JP4807454B2 - 放電灯点灯装置、照明装置、及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィラメントを有する放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置、これを用いた照明装置、及び液晶表示装置に関するものである。

近年、パーソナルコンピュータ、ＯＡ機器、液晶テレビ等の液晶表示装置、及び看板灯等の照明装置においては、表示面を背面から照明する光源（バックライト）が多く用いられる。中でも広い発光面を高輝度に照明するために、反射板上に配置された複数本の放電灯と、放電灯の上方に配置された拡散板とを備える直下型バックライトが知られている。

液晶表示装置の分野では画面の大型化、高輝度化、及び均一化が要求されている。このため、装置１セット当たりに採用される放電灯の数は増加し、使用される放電灯の管電圧はより高電圧になる傾向にある。例えば、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）による３２インチサイズのバックライトにおいては、管電圧はおよそ１ｋＶｒｍｓである。このため、高インピーダンス負荷と筐体との間の寄生容量の影響が無視できず、筐体への漏れ電流の影響で放電灯の輝度分布に偏りが生じ、輝度が不均一になるという問題が発生する。

そこで、ＣＣＦＬよりも高出力で、管電圧の低い熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ：Hot Cathode Fluorescent Lamp）を利用することが考えられる。ＨＣＦＬを用いれば、ＣＣＦＬに比べて放電灯の本数を激減させることができ、点灯回路を減らすことができる。また、管電圧が低く、放電灯と筐体との間の寄生容量に流れる漏れ電流が小さくなるため、放電灯の輝度の偏りも小さくなる。さらに低ノイズであるため、周辺回路への影響も小さくなる。

しかし、ＨＣＦＬをインバータ回路により、高周波点灯する放電灯点灯装置では、無負荷状態（放電灯が外れた状態）又は寿命末期等において、放電灯のフィラメントが断線した場合、インバータ回路の発振が継続されると、出力部及びソケット部分に高電圧が発生し、感電等の危険が生じる虞がある。このため、上記のような異常発生時にはインバータ回路の発振を強制的に停止することが一般的に行われている。

特許文献１には、放電灯の一対のフィラメントを予熱するために、一方のフィラメントの非電源側端子と他方のフィラメントの非電源側端子との間に共振コンデンサ（コンデンサＣ１）を接続し、放電灯のステム間の電圧を検出し、それがフィラメントの断線を示す所定値を超えた場合にインバータ回路を停止又は出力を低下させる構成が開示されている。

ところで、特許文献１のように、共振コンデンサが予熱用コンデンサと兼用された放電灯点灯装置では、フィラメントの電流は共振特性によって決まる。しかしながら、フィラメントは加熱されると抵抗値が大きくなる特性を有している。そのため、フィラメントに定電流を流した場合、抵抗値に応じて電圧が高くなるため、フィラメントが正常であっても、ステム間の電圧が大きく変動する。したがって、ステム間の電圧を検出するための比較器の検出閾値は、正常状態におけるステム間の電圧の変動範囲よりも高く設定しなければならない。このため、特許文献１の放電灯点灯装置では、フィラメントの断線の検出精度が低いという問題がある。

放電灯が液晶テレビ用のバックライトに使用される場合、バックライトの薄型化が望まれるため、放電灯はより細管化の傾向にある。さらに、液晶テレビではバックライトの長寿命が望まれるため、フィラメントの予熱条件の制約が厳しい。そのため、放電灯点灯装置の共振特性とは独立してフィラメントの予熱電流を定めることができる放電灯点灯装置を採用することが好ましい。

そこで、特許文献２では、予熱トランスを用いてフィラメントに予熱電流を流す巻線予熱方式の放電灯点灯装置において、放電灯のフィラメントに直流電流を流し、この直流電流の有無によりフィラメントの断線を検出する放電灯点灯装置が開示されている。この放電灯点灯装置では、共振特性とは独立して予熱電流を定めることができるが、フィラメントの抵抗値によって、フィラメントの予熱電流が変化するため、ステム間の電圧変化は小さい。

しかしながら、特許文献２に示す放電灯点灯装置では、フィラメントに直流電流を流すために、直流電源部とフィラメントとの間に抵抗が接続されている。この場合、放電灯の始動電圧等のストレスを考慮すると、抵抗を複数個直列にする必要があり、部品点数が増大するという問題が発生する。

また、前記直流電源部と放電灯負荷とを絶縁する必要がある場合、フィラメントの断線を検出するための電源部が別途必要となり、部品点数が増大するという問題が生じる。

本発明の目的は、部品点数を増大することなくフィラメントの断線を安全に検出することができる放電灯点灯装置、照明装置、及び液晶表示装置を提供することである。
特許第３８５８３１７号公報 特開平１０−２８４２７５号公報

本発明による放電灯点灯装置は、フィラメントを有する放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、直流電源部からの出力を高周波出力に変換し、前記放電灯に供給するインバータ回路と、前記フィラメントに予熱電流を供給するための予熱巻線と、前記予熱巻線と前記フィラメントとの間に接続された予熱用コンデンサとを含むフィラメント予熱回路と、直列接続された整流素子と抵抗とを含み、前記フィラメントに並列接続された直列回路と、前記予熱用コンデンサの直流電圧成分を検出する検出回路と、前記検出回路の出力を基準電圧と比較する比較器と、前記比較器の出力を受けて前記インバータ回路の出力を制限若しくは前記インバータ回路の動作を停止させる制御回路とを備えることを特徴とする。

また、本発明による照明装置は上記の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。

また、本発明による液晶表示装置は、上記の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。

本発明の実施の形態１による放電灯点灯装置の回路図である。 図１に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。 フィラメントの抵抗値の変化に対する予熱用コンデンサの直流電圧成分の変化を示している。 図１に示す放電灯点灯装置に用いられる検出回路と比較器との回路図を示している。 本発明の実施の形態２による放電灯点灯装置の回路図を示している。 本発明の実施の形態３による放電灯点灯装置における検出回路の回路図を示している。 本発明の実施の形態４による放電灯点灯装置の回路図を示している。 図７に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。 本発明の実施の形態による液晶表示装置の構成図を示している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による放電灯点灯装置の回路図である。直流電源部ＤＣは、所定の直流電圧を出力する電源回路により構成され、例えば商用交流電圧を全波整流する整流回路と、全波整流された商用交流電圧を昇圧して平滑化する昇圧チョッパ回路とを含む。

直流電源部ＤＣの負極は１次側基準電位Ｇ１（グランド）に接続されている。直流電源部ＤＣの正極と負極との間には、直列接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２により構成されたハーフブリッジ回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴにより構成され、制御回路１５からの出力を、ドライバ１６を介して受け、高周波で交互にオン・オフする。スイッチング素子Ｑ２の両端には、直流カット用コンデンサＣ８を介して、絶縁トランスＴ１の１次巻線Ｔ１１が接続されている。

なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、直流カット用コンデンサＣ８、及び絶縁トランスＴ１は、インバータ回路Ｉ１を構成する。インバータ回路Ｉ１は、直流電源部ＤＣからの出力を高周波出力に変換し、放電灯ＦＬに供給する。

絶縁トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２には、コンデンサＣ３と予熱トランスＴ２の１次巻線Ｔ２１との直列回路が並列接続されている。予熱トランスＴ２は、インバータ回路Ｉ１の出力を受ける１次巻線Ｔ２１と、１次巻線Ｔ２１に磁気結合された一対の２次巻線Ｔ２２−１，Ｔ２２−２とを備える。２次巻線Ｔ２２−１は、予熱用コンデンサＣ４を介してフィラメントＦＬ１に接続されている。２次巻線Ｔ２２−２は、予熱用コンデンサＣ５を介してフィラメントＦＬ２に接続されている。

放電灯ＦＬはフィラメントＦＬ１，ＦＬ２を有する熱陰極型の蛍光ランプである。コンデンサＣ３、予熱用コンデンサＣ４，Ｃ５及び予熱トランスＴ２によりフィラメント予熱回路が構成されている。

絶縁トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２には、共振回路Ｉ２が接続されている。共振回路Ｉ２は、インダクタＬ１、及びコンデンサＣ１，Ｃ２を備えている。共振回路Ｉ２には、放電灯ＦＬが接続されており、インバータ回路Ｉ１から出力された高周波出力を放電灯ＦＬに供給する。共振回路Ｉ２のコンデンサＣ２は、インダクタＬ１とフィラメントＦＬ１の端子Ａとの間に接続されている。共振回路Ｉ２のコンデンサＣ１は、フィラメントＦＬ２の端子ＣとインダクタＬ１との間に接続されている。

端子Ｂは、予熱用コンデンサＣ４を介して２次巻線Ｔ２２−１に接続されている。また、端子Ｄは、予熱用コンデンサＣ５を介して２次巻線Ｔ２２−２に接続されている。

フィラメントＦＬ１の端子Ａと端子Ｂとの間には、ダイオードＤ１（整流素子の一例）と抵抗Ｒ１との直列回路が並列接続されている。ダイオードＤ１はアノードがコンデンサＣ２に接続され、カソードが抵抗Ｒ１に接続されている。

また、フィラメントＦＬ２の端子Ｃと端子Ｄとの間にはダイオードＤ２と抵抗Ｒ２との直列回路が並列接続されている。ダイオードＤ２は、アノードが絶縁トランスＴ１に接続され、カソードが抵抗Ｒ２に接続されている。

ここで、端子Ｃの電位を２次側基準電位Ｇ２とし、２次側基準電位Ｇ２を基準に高圧側、低圧側と呼んでいる。したがって、フィラメントＦＬ１は高圧側のフィラメントとなり、フィラメントＦＬ２は低圧側のフィラメントとなる。２次側基準電位Ｇ２は、絶縁トランスＴ１によって、１次側基準電位Ｇ１と絶縁されている。

検出回路１１は、予熱用コンデンサＣ４に並列接続され、予熱用コンデンサＣ４の直流電圧成分を検出する。これにより、フィラメントＦＬ１の断線が検出される。検出回路１２は、予熱用コンデンサＣ５に並列接続され、予熱用コンデンサＣ５の直流電圧成分を検出する。これにより、フィラメントＦＬ２の断線が検出される。

比較器１３は、検出回路１１の出力を基準電圧（図示せず）と比較する。また、比較器１４は、検出回路１２の電圧を基準電圧（図示せず）と比較する。ここで、基準電圧としては、断線を検出するうえで予め定められた好ましい電圧を採用することができる。

制御回路１５は、例えばスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するための駆動信号を生成し、比較器１３，１４からの出力にしたがって、駆動信号の発振周波数を変化させる又は駆動信号の発振を停止させる。ここで、駆動信号としては、例えばＰＷＭ信号を採用することができる。

予熱用コンデンサＣ４，Ｃ５に充電される直流電圧の極性は、ダイオードＤ１，Ｄ２の向きによって決まる。フィラメントＦＬ１，ＦＬ２が端子Ａ〜Ｄのいずれの端子から外れた場合であっても、予熱用コンデンサＣ４，Ｃ５は同じ極性に充電される。なお、検出回路１１，１２は、予熱用コンデンサＣ４，Ｃ５に充電される直流電圧成分の極性を考慮して構成すればよいので、ダイオードＤ１，Ｄ２の向きは特に限定されない。

もっとも、予熱トランスＴ２の偏磁を抑制するためには、図１に示すように、予熱トランスＴ２の出力が一方の極性ではダイオードＤ１の順方向となり、他方の極性ではダイオードＤ２の順方向となるように、ダイオードＤ１，Ｄ２の向きを互いに逆極性にすることが好ましい。つまり、本放電灯点灯装置では、予熱トランスＴ２の出力がフィラメントＦＬ１，ＦＬ２の断線検出用の直流電源としても兼用されており、フィラメントＦＬ１，ＦＬ２の等価抵抗が高くなると、予熱トランスＴ２からダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ１，Ｒ２とを介して予熱用コンデンサＣ４，Ｃ５が充電される。

図２は、図１に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。ここでは、高圧側のフィラメントＦＬ１の断線時の動作について説明するが、低圧側のフィラメントＦＬ２の断線時の動作も基本的に同じである。図中の矢印は、直流電流の流れを示す。

フィラメントＦＬ１の等価抵抗をＲｆ１とする。正常時における等価抵抗Ｒｆ１と抵抗Ｒ１との関係をＲｆ１≪Ｒ１とする。予熱トランスＴ２からダイオードＤ１、抵抗Ｒ１を介して予熱用コンデンサＣ４に流れる直流電流により予熱用コンデンサＣ４が充電されても、予熱トランスＴ２の出力の極性が反転したときに予熱用コンデンサＣ４の充電電荷はフィラメントを介して放電される。そのため、予熱用コンデンサＣ４に直流電圧成分はほとんど残らない。したがって、正常時には予熱用コンデンサＣ４の直流電圧成分はほぼ０である。

今、フィラメントＦＬ１が断線し、フィラメントＦＬ１の等価抵抗Ｒｆ１が増大したとする。以下、フィラメントＦＬ１の断線には、フィラメントＦＬ１の切断、フィラメントＦＬ１の端子外れ、及び端子Ａ〜Ｄの接触不良等が含まれる。そうすると、予熱トランスＴ２からダイオードＤ１、抵抗Ｒ１を介して予熱用コンデンサＣ４に流れる直流電流により予熱用コンデンサＣ４が充電され、予熱トランスＴ２の極性が反転したときに予熱用コンデンサＣ４の充電電荷は、フィラメントＦＬ１を介して放電されない、或いは正常時に比べて放電されにくくなる。その結果、予熱用コンデンサＣ４に直流電圧成分が発生する。この直流電圧成分を検出することによってフィラメントＦＬ１の断線が検出可能になる。

図３は、フィラメントの抵抗値の変化に対する、予熱用コンデンサの直流電圧成分の変化を示している。横軸は、フィラメントＦＬ１の等価抵抗Ｒｆ１を示し、縦軸は予熱用コンデンサＣ４の直流電圧成分を示す。等価抵抗Ｒｆ１がＲ１／１０辺りから直流電圧成分が上昇していることが分かる。なお、図３においては、Ｒ１＝１ｋΩである。抵抗Ｒ１を過度に小さい値にすると、正常動作時のフィラメントＦＬ１の抵抗でも予熱用コンデンサＣ４に直流電圧成分が発生する。そこで、フィラメントＦＬ１の熱間抵抗をＲｈとすると、少なくともＲ１＞Ｒｈで、実用上はＲ１＞１０×Ｒｈとすることが好ましい。

図４は、図１に示す放電灯点灯装置に用いられる検出回路１１と比較器１３との回路図を示している。検出回路１１は、抵抗Ｒ４１とコンデンサＣ４１とを含み、予熱用コンデンサＣ４の電圧を平滑化する。比較器１３は、フォトカプラＰＣ１と、ツェナーダイオードＺＤ１とを備えている。ツェナーダイオードＺＤ１は、アノードがフォトカプラＰＣ１に接続され、カソードがコンデンサＣ４１に接続されている。フォトカプラＰＣ１は、１次側がツェナーダイオードＺＤ１に接続され、２次側が制御回路１５に接続されている。

コンデンサＣ４１の直流電圧がツェナーダイオードＺＤ１の電圧を超えるとツェナーダイオードＺＤ１がオンとなり、フォトカプラＰＣ１がオンする。これを受けて制御回路１５はインバータ回路Ｉ１を保護する。

このように、本実施の形態による放電灯点灯装置によれば、フィラメントＦＬ１，ＦＬ２と並列に、ダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ１，Ｒ２との直列回路を接続し、予熱用コンデンサＣ４，Ｃ５が直流電圧成分を検出しているため、２次側に別途、直流電源部を設ける必要がなく、簡素な構成でフィラメントＦＬ１，ＦＬ２の断線を検出することができる。

また、特許文献２に示すように直流電源部からフィラメントに直流電流を流すための抵抗が不要となるため、部品数を削減できると共に、フィラメントの断線を安全に検出することができる。

なお、図１においては、絶縁トランスＴ１の２次巻線Ｔ１２に、直流カット用のコンデンサＣ３を介して予熱トランスＴ２を接続しているが、予熱トランスＴ２の２次巻線Ｔ２２−１，Ｔ２２−２を絶縁トランスＴ１の２次側に設けてもよい。或いは、スイッチング素子Ｑ２のソース・ドレイン間に、直流カット用のコンデンサＣ３を介して予熱トランスＴ２を接続してもよい。更に、図１において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、フィラメント予熱回路のスイッチング素子とインバータ回路Ｉ１のスイッチング素子とを兼用しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、別途、フィラメント予熱回路用のスイッチング素子を設け、制御回路１５がこのスイッチング素子をインバータ回路Ｉ１と独立に制御してもよい。また、図１において、共振回路Ｉ２を省いてもよい。なお、これらの変形例は、以下の各実施の形態においても適用可能である。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による放電灯点灯装置の回路図を示している。本実施の形態では、予熱用コンデンサＣ４，Ｃ５の直流電圧成分を検出するために、２次側基準電位Ｇ２を基準としたときの端子Ｂ，Ｄの直流電圧成分を検出することを特徴とする。

端子Ｂには、２次側基準電位Ｇ２に対する直流電圧成分を検出する検出回路１１ｂが接続されている。また、端子Ｄには、２次側基準電位Ｇ２に対する直流電圧成分を検出する検出回路１２ｄが接続されている。

検出回路１１ｂは、抵抗Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ、及びコンデンサＣ１ｂを備えている。抵抗Ｒ１ｂは、抵抗Ｒ２ｂとコンデンサＣ１ｂとの並列回路に直列接続されている。抵抗Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ、及びコンデンサＣ１ｂの時定数は、入力された高周波電圧を平滑化して、その直流電圧成分を検出して出力できるような値に設定されている。

検出回路１２ｄは、抵抗Ｒ１ｄ，Ｒ２ｄ、及びコンデンサＣ１ｄを備えている。抵抗Ｒ１ｄは、抵抗Ｒ２ｄとコンデンサＣ１ｄとの並列回路に直列接続されている。抵抗Ｒ１ｄ，Ｒ２ｄ、及びコンデンサＣ１ｄの時定数は、入力された高周波電圧を平滑化して、その直流電圧成分を検出して出力できるような値に設定されている。

検出回路１１ｂ，１２ｄの入力インピーダンスはフィラメントＦＬ１，ＦＬ２の等価抵抗に比べて高い値に設定されている。

＜フィラメントＦＬ２の断線時の動作説明＞
フィラメントＦＬ２が断線していない場合、フィラメントＦＬ２の等価抵抗は十分小さい。また、フィラメントＦＬ２にはダイオードＤ２と抵抗Ｒ２とが接続されている。そのため、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ２との直列回路によって生じる直流電圧成分は、大部分がフィラメントＦＬ２により消費され、フィラメントＦＬ２の端子Ｄの直流電圧成分はほぼ０となる。その結果、検出回路１２ｄの出力もほぼ０となる。

フィラメントＦＬ２が断線し、フィラメントＦＬ２の等価抵抗が増大した場合、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ２とが接続されているため、フィラメントＦＬ２は、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ２との直流回路によって生じる直流電圧成分を消費し切れなくなる。そのため、直流電圧成分が予熱用コンデンサＣ５に充電され、端子Ｄに直流電圧成分が発生する。端子Ｄの電圧は、検出回路１２ｄによって平滑化され、その直流電圧成分が比較器１４に入力される。

比較器１４は、検出回路１２ｄの出力が基準電圧を超えた場合にフィラメントＦＬ２が断線したと判断し、制御回路１５に異常判定信号を出力する。制御回路１５は、異常判定信号が入力されると、放電灯点灯装置が危険なモードにならないような所定の発振周波数に駆動信号を変化させる、又は発振を停止させ、インバータ回路Ｉ１を保護する。

＜フィラメントＦＬ１の断線時の動作説明＞
フィラメントＦＬ１が断線していない場合、フィラメントＦＬ１の等価抵抗が十分小さく、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１とが接続されているため、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１との直列回路によって生じる直流電圧成分は、大部分がフィラメントＦＬ１により消費される。そのため、フィラメントＦＬ１の端子Ｂの直流電圧成分はほぼ０となり、検出回路１１ｂの出力もほぼ０となる。

フィラメントＦＬ１が断線し、フィラメントＦＬ１の等価抵抗が増大した場合、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１とが接続されているため、フィラメントＦＬ１は、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１との直列回路によって生じる直流電圧成分を消費し切れなくなる。そのため、直流電圧成分が予熱用コンデンサＣ４に充電され、端子Ｂに直流電圧成分が発生する。検出回路１１ｂは、端子Ｂの電圧を平滑化し、その直流電圧成分を比較器１３に出力する。比較器１３は、検出回路１１ｂの出力が基準電圧を超えたときフィラメントが断線したと判断し、制御回路１５に異常判定信号を出力する。制御回路１５は、異常判定信号が入力されると、放電灯点灯装置が危険なモードにならないように駆動信号の発振周波数に変化させる、又は駆動信号の発振を停止させ、インバータ回路Ｉ１を保護する。

以上のように、実施の形態２による放電灯点灯装置によれば、予熱トランスＴ２により電源と負荷との間を絶縁した場合であっても、フィラメントＦＬ１，ＦＬ２の断線を検出し、インバータ回路Ｉ１を保護することができ、安全性を高めることができる。

また、放電灯ＦＬの寿命末期にフィラメントＦＬ１，ＦＬ２のいずれか一方のエミッタが消耗して放電灯ＦＬに整流作用が現れた場合、端子Ａ、Ｂにほぼ同等の直流電圧成分が発生する。この直流電圧成分は、検出回路１１ｂによって検出される。この場合、比較器１３を２つの基準電圧を備えるウィンドウコンパレータにより構成する。そして、比較器１３は、端子Ｂの直流電圧成分が２つの基準電圧の範囲内であれば放電灯ＦＬが寿命末期に到達していないと判断し、２つの基準電圧の範囲外となった場合に放電灯ＦＬが寿命末期であると判断し、制御回路１５に異常判定信号を出力し、インバータ回路Ｉ１を保護させる。これにより、放電灯ＦＬの寿命末期の保護も可能である。

放電灯ＦＬが寿命末期に到達していない場合、予熱トランスＴ２の２次巻線Ｔ２２−１，Ｔ２２−２は、交流矩形波電圧を出力しており、基本的には直流電圧成分は０である。そのため、フィラメントＦＬ１，ＦＬ２には交流電圧が印加される。この状態において、端子Ａ，Ｂの直流電圧成分はどちらもほぼ０、すなわち、端子Ａ，Ｂの電位は等しくなっている。

一方、放電灯ＦＬが寿命末期に到達して、放電灯ＦＬに整流作用が現れた場合、放電灯ＦＬの両端電圧（フィラメントＦＬ１とフィラメントＦＬ２との間の電圧）が正負非対象になる。すなわち、放電灯ＦＬの両端に直流電圧成分が発生する。この直流電圧成分の極性は、フィラメントＦＬ１とフィラメントＦＬ２とのうち、どちらのエミッタが消耗したかによって決定される。ここでは、端子Ｃが接地されているので、端子Ａ，Ｂに直流電圧成分が発生する。そのため、検出回路１１ｂをウィンドウコンパレータにより構成することで、放電灯ＦＬが寿命末期に到達して端子Ｂに正又は負の直流電圧成分が発生したとしても、それを検出することが可能となり、放電灯ＦＬの寿命を確実に検出することが可能となる。

具体的には、ウインドウコンパレータの２つの基準電圧のうち一方の基準電圧を、放電灯ＦＬが寿命末期に到達した場合に端子Ｂに発生することが想定される正の直流電圧成分の値に設定し、他方の基準電圧を、放電灯ＦＬが寿命末期に到達した場合に端子Ｂに発生することが想定される負の直流電圧成分の値に設定すればよい。

なお、フィラメントＦＬ１が断線した場合に端子Ｂに現れる直流電圧成分の極性は、ダイオードＤ１の極性によって決定される。そのため、ウインドウコンパレータの２つの基準電圧のうち一方の基準電圧は、フィラメントＦＬ１の断線の判定と、放電灯ＦＬの寿命末期の判定とに兼用されることになる。

したがって、図５においては、放電灯ＦＬの寿命末期の検出と、フィラメントＦＬ１の断線の検出との区別ができない。これに対して、上述の実施の形態１または次の実施の形態３では予熱用コンデンサＣ４の電圧変化を検出することで、放電灯ＦＬが寿命末期に到達しているか否かにかかわらず、フィラメントＦＬ１の断線を確実に検出することが可能である。

なお、図５においては、検出回路１１ｂを端子Ｂに接続したが、端子Ａに接続してもよい。

（実施の形態３）
実施の形態３の放電灯点灯装置は、フィラメントの断線検出と、放電灯ＦＬの寿命末期の検出とのうちフィラメントの断線検出のみを検出可能な構成を採用したことを特徴とする。図６は、本発明の実施の形態３による放電灯点灯装置における検出回路１１ａ，１１ｂの回路図を示している。ここで、フィラメントＦＬ１に対する検出回路１１ａを図示しているが、フィラメントＦＬ２についても、検出回路１１ａと同様の構成を有する検出回路を採用してもよい。

検出回路１１ａは、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ３ａ、コンデンサＣ１ａ、及び直流電源部Ｖ１を備えている。抵抗Ｒ１ａは、コンデンサＣ１ａを介して２次側基準電位Ｇ２に接続されている。コンデンサＣ１ａは、比較器１３´の−端子に接続されている。抵抗Ｒ２ａはコンデンサＣ１ａに並列接続されている。抵抗Ｒ３ａは、一端が比較器１３´の−端子に接続され、他端が直流電源部Ｖ１を介して２次側基準電位Ｇ２に接続されている。

検出回路１１ｂは、抵抗Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ、及びコンデンサＣ１ｂを備えている。抵抗Ｒ２ｂは比較器１３´の＋端子に接続されている。抵抗Ｒ１ｂはコンデンサＣ１ｂを介して２次側基準電位Ｇ２に接続されている。抵抗Ｒ２ｂはコンデンサＣ１ｂに並列接続されている。

図６の回路では、フィラメントＦＬ１の端子Ａ，Ｂの直流電圧成分を検出回路１１ａ，１１ｂでそれぞれ検出し、それらを比較器１３´で比較している。また、フィラメントＦＬ１の断線の有無を容易に判別可能とするために、検出回路１１ａにより検出された端子Ａの検出電圧Ｖａは、直流電源部Ｖ１による直流電圧が重畳される。そして、検出電圧Ｖａを比較器１３´の基準電圧とする。また、検出回路１１ｂにより検出された端子Ｂの検出電圧をＶｂとする。

フィラメントＦＬ１の断線が無ければ、予熱用コンデンサＣ４の直流電圧成分はほぼ０となる。このとき、端子Ａと端子Ｂとの直流電圧成分の差はほとんどないので、直流電源部Ｖ１によるバイアスにより、Ｖａ＞Ｖｂとなる。

フィラメントＦＬ１が断線した場合、予熱用コンデンサＣ４に直流電圧成分が発生し、図６に示すダイオードＤ１の極性では端子Ｂの直流電圧成分が端子Ａの直流電圧成分よりも上昇する。このとき、Ｖａ＜Ｖｂとなるように検出回路１１ａ，１１ｂの回路定数が設定されている。これにより、放電灯ＦＬに異常が発生した場合、比較器１３´の出力が反転するので、制御回路１５にインバータ回路Ｉ１を保護させることができる。

一方、放電灯ＦＬが寿命末期に到達し、放電灯ＦＬに整流作用が現れた場合、フィラメントＦＬ１が断線していなければ、端子Ａ，Ｂ間の直流電圧成分はほぼ０であるため、Ｖａ＞Ｖｂとなる。よって、放電灯ＦＬの寿命末期が検出されない。

このように本実施の形態による放電灯点灯装置によれば、直流電源部Ｖ１によってフィラメント断線検出の基準電圧が決定されるので、フィラメントの断線のみを検出することが可能となる。

なお、図６において、放電灯ＦＬの寿命末期を検出する場合は、検出回路１１ａ及び１１ｂの少なくともいずれか一方の出力が入力されるウインドウコンパレータを別途、設ければよい。そして、ウインドウコンパレータは、検出回路１１ａ又は検出回路１１ｂの出力が、２つの基準電圧の範囲外となった場合、放電灯ＦＬが寿命末期に到達したと判断して、制御回路１５に異常判定信号を出力する。そして、制御回路１５は、インバータ回路Ｉ１を保護動作に移行させればよい。これにより、寿命末期において放電灯ＦＬを保護することが可能となる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４による放電灯点灯装置の回路図を示している。実施の形態４による放電灯点灯装置は、複数の放電灯を直列接続させたことを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態１〜３と同一のものは説明を省略する。図７の場合、２個の放電灯ＦＬａ，ＦＬｂが直列接続されている。放電灯ＦＬａは、フィラメントＦＬａ１，ＦＬａ２を備えている。フィラメントＦＬａ１は端子Ａ１と端子Ｂ１との間に接続されている。フィラメントＦＬａ２は端子Ｃ１と端子Ｅ１との間に接続されている。

放電灯ＦＬｂは、フィラメントＦＬｂ１，ＦＬｂ２を備えている。フィラメントＦＬｂ１は、端子Ａ２と端子Ｂ２との間に接続されている。フィラメントＦＬｂ２は、端子Ｃ２と端子Ｅ２との間に接続されている。

フィラメントＦＬａ２とフィラメントＦＬｂ１とは端子Ｃ１及び端子Ａ２を介して接続されている。端子Ｅ１は、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ３との直列回路を介して端子Ｂ２に接続されている。

予熱トランスＴ２は、一対の２次巻線Ｔ２２−１，Ｔ２２−２に加えて、更に１つの２次巻線Ｔ２２−３を備えている。２次巻線Ｔ２２−３は、一端が端子Ｂ２に接続され、他端がコンデンサＣ６を介して端子Ｅ１に接続されている。

コンデンサＣ６には、検出回路１７が並列に接続されている。検出回路１７は、フィラメントＦＬａ２，ＦＬｂ１の断線を検出するために、コンデンサＣ６の直流電圧成分を比較器１８に出力する。

比較器１８は、検出回路１７からの出力が所定の基準電圧（図略）を超えた場合、フィラメントＦＬａ２，ＦＬｂ１が断線したと判定して、異常判定信号を制御回路１５に出力する。制御回路１５は、異常判定信号が入力されると、インバータ回路Ｉ１を保護する。

フィラメントＦＬａ２，ＦＬｂ１が断線した場合、コンデンサＣ６に充電される直流電圧成分の極性は、ダイオードＤ３の向きによって決定される。また、フィラメントＦＬａ２，ＦＬｂ１のうちどちらが断線しても、コンデンサＣ６は同じ極性で充電される。そのため、検出回路１７は、コンデンサＣ６に充電される直流電圧成分の極性を考慮して構成すればよいので、ダイオードＤ３の向きは特に限定されない。

図８は、図７に示す放電灯点灯装置の動作説明図である。図中の矢印は直流電流の向きを示している。フィラメントＦＬａ２，ＦＬｂ１が断線していない場合、直流電流によりコンデンサＣ６が充電されても、２次巻線Ｔ２２−３の極性が反転したときにコンデンサＣ６の充電電荷はフィラメントＦＬａ２，ＦＬｂ１を介して放電される。そのため、コンデンサＣ６は直流電圧成分によりほとんど充電されない。したがって、正常時には、コンデンサＣ６の直流電圧成分はほぼ０である。

今、フィラメントＦＬａ２が断線したとする。そうすると、直流電流によりコンデンサＣ６が充電され、２次巻線Ｔ２２−３の極性が反転したときに、コンデンサＣ６の充電電荷は、フィラメントＦＬａ２を介して放電されない、或いは正常時に比べて放電されにくくなる。

その結果、コンデンサＣ６に直流電圧成分が発生する。この直流電圧成分を検出することによってフィラメントＦＬａ２の断線を検出することができる。

このように、実施の形態４による放電灯点灯装置によれば、２つのフィラメントＦＬａ２，ＦＬｂ１の断線を、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ３との１つの直列回路と、１つのコンデンサＣ６と、１つの検出回路１７と、１つの比較器１８により検出することができるため、部品点数を増大することなく２つのフィラメントＦＬａ２，ＦＬｂ１の断線を検出することができる。

（液晶表示装置）
図９は、本発明の実施の形態による液晶表示装置の構成図を示している。液晶パネルＬＣＰの背面（直下）には、バックライトＢＬが配置されている。バックライトＢＬは、筐体２１と、筐体２１の上方に設置された反射板２２と、反射板２２の上方に配置された放電灯１〜８と、放電灯１〜８の上方に設置された拡散板２３と、拡散板２３の上方に配置された、プリズムシート等の１又は複数の光学シート２４とを備えている。

また、筐体２１の背面には、放電灯１〜８を点灯する放電灯点灯装置１０が設置されている。放電灯点灯装置１０としては、実施の形態１〜４のいずれかの放電灯点灯装置を採用することができる。反射板２２は、放電灯１〜８の光を前面に指向させる。拡散板２３は、放電灯１〜８及び反射板２２からの光を拡散させ、前面への照明光の輝度分布を平均化する。

本実施の形態による液晶表示装置によれば、液晶パネルＬＣＰの各画素では、映像信号に応じて液晶が駆動され、バックライトＢＬから放射された光が透過され、液晶パネルＬＣＰ上に画像が表示される。

なお、実施の形態１〜４に示す放電灯点灯装置を照明装置に適用してもよい。なお、照明装置の全体構成図は、実施の形態１〜４に示す放電灯点灯装置の全体構成図と同様であるため、図示を省略する。

（本発明の纏め）
（１）本発明による放電灯点灯装置は、フィラメントを有する放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、直流電源部からの出力を高周波出力に変換し、前記放電灯に供給するインバータ回路と、前記フィラメントに予熱電流を供給するための予熱巻線と、前記予熱巻線と前記フィラメントとの間に接続された予熱用コンデンサとを含むフィラメント予熱回路と、直列接続された整流素子と抵抗とを含み、前記フィラメントに並列接続された直列回路と、前記予熱用コンデンサの直流電圧成分を検出する検出回路と、前記検出回路の出力を基準電圧と比較する比較器と、前記比較器の出力を受けて前記インバータ回路の出力を制限若しくは前記インバータ回路の動作を停止させる制御回路とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、フィラメントと並列に、ダイオードと抵抗との直列回路を接続し、予熱用コンデンサが直流電圧成分を検出しているため、２次側に別途、直流電源部を設ける必要がなく、簡素な構成でフィラメントの断線を検出することができる。

また、特許文献２に示すように直流電源部からフィラメントに直流電流を流すための抵抗が不要となるため、部品数を削減できると共に、フィラメントの断線を安全に検出することができる。

（２）また、上記構成において、前記検出回路は、前記フィラメントの少なくとも一端の電圧の直流電圧成分を検出することが好ましい。

この構成によれば、フィラメントの少なくとも一端の電圧の直流電圧成分を検出することで、フィラメントの断線を検出することができる。

（３）また、上記構成において、前記検出回路は、前記フィラメントの一端に接続された第１の検出回路と、前記フィラメントの他端に接続された第２の検出回路とを備え、前記比較器は、前記第１及び第２の検出回路のうち一方の検出回路の検出電圧を基準電圧とし、前記第１及び第２の検出回路の検出電圧同士を比較することが好ましい。

この構成によれば、フィラメントの両端の電圧の直流電圧成分をそれぞれ検出して比較するようにしたので、放電灯の寿命末期の整流作用に関係なく、フィラメントの断線や放電灯の接続不良を確実に検出できる。

（４）前記整流素子と直列接続される抵抗の抵抗値をＲ、前記フィラメントの熱間抵抗をＲｈとすると、Ｒ＞Ｒｈであることが好ましい。

この構成によれば、フィラメントの正常時と異常時とにおいて、予熱用コンデンサに現れる直流電圧成分の差を大きくすることができ、フィラメントの異常の検出精度を高くすることができる。

（５）前記インバータ回路は、前記直流電源部側を１次とし、前記放電灯側を２次とするトランスを含むことが好ましい。

この構成によれば、インバータ回路はトランスを備えているため、高電圧の放電灯を点灯することができる。そのため、細管又は長尺のランプの放電灯を点灯することが可能となり、照明装置及び液晶表示装置の大面積化及び薄型化が容易となる。

（６）前記トランスは絶縁トランスであることが好ましい。

この構成によれば、インバータ回路は絶縁トランスを備えているため、直流電源部と放電灯とが絶縁され、感電を防止することができる。

（７）本発明の照明装置は、（１）〜（６）のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、（１）〜（６）のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備える照明装置を提供することができる。

（８）本発明の液晶表示装置は、（１）〜（６）のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、（１）〜（６）のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備える液晶表示装置を提供することができる。

Claims (8)

1. フィラメントを有する放電灯を点灯する放電灯点灯装置であって、
   直流電源部からの出力を高周波出力に変換し、前記放電灯に供給するインバータ回路と、
   前記フィラメントに予熱電流を供給するための予熱巻線と、前記予熱巻線と前記フィラメントとの間に接続された予熱用コンデンサとを含むフィラメント予熱回路と、
   直列接続された整流素子と抵抗とを含み、前記フィラメントに並列接続された直列回路と、
   前記予熱用コンデンサの直流電圧成分を検出する検出回路と、
   前記検出回路の出力を基準電圧と比較する比較器と、
   前記比較器の出力を受けて前記インバータ回路の出力を制限若しくは前記インバータ回路の動作を停止させる制御回路とを備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記検出回路は、前記フィラメントの少なくとも一端の電圧の直流電圧成分を検出することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記検出回路は、前記フィラメントの一端に接続された第１の検出回路と、前記フィラメントの他端に接続された第２の検出回路とを備え、
   前記比較器は、前記第１及び第２の検出回路のうち一方の検出回路の検出電圧を基準電圧とし、前記第１及び第２の検出回路の検出電圧同士を比較することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
4. 前記整流素子と直列接続される抵抗の抵抗値をＲ、前記フィラメントの熱間抵抗をＲｈとすると、Ｒ＞Ｒｈであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
5. 前記インバータ回路は、前記直流電源部側を１次とし、前記放電灯側を２次とするトランスを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
6. 前記トランスは絶縁トランスであることを特徴とする請求項５記載の放電灯点灯装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする照明装置。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする液晶表示装置。

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