JPH1167482A - 蛍光管のインバータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力電圧が設定値より低くなっても蛍光管を
安定して点灯させることができる蛍光管のインバータ制
御回路を提供すること。 【解決手段】 入力電源３の入力電圧を検出する入力電
圧検出部５と、入力電圧を周波数制御する周波数制御部
７と、周波数制御部７により周期的に変化する入力電圧
に基いて昇圧された周期的な変化をする出力電圧を圧電
トランスで作り、周波数制御部７にこの出力電圧を蛍光
管１１に与える昇圧部と、蛍光管１１に流れる管電流を
検出する管電流センス部１３と、入力電圧検出部５が検
出する入力電圧が設定値以下になった場合に、管電流の
ゲインを減少させ、圧電トランスに与える出力電圧の周
波数を上げるためのゲインコントロール部１５と、を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディスプレ
イのバックライト等として用いることができる蛍光管の
インバータ制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の蛍光管は、例えばディスプレイ
としての液晶表示の表示面に表示された表示内容を見や
すくするために、バックライトとして用いられることが
ある。この蛍光管は、図４に示すような従来のインバー
タ制御回路を用いて点灯駆動されるようになっている。

【０００３】図４に示す従来の蛍光管のインバータ制御
回路は、周波数制御部１００、インバータ方式の昇圧部
１０１、管電流センス部１０２及び蛍光管１０３等を備
えている。周波数制御部１００がスイッチングトランジ
スタＱ１をオンオフすることにより、昇圧部１０１のコ
イルＬ１のチャージをインバータ制御する。これによ
り、コイルＬ１には入力電圧ＶＤＯが部分Ａで示すよう
にチャージされて、この部分Ａで示す数十Ｖｐ−ｐ（ピ
ーク−ピーク電圧値）を昇圧部１０１の圧電トランス１
０４に印加するようになっている。

【０００４】昇圧部１０１の圧電トランス１０４は、部
分Ｂに示す正弦波形の出力電圧ＳＷを発生する。この正
弦波形の出力電圧ＳＷは数十ＫＶｐ−ｐ（ピーク−ピー
ク電圧）の高電圧を発生して、蛍光管１０３を点灯させ
るようになっている。この時に、蛍光管１０３とグラン
ドＧＮＤ間に接続された管電流センス部１０２の抵抗Ｒ
１により、蛍光管１０３の管電流を検出して、その管電
流の値を周波数制御部１００にフィードバックする。周
波数制御部１００はこの管電流の変化により、次のよう
にスイッチングトランジスタＱ１をスイッチングするこ
とで図５及び図６に示すような動作を行う。

【０００５】図５に示すように管電流は、入力電圧ＶＤ
Ｃが例えば５Ｖから９Ｖ位の間で変化したとしても、一
定になるように入力電圧ＶＤＣ−管電流の特性を維持す
るようになっている。この時に、図６に示すように入力
電圧が例えば９Ｖから６Ｖに下がっていく場合、すなわ
ち入力電圧ＶＤＣが低下していくと、図６に示すように
圧電トランスの周波数特性においては、圧電トランスの
周波数が例えば１６４ＫＨｚから１６２ＫＨｚまで低下
していき圧電トランスのトランス電流ｉがより流れる方
向にシフトしていく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この入力電圧ＶＤＣが
低下していくと、図６に示すように圧電トランスのトラ
ンス電流ｉのピークＰＥＡＫ（１６２ＫＨｚのところ）
を超えてしまい、１６２ＫＨｚより低いトランスの出力
電圧の周波数域ではトランス電流ｉが低下していってし
まう。この圧電トランスのトランス電流ｉのピークＰＥ
ＡＫを過ぎた周波数では、圧電トランスを制御する制御
範囲を逸脱した所の領域になるので、周波数制御部１０
０は、圧電トランス１０４を用いた蛍光管１０３の安定
点灯動作を行うことができなくなってしまう。

【０００７】つまりこの種の圧電トランス１０４を用い
たバックライト用の蛍光管１０３のインバータ制御回路
では、蛍光管１０３の管電流を常に一定に制御するため
に、入力電圧ＶＤＣがある設定値よりも低くなってしま
うと、圧電トランス１０４から設定された出力値が取り
出せずに、制御はずれを起こしてしまうことがある。こ
のため入力電圧ＶＤＣは設定値より低くなってしまった
場合には対応できずに、入力電圧範囲を狭くした状態で
圧電トランス１０４を使用することしかできないという
問題がある。

【０００８】圧電トランス１０４には製造上のばらつき
があるので、使用される圧電トランス１０４の中には制
御範囲の狭いものがあり、蛍光管１０３の点灯動作が不
安定になることもある。広範囲な入力電圧幅に対応する
ために、昇圧部１０１の前段にプリトランスを用いる方
式も考えられるが、インバータ制御回路の大型化及び効
率の悪化、並びに重量の増加等の問題が生じてしまう。
そこで本発明は上記課題を解消し、入力電圧が設定値よ
り低くなっても蛍光管を安定して点灯させることができ
る蛍光管のインバータ制御回路を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、入力電源の入力電圧を検出する入力電圧検出部
と、入力電圧を周波数制御する周波数制御部と、周波数
制御部により周期的に変化する入力電圧に基いて昇圧さ
れた周期的な変化をする出力電圧を圧電トランスで作
り、周波数制御部にこの出力電圧を蛍光管に与える昇圧
部と、蛍光管に流れる管電流を検出する管電流センス部
と、入力電圧検出部が検出する入力電圧が設定値以下に
なった場合に、管電流のゲインを減少させ、圧電トラン
スに与える出力電圧の周波数を上げるためのゲインコン
トロール部と、を備えることを特徴とする蛍光管のイン
バータ制御回路により、達成される。

【００１０】本発明では、入力電圧検出部が入力電源の
入力電圧を検出する。周波数制御部は、この入力電圧を
周波数制御する。昇圧部は、昇圧されて周期的に変化す
る出力電圧を蛍光管に与える。管電流検出部は、蛍光管
に流れる管電流を検出する。ゲインコントロール部は、
入力電圧検出部から検出する入力電圧が設定値以下にな
った場合に、管電流のゲインを減少させ、圧電トランス
に与える出力電圧の周波数を上げる。これにより、入力
電圧が設定値よりも低くなってしまった場合には、蛍光
管の管電流の減少とは逆に圧電トランスに与える出力電
圧の周波数を上昇する制御を行うことにより、入力電圧
の減少によっても、圧電トランスのトランス電流のピー
クを超えることなく制御ができ、蛍光管の安定点灯がで
き、入力電圧の広い範囲に対応して、低い入力電圧であ
っても蛍光管を安定してインバータ制御することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。図１は、本発明の蛍光管のインバータ制御回路の好
ましい実施の形態を示している。図１において、蛍光管
のインバータ制御回路１は、入力電源３、入力電圧検出
部５、周波数制御部７、昇圧部９、蛍光管１１、管電流
センス部１３、ゲインコントロール部１５等を有してい
る。

【００１２】入力電源３は、可変型の直流電源であり、
入力電源３の＋側が入力電圧ＶＤＣであり、入力電源３
の−側がグランドＧＮＤになっている。図１の蛍光管の
インバータ制御回路１が制御しようとする蛍光管１１
は、例えば液晶表示装置２１の表示部２３の背面から照
明光（バックライト）を与えて、その表示部２３に表示
されている画像の表示を見やすくする。

【００１３】入力電源３の＋側と−側の間には、入力電
圧検出部５が設けられている。この入力電圧検出部５
は、ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）３１と抵
抗３３を有しており、ツェナーダイオードのアノード側
が、後で述べるゲインコントロール部１５のトランジス
タＱ２のベースＢＳに対して抵抗３５を介して接続され
ている。この入力電圧検出部５は、入力電源３の入力電
圧ＶＤＣの値を検出するようになっている。

【００１４】次に周波数制御部７は、例えばＰ．Ｗ．Ｍ
制御部（Ｐｕｌｓｅ ＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）方式を採用することができる。昇圧部９のスイッチ
ングトランジスタＱ１は、例えばＰＮＰトランジスタで
あり、スイッチングトランジスタＱ１のエミッタ端子は
入力電圧ＶＤＣ側に接続され、コレクタ端子は昇圧部９
のコイルＬ１の一端部及び圧電トランスの一端部側に接
続されている。周波数制御部７はスイッチングトランジ
スタＱ１のベースに接続されている。

【００１５】周波数制御部７が制御信号をスイッチング
トランジスタＱ１のベースに送ることにより、入力電圧
ＶＤＣは部分Ｃに示す電圧波形Ｇを作り出して、コイル
Ｌ１及び圧電トランス４１側に送ることができる。この
電圧波形Ｇの波高値は数十Ｖｐ−ｐ（ピーク−ピーク電
圧値）である。

【００１６】次に、昇圧部９について説明すると、昇圧
部９は上述したコイルＬ１及び圧電トランス４１、スイ
ッチングトランジスタＱ１を有している。スイッチング
トランジスタＱ１のオンオフにより、コイルＬ１は繰り
返してチャージされて、電圧波形Ｇの電圧がコイルＬ１
から圧電トランス４１に対して印加される。これにより
圧電トランス４１は、部分Ｄに示す高電圧の正弦波形の
高い出力電圧ＳＷを出力して、蛍光管１の電極に対して
供給して蛍光管１１を点灯させるようになっている。

【００１７】蛍光管１１は液晶表示装置２１の表示部２
３の後側に配置されており、蛍光管１１が点灯すること
によりユーザＵは蛍光表示装置２１の表示部２３に表示
された画像の内容を明るく見ることができる。

【００１８】管電流センス部１３は、差動アンプ５１、
抵抗５２，５３、ダイオード５４、抵抗５５、コンデン
サ５６及び管電流検出用の抵抗Ｒ１を有している。抵抗
Ｒ１は、蛍光管１１の他方の電極と、グランドＧＮＤ間
に接続されている。この抵抗Ｒ１は、蛍光管１１の管電
流を検出して、管電流センス部１３の差動アンプ５１等
を介して周波数制御部７に対してフィードバック信号Ｆ
Ｓを供給する。ゲインコントロール部１５は、管電流セ
ンス部１３の付近に配置されており、トランジスタＱ
１、抵抗３５，６１，６２，６３を有している。トラン
ジスタＱ１のベースＢＳは入力電圧検出部５のツェナー
ダイオード３１のカノード側に接続されている。

【００１９】次に、上述した蛍光管のインバータ制御回
路の動作について説明する。入力電源３からは入力電圧
ＶＤＣが、スイッチングトランジスタＱ１のエミッタ側
に供給される。周波数制御部７は、スイッチングトラン
ジスタＱ１のベースに対してＰ．Ｗ．Ｍ制御用の信号Ｓ
Ｄを与えて、スイッチングトランジスタＱ１をＰ．Ｗ．
Ｍ（パルス幅変調）制御する。スイッチングトランジス
タＱ１は、Ｐ．Ｗ．Ｍ制御に基づいてオン／オフされ
て、スイッチングトランジスタＱ１の出力電圧をコント
ロールする。

【００２０】このスイッチングトランジスタＱ１の出力
電圧に基づいて、コイルＬ１にはチャージされる。この
コイルＬ１にチャージされることにより部分Ｄに示すよ
うな出力電圧ＳＷが圧電トランス４１に対して出力され
る。これによって圧電トランス４１は、高電圧な出力電
圧ＳＷを蛍光管１１に供給する。蛍光管１１は液晶表示
装置２１の表示部２３の背面から照明光を当てること
で、ユーザＵは、表示部２３に表示されている画像の内
容を明るく見ることができる。

【００２１】ところで、入力電圧検出部５は入力電源３
の入力電圧ＶＤＣの値を検出しているが、この入力電圧
検出部５が検出した入力電圧ＶＤＣの値に基づいて、ゲ
インコントロール部１５のトランジスタＱ２に与える電
圧が変化する。すなわち入力電圧ＶＤＣが低くなってい
くと、トランジスタＱ２のベースＢＳに与える電圧が低
下していく。入力電圧検出部５が入力電圧ＶＤＣの値を
検出する際に、例えば９Ｖよりも低い設定値ＲＶ（例え
ば７Ｖ）以下になった時には、入力電圧検出部５はゲイ
ンコントロール部１５のトランジスタＱ２のベースＢＳ
に与える電圧を徐々に低下させていき、これによりトラ
ンジスタＱ２が徐々にオフしていくことで、蛍光管１１
の管電流のゲインを可変していく。すなわち、蛍光管１
１の管電流は、図２に示す入力電圧−管電流特性に示す
ように、入力電圧ＶＤＣが設定値ＲＶまでは一定値ＣＶ
を保つが、入力電圧ＶＤＣが設定値ＲＶ以下になると、
管電流は徐々に低下していく減少特性ＥＶを示す。この
管電流の減少特性ＥＶでは、管電流は設定値ＲＶ以下で
リニアに減少していく。

【００２２】この時の圧電トランス４１の周波数特性を
説明すると、図３に示すように入力電圧ＶＤＣの低下と
ともに、トランス電流ｉが流れるＡ１方向に示すように
シフトしていくが、入力電圧ＶＤＣが設定値ＲＶ以下で
は、すなわち図３の圧電トランスの周波数が例えば１６
２ＫＨｚ付近においては、トランス電流ｉのピークＰＥ
ＡＫより少し前、すなわちこのピークＰＥＡＫを超えな
い時点で、検出された管電流の減少とは逆に、圧電トラ
ンス４１の周波数が矢印Ａ２のように上昇される。

【００２３】このような制御は、入力電圧検出部５が検
出する入力電圧ＶＤＣに基づいてゲインコントロール部
１５が管電流のゲインを可変し、管電流の値を減少させ
ていき、この結果管電流センス部１３がフィードバック
信号ＦＳを周波数制御部７にフィードバックすることに
より周波数制御部７がスイッチングトランジスタＱ１の
スイッチング動作を変える。このような周波数制御部７
の制御により、入力電圧ＶＤＣが設定値ＲＶよりも減少
していっても、図３のトランス電流ｉのピークＰＥＡＫ
を超えることなく圧電トランス４１のトランス電流ｉを
制御できる。従って、蛍光管１１の安定点灯が可能であ
る。図３において、圧電トランスの周波数が、トランス
電流ｉのピークを超えない範囲（例えば１６２ＫＨｚ〜
１６４ＫＨｚ）で制御可能となり、安定な点灯ができ
る。このようなことから低い入力電圧が生じたとして
も、蛍光管１１を安定点灯でき、広い入力電圧の範囲に
おいて、蛍光管１１を安定点灯でき、入力電圧のインバ
ータ制御が可能である。

【００２４】このように本発明の実施の形態では、入力
電圧が設定値ＲＶ以下になって蛍光管１１の管電流の減
少が生じた場合に、逆に圧電トランス４１の部分Ｄに示
す正弦波形ＳＷの出力電圧の周波数を上昇することによ
り、蛍光管１１を安定して点灯させることができるので
ある。

【００２５】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではない。上述した実施の形態では、蛍光管１
１は液晶表示装置２１のバックライトとして使用されて
いるが、他の種類の表示装置のバックライトとしても使
用できる。また蛍光管１１はバックライト用に限らず他
の種類あるいは用途分野においても使用することができ
る。例えば図１の作動アンプ５１の＋側のゲインを調整
することをゲインコントロール部１５が、入力電圧検出
部５が検出する入力電圧値ＤＶＣに基づいて行うように
すれば、やはり同様に入力電圧ＶＤＣが設定値ＲＶ以下
になって管電流が減少しても、圧電トランス４１の出力
電圧ＳＷの周波数を上昇させることで、蛍光管１１を安
定点灯させることができる。

【００２６】本発明のような構成にすることで、全体に
定電圧レギュレータを必要としなくなり、安価であり小
型軽量でしかも高効率なインバータ制御が可能である。
低出力の圧電トランスのばらつきがあったとしても、入
力電圧ＶＤＣが設定値ＲＶ以下の低い入力電圧でも使用
可能であることから、圧電トランスの特性によらずその
まま圧電トランスを使用することができ、圧電トランス
の歩留りが向上できコストダウンが図れる。また入力電
圧ＶＤＣの低下とともに、徐々に管電流が減っていくの
で、液晶表示装置２１の表示部２３の画面が暗くなって
いくことを利用して、バッテリである入力電源３の減少
を警告することも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力電圧が設定値より低くなっても蛍光管を安定して点
灯させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光管のインバータ制御回路の好まし
い実施の形態を示す図。

【図２】本発明の実施の形態における入力電圧−管電流
特性の一例を示す図。

【図３】本発明の実施の形態における圧電トランスの周
波数特性の一例を示す図。

【図４】従来の蛍光管のインバータ制御回路を示す図。

【図５】従来の回路における入力電圧−管電流特性を示
す図。

【図６】従来の回路における圧電トランスの周波数特性
を示す図。

【符号の説明】 １・・・蛍光管のインバータ制御回路、３・・・入力電
源、５・・・入力電圧検出部、７・・・周波数制御部、
９・・・昇圧部、１１・・・蛍光管、１３・・・管電流
センス部、１５・・・ゲインコントロール部、２１・・
・液晶表示装置、ＲＶ・・・入力電圧の設定値

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電源の入力電圧を検出する入力電圧
   検出部と、 入力電圧を周波数制御する周波数制御部と、 周波数制御部により周期的に変化する入力電圧に基いて
   昇圧された周期的な変化をする出力電圧を圧電トランス
   で作り、周波数制御部にこの出力電圧を蛍光管に与える
   昇圧部と、 蛍光管に流れる管電流を検出する管電流センス部と、 入力電圧検出部が検出する入力電圧が設定値以下になっ
   た場合に、管電流のゲインを減少させ、圧電トランスに
   与える出力電圧の周波数を上げるためのゲインコントロ
   ール部と、を備えることを特徴とする蛍光管のインバー
   タ制御回路。
2. 【請求項２】 蛍光管は、表示装置に表示される内容を
   見やすくするためのバックライトである請求項１に記載
   の蛍光管のインバータ制御回路。
3. 【請求項３】 表示装置は、液晶表示装置である請求項
   １に記載の蛍光管のインバータ制御回路。
4. 【請求項４】 昇圧部から蛍光管に与えられる出力電圧
   は、正弦波形である請求項１に記載の蛍光管のインバー
   タ制御回路。