接続した複数の蛍光管を点灯させるインバータ回路と、蛍光管に流れる総電流から得る検出電圧と基準電圧生成回路から得る基準電圧を比較して蛍光管の異常を検出する異常検出回路を備え、液晶ディスプレイのバックライトに適用する蛍光管用点灯装置において、電源電圧の変動に対する基準電圧の変動率と検出電圧の変動率が略一致する特性電圧(ツェナ電圧)を有する定電圧素子,及び一対の分圧抵抗を直列に接続した分圧回路を備え、直流電源からインバータ回路に付与する電源電圧を分圧して基準電圧を得る基準電圧生成回路を設けてなるため、次のような顕著な効果を奏する。
【0037】
(1) 蛍光管に発生した異常を正確かつ確実に検出し、安定性及び信頼性を飛躍的に高めることができる。
【0038】
(2) 基準電圧生成回路を、定電圧素子と一対の分圧抵抗を直列に接続した分圧回路を備えて構成するとともに、特に、定電圧素子の特性電圧を、電源電圧に対する基準電圧の変動率が検出電圧の変動率に略一致するように設定したため、より正確で高精度の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好適な実施例に係る蛍光管用点灯装置の電気回路図、
【図2】 従来の技術に係る蛍光管用点灯装置の電気回路図、
【図3】 電源電圧の変化に対する基準電圧及び検出電圧の変化特性図、
【図4】 電源電圧の変化に対する蛍光管一本当たりの管電流の変化特性図、
【符号の説明】
1:蛍光管用点灯装置,2:直流電源,3:インバータ回路,4:基準電圧生成回路,5:異常検出回路,6:分圧回路,La…:蛍光管,Da:ツェナダイオード,Ra:分圧抵抗,Rb:分圧抵抗,Id:総電流,Ed:検出電圧,Es:基準電圧,Ep:電源電圧,Ea:ツェナ電圧
Claims (1)
- 直流電源と、並列接続した複数の蛍光管を点灯させるインバータ回路と、前記蛍光管に流れる総電流から得る検出電圧と基準電圧生成回路から得る基準電圧を比較して前記蛍光管の異常を検出する異常検出回路を備え、液晶ディスプレイのバックライトに適用する蛍光管用点灯装置において、前記電源電圧の変動に対する前記基準電圧の変動率と前記検出電圧の変動率が略一致する特性電圧(ツェナ電圧)を有する定電圧素子,及び一対の分圧抵抗を直列に接続した分圧回路を備え、前記直流電源から前記インバータ回路に付与する電源電圧を分圧して前記基準電圧を得る基準電圧生成回路を具備することを特徴とする蛍光管用点灯装置。
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