トランス及び放電灯点灯装置
【課題】コアの電位を効果的に検出可能なトランスを提供する。
【解決手段】保持部Ｆは、コア１１を保持するとともに、平板電極１３１，１３２とコア１１の間に所定の結合容量が発生するように、平板電極１３１，１３２を、コア１１の表面に非接触で対向させた状態に保持する。外部接続端子１４２は、平板電極１３１，１３２と電気的に接続され、外部に露出している。コア１１と平板電極１３１，１３２は非接触であるから、コア１１の電位が低くなることはない。したがって、トランスの２次側巻線Ｎ２の端子の一方が接地されている不平衡回路においても、コアの電位に基づいて異常状態を検出することが可能である。
【解決手段】保持部Ｆは、コア１１を保持するとともに、平板電極１３１，１３２とコア１１の間に所定の結合容量が発生するように、平板電極１３１，１３２を、コア１１の表面に非接触で対向させた状態に保持する。外部接続端子１４２は、平板電極１３１，１３２と電気的に接続され、外部に露出している。コア１１と平板電極１３１，１３２は非接触であるから、コア１１の電位が低くなることはない。したがって、トランスの２次側巻線Ｎ２の端子の一方が接地されている不平衡回路においても、コアの電位に基づいて異常状態を検出することが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に液晶パネルのバックライトに用いられるトランス及び放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは、液晶板の背後から冷陰極管等の放電灯により光を照射することによって画像を映し出す。放電灯を点灯するための放電灯点灯装置は、一般には、電源からの直流電圧をインバータと昇圧トランスにより高圧（例えば、１５００Ｖ）の交流電圧に変圧し、この交流電圧を放電灯の電極に供給することによって放電灯を点灯させる。このような放電灯点灯装置の多くは、作業員が感電しないように、電圧値の異常などを検出して交流電圧の発生を停止させるための保護回路を備えている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、インバータに備えられたトランスのコアの電位を検出し、この電位が所定値以上のときに、トランスの２次側に異常が発生したと判断し、交流電圧の出力を停止する保護回路を備えた放電灯駆動用の高周波電源装置が開示されている。この電源装置では、１次側での電流検出を行なわず、コアの電位を検出するようにしたから、負荷側（放電灯側）の異常を確実に検出できるとされている。しかし、この高周波電源装置では、以下のような理由から上記のコアの電位を効果的に検出できず、ひいては、負荷側の異常を効果的に検出できないという問題が存在する。
【０００４】
第一に、上記のコアは、電位検出用の抵抗を介して接地されており、その電位が低くなってしまうから、２次側巻線の両端子とコアの間の電圧バランスが崩れているようなトランスの２次側巻線の端子の一方が接地されている不平衡回路の異常状態を検出することは不可能である。
【０００５】
第二に、トランスの２次側巻線に発生した高電圧がコアに放電されたとき、上記の抵抗に大きな負荷がかかって故障する可能性がある。特許文献１には定格１／２（Ｗ）で抵抗値１０（ｋΩ）の抵抗が例示されており、例えば、２（ｋＶ）の高電圧がコアに放電されたとすると、この抵抗に発生する損失は、(２ｋ)2／１０ｋ＝４００（Ｗ）であって、定格値をはるかに上回る値となるからである。
【０００６】
第三に、コアが１次側巻線又は回路のＧＮＤパタンと近づいたり、あるいは接触してショートすることによって、コアとＧＮＤの間のインピーダンスが上記の抵抗よりも低くなってしまう可能性があるから、抵抗において電位を正常に検出できなくなる場合が考えられる。
【０００７】
第四に、コアと上記の抵抗を電気的に接続するにあたり、コアの固定用金具とリードピンを導電性テープにより機械的に繋いでいるから、衝撃や振動を受けたときにコアと抵抗の導通が影響を受け、上記の抵抗において電位を正常に検出できなくなる場合が考えられる。
【特許文献１】特開平９−２１５３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、コアの電位を効果的に検出可能なトランスを提供することである。
【０００９】
また、本発明のもう１つの課題は、このトランスを用いて、放電灯側の異常を効果的に検出し、動作を停止する放電灯駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係るトランスは、コアと、平板電極と、ボビンと、複数の外部接続用端子とを含む。前記ボビンには、保持部が形成されており、前記保持部は、前記コアを保持するとともに、前記平板電極と前記コアの間に所定の結合容量が発生するように、前記平板電極を、前記コアの表面に非接触で対向させた状態に保持する。前記外部接続用端子の一部は、前記平板電極と電気的に接続されている。
【００１１】
このように、コアと平板電極は、保持部によって互いに非接触に保たれており、互いの結合容量があるから、外部接続用端子において検出した平板電極の電位に基づいて、コアの電位を測定することができる。この電位の測定に依れば、次のような利点が得られる。
【００１２】
第一に、コアと平板電極が非接触であるから、コアの電位が低くなることはない。したがって、トランスの２次側巻線の端子の一方が接地されている不平衡回路においても、コアの電位に基づいて異常状態を検出することが可能である。
【００１３】
第二に、従来技術と異なり、コアと電気的に接続する回路素子を用いていないので、トランスの２次側巻線に発生した高電圧がコアに放電された場合であっても、故障が発生することがない。
【００１４】
第三に、コアと平板電極が非接触であるから、コアが１次側巻線又は回路のＧＮＤパタンと近づいたり、あるいは接触してショートしても、コアの電位を検出できる。
【００１５】
第四に、コアと平板電極は、保持部によって保持されているから、衝撃や振動を受けたときに、平板電極における導通が悪影響を受けることがない。よって、本発明に係るトランスは、コアの電位を効果的に検出することができる。
【００１６】
また、本発明に係る放電灯点灯装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＡＣインバータと、放電灯接続端子と、電位検出部と、制御部とを含む。前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流入力電圧を変換して、所定の直流出力電圧を生成する。前記ＤＣ−ＡＣインバータは、トランスを含み、前記直流出力電圧を変換して交流電圧を生成して、この交流電圧を前記放電灯接続端子に供給する。
【００１７】
ここまで述べた放電灯点灯装置に係る構成は従来の技術に見られるが、本発明に係る放電灯点灯装置の特徴は、以下の構成にある。すなわち、前記トランスは、上述した本発明に係るトランスであり、前記電位検出部は、前記平板電極の電位を検出して、前記電位が所定の範囲内でないと判定したときに異常通知信号を前記制御部に送信する。前記制御部は、前記異常通知信号を受信したときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止制御する。
【００１８】
よって、この放電灯点灯装置に依れば、トランスのコアの電位に基づいて、放電灯側の異常を効果的に検出し、動作を停止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上述べたように、本発明によれば、コアの電位を効果的に検出し得るトランスを提供することができる。
【００２０】
また、このトランスを用いて、放電灯側の異常を効果的に検出し、動作を停止し得る放電灯駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明に係るトランスＴの斜視図である。トランスＴは、コア１１と、平板電極１３１，１３２と、ボビン１２と、複数の外部接続用端子１４１，１４２，１４３とを含む。さらに、トランスＴは、１次巻線Ｎ１１、帰還巻線Ｎ１２、２次巻線Ｎ２と、これらの巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２を巻きつけるためのボビン１２とを含む。
【００２２】
ボビン１２には、保持部Ｆが形成されている。保持部Ｆは、コア１１を保持するとともに、平板電極１３１，１３２とコア１１の間に所定の結合容量が発生するように、平板電極１３１，１３２を、コア１１の表面に非接触で対向させた状態に保持する。外部接続用端子１４２は、平板電極１３１，１３２と電気的に接続されている。また、その他の外部接続用端子１４１，１４３は、巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２にそれぞれ接続されている。
【００２３】
図２は、図１のII−II線断面図である。コア１１は、少なくとも一部において、互いに平行な両端面を有している。具体的には、コア１１は、上方から見て「日」の字形状をなすように、３つの足部が設けられたＥ字形状のフェライトコア２個を対向させて、両端の足部同士を接合したものである（図１の符号Ｐを参照）。コア１１の各部は、上記の３つの足部のうち中央の中足部１１１，１１２を除いて、その断面が方形状に形成されている。したがって、上面Ｓ１及び下面Ｓ２、並びに両側面Ｓ３，Ｓ４が、互いに平行である。また、コア１１が取り囲む中央部の空間では、巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２がボビン１２に巻きつけられている。
【００２４】
巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２は、ボビン１２の中央に形成された、円筒形状の巻きつけ部Ｃに巻きつけられる。この巻きつけ部Ｃの外周には、所定の間隔をおいて、鍔状の隔壁Ｗが形成され、巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２を互いに隔てている。
【００２５】
巻きつけ部Ｃの中央には、Ｙ方向に沿って貫通孔１２６が形成されている。この貫通孔１２６には、コア１１の中足部１１１，１１２が挿入されている。中足部１１１，１１２は、Ｘ方向の断面が円形（図３の符号１１１を参照）であって、貫通孔１２６の中心において、ギャップＧを挟んで対向している。
【００２６】
また、保持部Ｆは、断面がコ字形状をなし、巻きつけ部Ｃの一端に連なって一体形成されている。保持部Ｆは、一対の平板部１２１，１２２と、連結部１２３とからなる。保持部Ｆは、コア１１の一辺（以下、辺Ａと呼称する。）において、上側の平板部１２１は上面Ｓ１と、下側の平板部１２２は下面Ｓ２と各々対向することによって、コア１１を挟み込むようにして保持する。ここで、下側の平板部１２２は下面Ｓ２と接している。
【００２７】
また、連結部１２３は、前面側（図中、Ｙ軸正方向）の上下部において一対の平板部１２１，１２２とそれぞれ連なり、背面側（図中、Ｙ軸負方向）のほぼ中央部において巻きつけ部Ｃの一端に連なっている。この連結部１２３の前面には、辺Ａの内側面Ｓ４が対向する。
【００２８】
一方、巻きつけ部Ｃの他端には、断面がＬ字形状の保持座Ｒが連なって形成されている。保持座Ｒは、板部１２５と、連結部１２４とからなる。板部１２５には、辺Ａと対向する他の一辺（以下、辺Ｂと呼称する。）の下面Ｓ５が接し、また、連結部１２４の背面には、辺Ｂの内側面Ｓ６が対向する。
【００２９】
次に、図３は、図１のIII−III線断面図である。連結部１２３の両側端面の中央部は、上述したコア１１の辺Ａ及び辺Ｂと直交する他の二辺の内側面Ｓ７，Ｓ８とそれぞれ対向している。なお、連結部１２４についても同様である。
【００３０】
このように、コア１１は、一対の平板部１２１，１２２により垂直方向（図中、Ｚ方向）における移動が制限されるとともに、連結部１２３，１２４により前後水平方向（図中、Ｙ方向）における移動、並びに、左右水平方向（図中、Ｘ方向）における移動が制限され、ボビン１２に固定されている。
【００３１】
平板電極１３１，１３２は、互いに電気的に接続された一対の電極である。平板電極１３１，１３２は、矩形状に形成された上部電極１３１及び下部電極１３２とからなる。接続部１３３は、これらの電極１３１，１３２を電気的に接続するコ字形状の金属板である。
【００３２】
平板電極１３１，１３２、並びに接続部１３３は、保持部Ｆの内部に埋設されることによって保持される。すなわち、上部電極１３１は上側の平板部１２２に、下部電極１３２は下側の平板部１２１に、接続部１３３は連結部１２３に、それぞれ埋設されており、一対の平板部１２１，１２２によって、上部電極１３１は、辺Ａの上面Ｓ１と対向して保持され、下部電極１３２は、辺Ａの下面Ｓ２と対向して保持される。このとき、上部電極１３１と上面Ｓ１とのＺ方向の距離、下部電極１３２と下面Ｓ２とのＺ方向の距離、上部電極１３１及び下部電極１３２の面積は、平板電極１３１，１３２とコア１１の間に所定の結合容量が発生するように決定される。
【００３３】
このように、コア１１と平板電極１３１，１３２は、保持部Ｆによって互いに非接触に保たれており、互いの結合容量があるから、外部接続用端子１４２において検出した平板電極１３１，１３２の電位に基づいて、コア１１の電位を測定することができる。この電位の測定に依れば、次のような利点が得られる。
【００３４】
第一に、コア１１と平板電極１３１，１３２が非接触であるから、コア１１の電位が低くなることはない。したがって、トランスの２次側巻線Ｎ２の端子の一方が接地されている不平衡回路においても、コアの電位に基づいて異常状態を検出することが可能である。
【００３５】
第二に、従来技術のように、コア１１と電気的に接続する回路素子を用いていないので、トランスの２次側巻線Ｎ２に発生した高電圧がコア１１に放電された場合であっても、故障が発生することがない。
【００３６】
第三に、コア１１と平板電極１３１，１３２が非接触であるから、コア１１が１次側巻線Ｎ１１又は回路のＧＮＤパタンと近づいたり、あるいは接触してショートしても、コアの電位を検出できる。
【００３７】
第四に、コア１１と平板電極１３１，１３２は、保持部Ｆによって保持されているから、衝撃や振動を受けたときに、平板電極１３１，１３２における導通が悪影響を受けることがない。とりわけ、保持部Ｆはボビン１２の一部に形成されており、また、平板電極１３１，１３２は保持部Ｆの内部に埋設されているため、その効果は大きい。
【００３８】
以上のように、本発明に係るトランスは、コア１１の電位を効果的に検出し得る。
【００３９】
次に、この実施形態における、コア１１と平板電極１３１，１３２の結合容量について説明する。上述したように、コア１１と平板電極１３１，１３２は、保持部Ｆによって保持されている。しかし、実際には、コア１１と保持部Ｆの間には設計上のマージンとして隙間が設けられており、コア１１の平板電極１３１，１３２に対する相対位置が微小に変化するから、結合容量のばらつきが懸念される。したがって、コア１１の位置が変化してもばらつきが発生しないように、平板電極１３１，１３２の寸法等を定めることが望ましい。以下に、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれに着目して、順次、説明する。
【００４０】
まず、Ｘ方向について、コア１１は、連結部１２３の両側端面により移動が制限されている。また、平板電極１３１，１３２は、一対の平板部１２１，１２２の内部に埋設されている。したがって、平板電極１３１，１３２は、コア１１のＸ方向における位置のずれに関わらず、常に全体にわたってコア１１の上面Ｓ１及び下面Ｓ２と対向する（図３参照）。よって、平板電極１３１，１３２の幅Ｄｘは、任意に決定すればよい。
【００４１】
次に、Ｙ方向について、保持部Ｆの拡大図である図４を用いて説明する。ここで、コア１１の中心は、基準位置において、平板電極１３１，１３２の中心位置と一致しているものとし、また、コア１１の断面の幅をＬとしたとき、平板電極１３１，１３２の長さＤｙ＜Ｌであるものとする。
【００４２】
Ｙ方向において、コア１１は、連結部１２３，１２４により移動が制限されているから、コア１１の定位置からの誤差ΔＹは、連結部１２３，１２４とコア１１の内側面Ｓ４，Ｓ６の各距離をＫｙ１とすれば−Ｋｙ１≦ΔＹ≦Ｋｙ１となる。したがって、平板電極１３１，１３２の両端とコア１１の両側面Ｓ３，Ｓ４とのＹ方向の位置の差をＫｙ２としたとき、平板電極１３１，１３２が、常に全体にわたってコア１１と対向するためには、Ｋｙ１≦Ｋｙ２となる必要がある。よって、平板電極１３１，１３２の長さＤｙは、Ｋｙ１≦Ｋｙ２を満たすように決定すればよい。
【００４３】
一方、図５に示すように、Ｄｙ＞Ｌの場合、コア１１の上面Ｓ１及び下面Ｓ２が、常に全体にわたって平板電極１３１，１３２と対向するためには、Ｋｙ１≦Ｋｙ３となる必要がある。よって、この場合は、平板電極１３１，１３２の長さＤｙは、Ｋｙ１≦Ｋｙ３を満たすように決定すればよい。
【００４４】
次に、Ｚ方向について、図４を用いて説明する。ここで、コア１１の中心は、基準位置において、上部電極１３１と下部電極１３２の中心位置と一致しているものとする。Ｚ方向において、コア１１は、下面Ｓ２が平板部１２２と接することにより位置決めされた状態で保持されるから、コア１１の定位置からの誤差ΔＺは、基本的には０とみなすこともできる。しかしながら、保持部Ｆの製造時の寸法誤差などによって、誤差ΔＺが０とみなせないケースも起こりうる。さらに、誤差ΔＺは、平板電極１３１，１３２とコア１１の距離に影響するから、これらの結合容量にも大きな影響を与える。したがって、誤差ΔＺの影響は、慎重に検討する必要がある。
【００４５】
下部電極１３２とコア１１の結合容量をＣ１（Ｆ）、上部電極１３１とコア１１の結合容量をＣ２（Ｆ）、コア１１の電位をＶcore（Ｖ）とすると、結合容量についての等価回路は図６のようなコンデンサの並列回路となるから、全体の結合容量はＣ１＋Ｃ２（Ｆ）である。
【００４６】
図７は、誤差ΔＺ（ｍｍ）に応じた結合容量Ｃ１（Ｆ），Ｃ２（Ｆ），Ｃ１＋Ｃ２（Ｆ）の特性変化の計算値を示している。ここで、ボビン１２の素材を溶融液晶全芳香性ポリエステルとして、比誘電率を約５としている。また、コア１１の高さＬを１０（ｍｍ）、基準位置における平板電極１３１，１３２とコア１１の上面Ｓ１及び下面Ｓ２の距離Ｋｚ１をそれぞれ１（ｍｍ）とし、平板電極１３１，１３２の面積を１００（ｍｍ２）としている。なお、上側の平板部１２１とコア１１の上面Ｓ１との距離をＫｚ２（ｍｍ）とすると、Ｋｚ１＞＞Ｋｚ２であるものとして、平板部１２１とコア１１の隙間の影響は、計算上、無視している。
【００４７】
図７からわかるように、結合容量Ｃ１（Ｆ）は、−１≦ΔＺ≦０．５の範囲では緩やかな増加を、０．５＜ΔＺの範囲では急峻な増加を示しており、結合容量Ｃ２（Ｆ）についても、これと対称な特性を示している。このように、結合容量Ｃ１（Ｆ）又はＣ２（Ｆ）は誤差ΔＺ（ｍｍ）の影響を受けて変化するから、仮に、上部電極１３１又は下部電極１３２の何れか一方のみを用いた場合、コア１１のＺ方向の位置の誤差によっては結合容量がばらつき、電位Ｖcore（Ｖ）の測定精度が低下することがある。
【００４８】
しかしながら、全体の結合容量Ｃ１＋Ｃ２（Ｆ）は、およそ−０．４≦ΔＺ≦０．４の範囲（図中、符号αを参照）において、変化なく、ほぼ一定の値を示している。したがって、保持部Ｆの製造時の寸法誤差などを考慮して、−０．４≦ΔＺ≦０．４の範囲となるように設計すれば、全体の結合容量Ｃ１＋Ｃ２（Ｆ）が一定となり、電位Ｖcore（Ｖ）を高精度に測定することができる。
【００４９】
このように、単一の電極を用いた場合と比べると、一対の電極１３１，１３２を用いることによって、コア１１の位置の誤差に対して、結合容量が格段に安定する。したがって、電位Ｖcore（Ｖ）の測定精度を向上させることができる。本実施形態では、Ｚ方向において電極１３１，１３２を対向させるようにしたが、これに限定されるものではなく、トランスの形状に応じて、Ｘ方向又はＹ方向において対向させるようにしてもよい。
【００５０】
次に、これまで述べたトランスＴを適用した放電灯点灯装置について説明する。図８に、本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す。放電灯点灯装置６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４と、ＤＣ−ＡＣインバータ１と、放電灯接続端子Ｔｂと、電位検出部２と、制御部３とを含む。
【００５１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、入力端子Ｔａを介して電源Ｅから供給される直流入力電圧Ｖｉｎを変換して、所定の直流出力電圧Ｖｄｃを生成する。詳細な説明は省略するが、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、公知技術であるスイッチング回路、トランス、平滑回路などで構成されている。
【００５２】
ＤＣ−ＡＣインバータ１は、ロイヤー発振回路とトランスＴを含み、直流出力電圧Ｖｄｃを変換して交流電圧Ｖｏｕｔを生成して、この交流電圧Ｖｏｕｔを放電灯接続端子Ｔｂに供給する。交流電圧Ｖｏｕｔは、例えば１５００（Ｖ）程度の高電圧である。
【００５３】
具体的には、ＤＣ−ＡＣインバータ１は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、トランジスタＱ１１，Ｑ１２と、キャパシタＣ１１，Ｃ１２と、トランスＴとを含む。上述したように、トランスＴは、一次巻線Ｎ１１と、二次巻線Ｎ２と、帰還巻線Ｎ１２とを含む。
【００５４】
トランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタは、接地されている。トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタは、トランスＴの一次巻線Ｎ１１の両端に接続されている。トランスＴ１の一次巻線Ｎ１１は中間タップを有し、この中間タップは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端に接続されている。
【００５５】
抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の一端は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端に接続されている。抵抗Ｒ１１の他端は、トランジスタＱ１１のベースと帰還巻線Ｎ１２の一端に接続されている。抵抗Ｒ１２の他端は、トランジスタＱ１２のベースと帰還巻線Ｎ１２の他端に接続されている。キャパシタＣ１１は、一次巻線Ｎ１１の両端に接続されている。キャパシタＣ１２は、二次巻線Ｎ２の一端と、放電灯接続端子Ｔｂとの間に接続されている。
【００５６】
また、トランスＴの二次巻線Ｎ２の他端は接地されている。このため、本実施形態のトランスＴのように、一次巻線Ｎ１１と二次巻線Ｎ２の間隔を狭くして、全体を小型化することが可能である。さらに、上述したように、このような回路であっても、トランスＴのコア１１と平板電極１３１，１３２が非接触であるから、コア１１の電位Ｖcoreが低くなることはなく、この電位Ｖcoreに基づいて異常状態を検出することが可能である。
【００５７】
トランスＴの一次巻線Ｎ１１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４から電力が供給される。トランジスタＱ１１，Ｑ１２のスイッチング作用により、一次巻線Ｎ１１に供給された電力は、二次巻線Ｎ２に伝送される。帰還巻線Ｎ１２には、自励発振を継続するための帰還信号が供給される。トランジスタＱ１１，Ｑ１２は、帰還巻線Ｎ１２から供給された帰還信号により、自励発振動作を継続する。二次巻線Ｎ１２に伝送された電力は、放電灯接続端子Ｔｂに供給される。
【００５８】
放電灯５は、冷陰極管であり、一端が放電灯接続端子Ｔｂに接続され、他端は接地されている。図８では単一の放電灯５を示しているが、コンデンサＣ１２と放電灯５の組み合わせを複数接続してもよい。放電灯５は、放電灯接続端子Ｔｂに供給される交流電圧Ｖｏｕｔによって点灯される。
【００５９】
ここまで述べた放電灯点灯装置６に係る構成は従来の技術に見られるが、本発明に係る放電灯点灯装置の特徴は、以下の構成にある。すなわち、トランスＴは、上述した本発明に係るトランスであり、電位検出部２は、平板電極１３１，１３２の電位を検出して、この電位が所定の範囲内でないと判定したときに異常通知信号ＳＧ１を制御部３に送信する。制御部３は、異常通知信号ＳＧ１を受信したときにＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止制御する。具体的には、次の通りである。
【００６０】
電位検出部２は、増幅部ＨＦとウィンドウコンパレータＣＭＰを含む。増幅部ＨＦは、平板電極１３１，１３２によって検出した電圧を、例えば約３倍に増幅する回路である。
【００６１】
増幅部ＨＦは、アンプＩＣ２１、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４、コンデンサＣ２１，Ｃ２２、ツェナーダイオードＤ２１を含む。アンプＩＣ２１の（＋）端子には、抵抗Ｒ２３，Ｒ２４の直列回路によって直流入力電圧Ｖｉｎを分圧した電圧が与えられる。コンデンサＣ２２は、一端が抵抗Ｒ２３と抵抗Ｒ２４の接続点に接続され、他端が接地されている。
【００６２】
アンプＩＣ２１の（−）端子には、抵抗Ｒ２１を介して、コア１１の電位Ｖcoreを結合容量Ｃ１＋Ｃ２とコンデンサＣ２１で分圧した電圧が与えられる。コンデンサＣ２１は、一端が平板電極１３１，１３２と接続され、他端が接地されている。コンデンサＣ２１としては、例えば結合容量Ｃ１＋Ｃ２が１０（ｐＦ）程度であれば、１０００（ｐＦ）のものを用いる。
【００６３】
ここで、コア１１の電位Ｖcoreについて説明する。図９に示すトランスＴの等価回路のように、コア１１と一次側の巻線Ｎ１１，Ｎ１２の間と、コア１１と二次側の巻線Ｎ２の間は絶縁されているから、容量結合されている。したがって、電位Ｖcoreは、二次側の出力電圧Ｖｏｕｔを、コア１１と二次側の巻線Ｎ２の間の結合容量と、コア１１と一次側の巻線Ｎ１１，Ｎ１２の間の結合容量とで分圧した電圧値となる。
【００６４】
図１０に、図９に基づき、電位Ｖcoreを表した等価回路を示す。これによると、通常時の電位Ｖcoreは、コア１１と二次側の出力端（電圧Ｖｏｕｔ側）との結合容量をＣｑ１、二次側のＧＮＤとの結合容量をＣｑ２、一次側のＧＮＤとの結合容量をＣｑ３として、それぞれのインピーダンスをＺＣｑ１、ＺＣｑ２、ＺＣｑ３、としたとき、次のように表される。
Ｖcore＝Ｖout×[(ＺＣｑ２//ＺＣｑ３)／{ＺＣｑ１＋（ＺＣｑ２//ＺＣｑ３)}]
【００６５】
一方、埃などによりコア１１と二次側の出力端がショート又は放電したような異常状態の場合、結合容量Ｃｑ１を迂回して放電電流が流れることになるから、結合容量Ｃｑ１と並列に抵抗を接続した状態とみなすことができる。したがって、インピーダンスＺＣｑ１が低下したことと同じであるから、電位Ｖcoreは、通常時よりも高くなる。また、コア１１と一次側又は二次側のＧＮＤがショート又は放電した場合、インピーダンスＺＣｑ２又はＺＣｑ３が低下したことと同じであるから、電位Ｖcoreは、通常時よりも低くなる。よって、このような異常状態を検出するためには、上述したように、コア１１の電位Ｖcoreを結合容量Ｃ１＋Ｃ２とコンデンサＣ２１で分圧した電圧として検出する方法が好適である。
【００６６】
また、ツェナーダイオードＤ２１は、アンプＩＣ２１に過大な入力電圧が印加されたときに、アンプＩＣ２１の（−）端子の入力電圧を基準電圧にクランプするものであって、カソードがアンプＩＣ２１の（−）端子に接続され、アノードが接地されている。抵抗Ｒ２２は、アンプＩＣ２１の（−）端子と出力端子の間に接続されている。
【００６７】
一方、ウィンドウコンパレータＣＭＰは、増幅部ＨＦで増幅した電圧を、所定の上限値及び下限値と比較することによって、その電圧値が所定の範囲内にあるか否かを判別する回路である。ウィンドウコンパレータＣＭＰは、アンプＩＣ２２，ＩＣ２３、抵抗Ｒ２５〜Ｒ２７、ダイオードＤ２２，Ｄ２３とを含む。
【００６８】
抵抗Ｒ２５〜Ｒ２７は、直列接続されており、抵抗Ｒ２５の一端に直流入力電圧Ｖｉｎが供給され、他端は抵抗Ｒ２６の一端と接続されている。抵抗Ｒ２６の他端は抵抗Ｒ２７の一端と接続され、抵抗Ｒ２７の他端は接地されている。アンプＩＣ２２の（＋）端子は、抵抗Ｒ２５と抵抗Ｒ２６の接続点と接続され、電圧Ｖｉｎを抵抗Ｒ２５と抵抗Ｒ２６及びＲ２７の合成抵抗とで分圧した電圧が上限値として与えられる。アンプＩＣ２３の（−）端子は、抵抗Ｒ２６と抵抗Ｒ２７の接続点と接続され、電圧Ｖinを抵抗Ｒ２５及びＲ２６の合成抵抗と抵抗Ｒ２７とで分圧した電圧が下限値として与えられる。
【００６９】
一方、アンプＩＣ２２の（−）端子とアンプＩＣ２３の（＋）端子は、ともにアンプＩＣ２１の出力端子と接続される。したがって、増幅部ＨＦから入力された電圧が、上限値よりも大きい場合、もしくは下限値よりも小さい場合、それぞれアンプＩＣ２２もしくはＩＣ１３が異常通知信号ＳＧ１を出力する。なお、本実施形態では、電位Ｖcoreが高くなったときと、低くなったときの両方の異常状態を検出できるように、上限値と下限値の２つの閾値を用いたが、何れか一方だけでもよい。
【００７０】
また、ダイオードＤ２２，Ｄ２３のカソードはアンプＩＣ２２，ＩＣ２３の出力端と各々接続されてワイヤードオアを構成し、ダイオードＤ２２，Ｄ２３のアノードはともに制御部３に接続されている。
【００７１】
制御部３は、入力端子Ｔａと接続され、直流入力電圧Ｖｉｎが供給される。制御部３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を制御する回路であって、異常通知信号ＳＧ１を受信したときにＤＣ−ＤＣコンバータ４に停止信号ＳＧ２を出力し、その動作を停止制御する。
【００７２】
また、制御部３は、起動時において、少なくともＤＣ−ＡＣインバータ１が定常状態になるまで、異常通知信号ＳＧ１の受信の有無に関わらず、一定時間、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作の停止制御を行わない。すなわち、制御部３は、タイマ回路を含んでおり、起動時、ＤＣ−ＡＣインバータ１が定常状態に達するのに十分な設定時間までカウントし、タイマが満了するまでは停止信号ＳＧ２の出力を停止する。したがって、ＤＣ−ＡＣインバータ１が過渡状態にあるときに、異常状態を誤検出することを防止できる。なお、本実施形態では、タイマ回路を用いるようにしたが、これに限定されるものではなく、直接、ＤＣ−ＡＣインバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔを監視するようにしてもよい。
【００７３】
このように、この放電灯点灯装置に依れば、トランスＴのコア１１の電位Ｖcoreに基づいて、放電灯側の異常を効果的に検出し、動作を停止し得る。したがって、メンテナンスにおける作業員の感電事故などを効果的に防止することができる。
【００７４】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るトランスＴの斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】保持部Ｆの拡大図である。
【図５】他の実施形態に係る保持部Ｆの拡大図である。
【図６】結合容量についての等価回路である。
【図７】誤差ΔＺ（ｍｍ）に応じた結合容量Ｃ１（Ｆ），Ｃ２（Ｆ），Ｃ１＋Ｃ２（Ｆ）の特性変化の計算値である。
【図８】本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す。
【図９】トランスＴの等価回路である。
【図１０】電位Ｖcoreを表した等価回路である。
【符号の説明】
【００７６】
１ ＤＣ−ＡＣインバータ
２ 電位検出部
３ 制御部
４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３１ 演算増幅器
５ スイッチ回路
６ 放電灯点灯装置
１１ コア
１２ ボビン
１２１，１２２ 一対の平板部
１３１，１３２ 平板電極
１４１，１４２，１４３ 外部接続用端子
Ｔ トランス
Ｆ 保持部
Ｔｂ 放電灯接続端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に液晶パネルのバックライトに用いられるトランス及び放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは、液晶板の背後から冷陰極管等の放電灯により光を照射することによって画像を映し出す。放電灯を点灯するための放電灯点灯装置は、一般には、電源からの直流電圧をインバータと昇圧トランスにより高圧（例えば、１５００Ｖ）の交流電圧に変圧し、この交流電圧を放電灯の電極に供給することによって放電灯を点灯させる。このような放電灯点灯装置の多くは、作業員が感電しないように、電圧値の異常などを検出して交流電圧の発生を停止させるための保護回路を備えている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、インバータに備えられたトランスのコアの電位を検出し、この電位が所定値以上のときに、トランスの２次側に異常が発生したと判断し、交流電圧の出力を停止する保護回路を備えた放電灯駆動用の高周波電源装置が開示されている。この電源装置では、１次側での電流検出を行なわず、コアの電位を検出するようにしたから、負荷側（放電灯側）の異常を確実に検出できるとされている。しかし、この高周波電源装置では、以下のような理由から上記のコアの電位を効果的に検出できず、ひいては、負荷側の異常を効果的に検出できないという問題が存在する。
【０００４】
第一に、上記のコアは、電位検出用の抵抗を介して接地されており、その電位が低くなってしまうから、２次側巻線の両端子とコアの間の電圧バランスが崩れているようなトランスの２次側巻線の端子の一方が接地されている不平衡回路の異常状態を検出することは不可能である。
【０００５】
第二に、トランスの２次側巻線に発生した高電圧がコアに放電されたとき、上記の抵抗に大きな負荷がかかって故障する可能性がある。特許文献１には定格１／２（Ｗ）で抵抗値１０（ｋΩ）の抵抗が例示されており、例えば、２（ｋＶ）の高電圧がコアに放電されたとすると、この抵抗に発生する損失は、(２ｋ)2／１０ｋ＝４００（Ｗ）であって、定格値をはるかに上回る値となるからである。
【０００６】
第三に、コアが１次側巻線又は回路のＧＮＤパタンと近づいたり、あるいは接触してショートすることによって、コアとＧＮＤの間のインピーダンスが上記の抵抗よりも低くなってしまう可能性があるから、抵抗において電位を正常に検出できなくなる場合が考えられる。
【０００７】
第四に、コアと上記の抵抗を電気的に接続するにあたり、コアの固定用金具とリードピンを導電性テープにより機械的に繋いでいるから、衝撃や振動を受けたときにコアと抵抗の導通が影響を受け、上記の抵抗において電位を正常に検出できなくなる場合が考えられる。
【特許文献１】特開平９−２１５３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、コアの電位を効果的に検出可能なトランスを提供することである。
【０００９】
また、本発明のもう１つの課題は、このトランスを用いて、放電灯側の異常を効果的に検出し、動作を停止する放電灯駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係るトランスは、コアと、平板電極と、ボビンと、複数の外部接続用端子とを含む。前記ボビンには、保持部が形成されており、前記保持部は、前記コアを保持するとともに、前記平板電極と前記コアの間に所定の結合容量が発生するように、前記平板電極を、前記コアの表面に非接触で対向させた状態に保持する。前記外部接続用端子の一部は、前記平板電極と電気的に接続されている。
【００１１】
このように、コアと平板電極は、保持部によって互いに非接触に保たれており、互いの結合容量があるから、外部接続用端子において検出した平板電極の電位に基づいて、コアの電位を測定することができる。この電位の測定に依れば、次のような利点が得られる。
【００１２】
第一に、コアと平板電極が非接触であるから、コアの電位が低くなることはない。したがって、トランスの２次側巻線の端子の一方が接地されている不平衡回路においても、コアの電位に基づいて異常状態を検出することが可能である。
【００１３】
第二に、従来技術と異なり、コアと電気的に接続する回路素子を用いていないので、トランスの２次側巻線に発生した高電圧がコアに放電された場合であっても、故障が発生することがない。
【００１４】
第三に、コアと平板電極が非接触であるから、コアが１次側巻線又は回路のＧＮＤパタンと近づいたり、あるいは接触してショートしても、コアの電位を検出できる。
【００１５】
第四に、コアと平板電極は、保持部によって保持されているから、衝撃や振動を受けたときに、平板電極における導通が悪影響を受けることがない。よって、本発明に係るトランスは、コアの電位を効果的に検出することができる。
【００１６】
また、本発明に係る放電灯点灯装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＡＣインバータと、放電灯接続端子と、電位検出部と、制御部とを含む。前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流入力電圧を変換して、所定の直流出力電圧を生成する。前記ＤＣ−ＡＣインバータは、トランスを含み、前記直流出力電圧を変換して交流電圧を生成して、この交流電圧を前記放電灯接続端子に供給する。
【００１７】
ここまで述べた放電灯点灯装置に係る構成は従来の技術に見られるが、本発明に係る放電灯点灯装置の特徴は、以下の構成にある。すなわち、前記トランスは、上述した本発明に係るトランスであり、前記電位検出部は、前記平板電極の電位を検出して、前記電位が所定の範囲内でないと判定したときに異常通知信号を前記制御部に送信する。前記制御部は、前記異常通知信号を受信したときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止制御する。
【００１８】
よって、この放電灯点灯装置に依れば、トランスのコアの電位に基づいて、放電灯側の異常を効果的に検出し、動作を停止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上述べたように、本発明によれば、コアの電位を効果的に検出し得るトランスを提供することができる。
【００２０】
また、このトランスを用いて、放電灯側の異常を効果的に検出し、動作を停止し得る放電灯駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明に係るトランスＴの斜視図である。トランスＴは、コア１１と、平板電極１３１，１３２と、ボビン１２と、複数の外部接続用端子１４１，１４２，１４３とを含む。さらに、トランスＴは、１次巻線Ｎ１１、帰還巻線Ｎ１２、２次巻線Ｎ２と、これらの巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２を巻きつけるためのボビン１２とを含む。
【００２２】
ボビン１２には、保持部Ｆが形成されている。保持部Ｆは、コア１１を保持するとともに、平板電極１３１，１３２とコア１１の間に所定の結合容量が発生するように、平板電極１３１，１３２を、コア１１の表面に非接触で対向させた状態に保持する。外部接続用端子１４２は、平板電極１３１，１３２と電気的に接続されている。また、その他の外部接続用端子１４１，１４３は、巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２にそれぞれ接続されている。
【００２３】
図２は、図１のII−II線断面図である。コア１１は、少なくとも一部において、互いに平行な両端面を有している。具体的には、コア１１は、上方から見て「日」の字形状をなすように、３つの足部が設けられたＥ字形状のフェライトコア２個を対向させて、両端の足部同士を接合したものである（図１の符号Ｐを参照）。コア１１の各部は、上記の３つの足部のうち中央の中足部１１１，１１２を除いて、その断面が方形状に形成されている。したがって、上面Ｓ１及び下面Ｓ２、並びに両側面Ｓ３，Ｓ４が、互いに平行である。また、コア１１が取り囲む中央部の空間では、巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２がボビン１２に巻きつけられている。
【００２４】
巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２は、ボビン１２の中央に形成された、円筒形状の巻きつけ部Ｃに巻きつけられる。この巻きつけ部Ｃの外周には、所定の間隔をおいて、鍔状の隔壁Ｗが形成され、巻線Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ２を互いに隔てている。
【００２５】
巻きつけ部Ｃの中央には、Ｙ方向に沿って貫通孔１２６が形成されている。この貫通孔１２６には、コア１１の中足部１１１，１１２が挿入されている。中足部１１１，１１２は、Ｘ方向の断面が円形（図３の符号１１１を参照）であって、貫通孔１２６の中心において、ギャップＧを挟んで対向している。
【００２６】
また、保持部Ｆは、断面がコ字形状をなし、巻きつけ部Ｃの一端に連なって一体形成されている。保持部Ｆは、一対の平板部１２１，１２２と、連結部１２３とからなる。保持部Ｆは、コア１１の一辺（以下、辺Ａと呼称する。）において、上側の平板部１２１は上面Ｓ１と、下側の平板部１２２は下面Ｓ２と各々対向することによって、コア１１を挟み込むようにして保持する。ここで、下側の平板部１２２は下面Ｓ２と接している。
【００２７】
また、連結部１２３は、前面側（図中、Ｙ軸正方向）の上下部において一対の平板部１２１，１２２とそれぞれ連なり、背面側（図中、Ｙ軸負方向）のほぼ中央部において巻きつけ部Ｃの一端に連なっている。この連結部１２３の前面には、辺Ａの内側面Ｓ４が対向する。
【００２８】
一方、巻きつけ部Ｃの他端には、断面がＬ字形状の保持座Ｒが連なって形成されている。保持座Ｒは、板部１２５と、連結部１２４とからなる。板部１２５には、辺Ａと対向する他の一辺（以下、辺Ｂと呼称する。）の下面Ｓ５が接し、また、連結部１２４の背面には、辺Ｂの内側面Ｓ６が対向する。
【００２９】
次に、図３は、図１のIII−III線断面図である。連結部１２３の両側端面の中央部は、上述したコア１１の辺Ａ及び辺Ｂと直交する他の二辺の内側面Ｓ７，Ｓ８とそれぞれ対向している。なお、連結部１２４についても同様である。
【００３０】
このように、コア１１は、一対の平板部１２１，１２２により垂直方向（図中、Ｚ方向）における移動が制限されるとともに、連結部１２３，１２４により前後水平方向（図中、Ｙ方向）における移動、並びに、左右水平方向（図中、Ｘ方向）における移動が制限され、ボビン１２に固定されている。
【００３１】
平板電極１３１，１３２は、互いに電気的に接続された一対の電極である。平板電極１３１，１３２は、矩形状に形成された上部電極１３１及び下部電極１３２とからなる。接続部１３３は、これらの電極１３１，１３２を電気的に接続するコ字形状の金属板である。
【００３２】
平板電極１３１，１３２、並びに接続部１３３は、保持部Ｆの内部に埋設されることによって保持される。すなわち、上部電極１３１は上側の平板部１２２に、下部電極１３２は下側の平板部１２１に、接続部１３３は連結部１２３に、それぞれ埋設されており、一対の平板部１２１，１２２によって、上部電極１３１は、辺Ａの上面Ｓ１と対向して保持され、下部電極１３２は、辺Ａの下面Ｓ２と対向して保持される。このとき、上部電極１３１と上面Ｓ１とのＺ方向の距離、下部電極１３２と下面Ｓ２とのＺ方向の距離、上部電極１３１及び下部電極１３２の面積は、平板電極１３１，１３２とコア１１の間に所定の結合容量が発生するように決定される。
【００３３】
このように、コア１１と平板電極１３１，１３２は、保持部Ｆによって互いに非接触に保たれており、互いの結合容量があるから、外部接続用端子１４２において検出した平板電極１３１，１３２の電位に基づいて、コア１１の電位を測定することができる。この電位の測定に依れば、次のような利点が得られる。
【００３４】
第一に、コア１１と平板電極１３１，１３２が非接触であるから、コア１１の電位が低くなることはない。したがって、トランスの２次側巻線Ｎ２の端子の一方が接地されている不平衡回路においても、コアの電位に基づいて異常状態を検出することが可能である。
【００３５】
第二に、従来技術のように、コア１１と電気的に接続する回路素子を用いていないので、トランスの２次側巻線Ｎ２に発生した高電圧がコア１１に放電された場合であっても、故障が発生することがない。
【００３６】
第三に、コア１１と平板電極１３１，１３２が非接触であるから、コア１１が１次側巻線Ｎ１１又は回路のＧＮＤパタンと近づいたり、あるいは接触してショートしても、コアの電位を検出できる。
【００３７】
第四に、コア１１と平板電極１３１，１３２は、保持部Ｆによって保持されているから、衝撃や振動を受けたときに、平板電極１３１，１３２における導通が悪影響を受けることがない。とりわけ、保持部Ｆはボビン１２の一部に形成されており、また、平板電極１３１，１３２は保持部Ｆの内部に埋設されているため、その効果は大きい。
【００３８】
以上のように、本発明に係るトランスは、コア１１の電位を効果的に検出し得る。
【００３９】
次に、この実施形態における、コア１１と平板電極１３１，１３２の結合容量について説明する。上述したように、コア１１と平板電極１３１，１３２は、保持部Ｆによって保持されている。しかし、実際には、コア１１と保持部Ｆの間には設計上のマージンとして隙間が設けられており、コア１１の平板電極１３１，１３２に対する相対位置が微小に変化するから、結合容量のばらつきが懸念される。したがって、コア１１の位置が変化してもばらつきが発生しないように、平板電極１３１，１３２の寸法等を定めることが望ましい。以下に、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれに着目して、順次、説明する。
【００４０】
まず、Ｘ方向について、コア１１は、連結部１２３の両側端面により移動が制限されている。また、平板電極１３１，１３２は、一対の平板部１２１，１２２の内部に埋設されている。したがって、平板電極１３１，１３２は、コア１１のＸ方向における位置のずれに関わらず、常に全体にわたってコア１１の上面Ｓ１及び下面Ｓ２と対向する（図３参照）。よって、平板電極１３１，１３２の幅Ｄｘは、任意に決定すればよい。
【００４１】
次に、Ｙ方向について、保持部Ｆの拡大図である図４を用いて説明する。ここで、コア１１の中心は、基準位置において、平板電極１３１，１３２の中心位置と一致しているものとし、また、コア１１の断面の幅をＬとしたとき、平板電極１３１，１３２の長さＤｙ＜Ｌであるものとする。
【００４２】
Ｙ方向において、コア１１は、連結部１２３，１２４により移動が制限されているから、コア１１の定位置からの誤差ΔＹは、連結部１２３，１２４とコア１１の内側面Ｓ４，Ｓ６の各距離をＫｙ１とすれば−Ｋｙ１≦ΔＹ≦Ｋｙ１となる。したがって、平板電極１３１，１３２の両端とコア１１の両側面Ｓ３，Ｓ４とのＹ方向の位置の差をＫｙ２としたとき、平板電極１３１，１３２が、常に全体にわたってコア１１と対向するためには、Ｋｙ１≦Ｋｙ２となる必要がある。よって、平板電極１３１，１３２の長さＤｙは、Ｋｙ１≦Ｋｙ２を満たすように決定すればよい。
【００４３】
一方、図５に示すように、Ｄｙ＞Ｌの場合、コア１１の上面Ｓ１及び下面Ｓ２が、常に全体にわたって平板電極１３１，１３２と対向するためには、Ｋｙ１≦Ｋｙ３となる必要がある。よって、この場合は、平板電極１３１，１３２の長さＤｙは、Ｋｙ１≦Ｋｙ３を満たすように決定すればよい。
【００４４】
次に、Ｚ方向について、図４を用いて説明する。ここで、コア１１の中心は、基準位置において、上部電極１３１と下部電極１３２の中心位置と一致しているものとする。Ｚ方向において、コア１１は、下面Ｓ２が平板部１２２と接することにより位置決めされた状態で保持されるから、コア１１の定位置からの誤差ΔＺは、基本的には０とみなすこともできる。しかしながら、保持部Ｆの製造時の寸法誤差などによって、誤差ΔＺが０とみなせないケースも起こりうる。さらに、誤差ΔＺは、平板電極１３１，１３２とコア１１の距離に影響するから、これらの結合容量にも大きな影響を与える。したがって、誤差ΔＺの影響は、慎重に検討する必要がある。
【００４５】
下部電極１３２とコア１１の結合容量をＣ１（Ｆ）、上部電極１３１とコア１１の結合容量をＣ２（Ｆ）、コア１１の電位をＶcore（Ｖ）とすると、結合容量についての等価回路は図６のようなコンデンサの並列回路となるから、全体の結合容量はＣ１＋Ｃ２（Ｆ）である。
【００４６】
図７は、誤差ΔＺ（ｍｍ）に応じた結合容量Ｃ１（Ｆ），Ｃ２（Ｆ），Ｃ１＋Ｃ２（Ｆ）の特性変化の計算値を示している。ここで、ボビン１２の素材を溶融液晶全芳香性ポリエステルとして、比誘電率を約５としている。また、コア１１の高さＬを１０（ｍｍ）、基準位置における平板電極１３１，１３２とコア１１の上面Ｓ１及び下面Ｓ２の距離Ｋｚ１をそれぞれ１（ｍｍ）とし、平板電極１３１，１３２の面積を１００（ｍｍ２）としている。なお、上側の平板部１２１とコア１１の上面Ｓ１との距離をＫｚ２（ｍｍ）とすると、Ｋｚ１＞＞Ｋｚ２であるものとして、平板部１２１とコア１１の隙間の影響は、計算上、無視している。
【００４７】
図７からわかるように、結合容量Ｃ１（Ｆ）は、−１≦ΔＺ≦０．５の範囲では緩やかな増加を、０．５＜ΔＺの範囲では急峻な増加を示しており、結合容量Ｃ２（Ｆ）についても、これと対称な特性を示している。このように、結合容量Ｃ１（Ｆ）又はＣ２（Ｆ）は誤差ΔＺ（ｍｍ）の影響を受けて変化するから、仮に、上部電極１３１又は下部電極１３２の何れか一方のみを用いた場合、コア１１のＺ方向の位置の誤差によっては結合容量がばらつき、電位Ｖcore（Ｖ）の測定精度が低下することがある。
【００４８】
しかしながら、全体の結合容量Ｃ１＋Ｃ２（Ｆ）は、およそ−０．４≦ΔＺ≦０．４の範囲（図中、符号αを参照）において、変化なく、ほぼ一定の値を示している。したがって、保持部Ｆの製造時の寸法誤差などを考慮して、−０．４≦ΔＺ≦０．４の範囲となるように設計すれば、全体の結合容量Ｃ１＋Ｃ２（Ｆ）が一定となり、電位Ｖcore（Ｖ）を高精度に測定することができる。
【００４９】
このように、単一の電極を用いた場合と比べると、一対の電極１３１，１３２を用いることによって、コア１１の位置の誤差に対して、結合容量が格段に安定する。したがって、電位Ｖcore（Ｖ）の測定精度を向上させることができる。本実施形態では、Ｚ方向において電極１３１，１３２を対向させるようにしたが、これに限定されるものではなく、トランスの形状に応じて、Ｘ方向又はＹ方向において対向させるようにしてもよい。
【００５０】
次に、これまで述べたトランスＴを適用した放電灯点灯装置について説明する。図８に、本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す。放電灯点灯装置６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４と、ＤＣ−ＡＣインバータ１と、放電灯接続端子Ｔｂと、電位検出部２と、制御部３とを含む。
【００５１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、入力端子Ｔａを介して電源Ｅから供給される直流入力電圧Ｖｉｎを変換して、所定の直流出力電圧Ｖｄｃを生成する。詳細な説明は省略するが、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、公知技術であるスイッチング回路、トランス、平滑回路などで構成されている。
【００５２】
ＤＣ−ＡＣインバータ１は、ロイヤー発振回路とトランスＴを含み、直流出力電圧Ｖｄｃを変換して交流電圧Ｖｏｕｔを生成して、この交流電圧Ｖｏｕｔを放電灯接続端子Ｔｂに供給する。交流電圧Ｖｏｕｔは、例えば１５００（Ｖ）程度の高電圧である。
【００５３】
具体的には、ＤＣ−ＡＣインバータ１は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、トランジスタＱ１１，Ｑ１２と、キャパシタＣ１１，Ｃ１２と、トランスＴとを含む。上述したように、トランスＴは、一次巻線Ｎ１１と、二次巻線Ｎ２と、帰還巻線Ｎ１２とを含む。
【００５４】
トランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタは、接地されている。トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタは、トランスＴの一次巻線Ｎ１１の両端に接続されている。トランスＴ１の一次巻線Ｎ１１は中間タップを有し、この中間タップは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端に接続されている。
【００５５】
抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の一端は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力端に接続されている。抵抗Ｒ１１の他端は、トランジスタＱ１１のベースと帰還巻線Ｎ１２の一端に接続されている。抵抗Ｒ１２の他端は、トランジスタＱ１２のベースと帰還巻線Ｎ１２の他端に接続されている。キャパシタＣ１１は、一次巻線Ｎ１１の両端に接続されている。キャパシタＣ１２は、二次巻線Ｎ２の一端と、放電灯接続端子Ｔｂとの間に接続されている。
【００５６】
また、トランスＴの二次巻線Ｎ２の他端は接地されている。このため、本実施形態のトランスＴのように、一次巻線Ｎ１１と二次巻線Ｎ２の間隔を狭くして、全体を小型化することが可能である。さらに、上述したように、このような回路であっても、トランスＴのコア１１と平板電極１３１，１３２が非接触であるから、コア１１の電位Ｖcoreが低くなることはなく、この電位Ｖcoreに基づいて異常状態を検出することが可能である。
【００５７】
トランスＴの一次巻線Ｎ１１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４から電力が供給される。トランジスタＱ１１，Ｑ１２のスイッチング作用により、一次巻線Ｎ１１に供給された電力は、二次巻線Ｎ２に伝送される。帰還巻線Ｎ１２には、自励発振を継続するための帰還信号が供給される。トランジスタＱ１１，Ｑ１２は、帰還巻線Ｎ１２から供給された帰還信号により、自励発振動作を継続する。二次巻線Ｎ１２に伝送された電力は、放電灯接続端子Ｔｂに供給される。
【００５８】
放電灯５は、冷陰極管であり、一端が放電灯接続端子Ｔｂに接続され、他端は接地されている。図８では単一の放電灯５を示しているが、コンデンサＣ１２と放電灯５の組み合わせを複数接続してもよい。放電灯５は、放電灯接続端子Ｔｂに供給される交流電圧Ｖｏｕｔによって点灯される。
【００５９】
ここまで述べた放電灯点灯装置６に係る構成は従来の技術に見られるが、本発明に係る放電灯点灯装置の特徴は、以下の構成にある。すなわち、トランスＴは、上述した本発明に係るトランスであり、電位検出部２は、平板電極１３１，１３２の電位を検出して、この電位が所定の範囲内でないと判定したときに異常通知信号ＳＧ１を制御部３に送信する。制御部３は、異常通知信号ＳＧ１を受信したときにＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を停止制御する。具体的には、次の通りである。
【００６０】
電位検出部２は、増幅部ＨＦとウィンドウコンパレータＣＭＰを含む。増幅部ＨＦは、平板電極１３１，１３２によって検出した電圧を、例えば約３倍に増幅する回路である。
【００６１】
増幅部ＨＦは、アンプＩＣ２１、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４、コンデンサＣ２１，Ｃ２２、ツェナーダイオードＤ２１を含む。アンプＩＣ２１の（＋）端子には、抵抗Ｒ２３，Ｒ２４の直列回路によって直流入力電圧Ｖｉｎを分圧した電圧が与えられる。コンデンサＣ２２は、一端が抵抗Ｒ２３と抵抗Ｒ２４の接続点に接続され、他端が接地されている。
【００６２】
アンプＩＣ２１の（−）端子には、抵抗Ｒ２１を介して、コア１１の電位Ｖcoreを結合容量Ｃ１＋Ｃ２とコンデンサＣ２１で分圧した電圧が与えられる。コンデンサＣ２１は、一端が平板電極１３１，１３２と接続され、他端が接地されている。コンデンサＣ２１としては、例えば結合容量Ｃ１＋Ｃ２が１０（ｐＦ）程度であれば、１０００（ｐＦ）のものを用いる。
【００６３】
ここで、コア１１の電位Ｖcoreについて説明する。図９に示すトランスＴの等価回路のように、コア１１と一次側の巻線Ｎ１１，Ｎ１２の間と、コア１１と二次側の巻線Ｎ２の間は絶縁されているから、容量結合されている。したがって、電位Ｖcoreは、二次側の出力電圧Ｖｏｕｔを、コア１１と二次側の巻線Ｎ２の間の結合容量と、コア１１と一次側の巻線Ｎ１１，Ｎ１２の間の結合容量とで分圧した電圧値となる。
【００６４】
図１０に、図９に基づき、電位Ｖcoreを表した等価回路を示す。これによると、通常時の電位Ｖcoreは、コア１１と二次側の出力端（電圧Ｖｏｕｔ側）との結合容量をＣｑ１、二次側のＧＮＤとの結合容量をＣｑ２、一次側のＧＮＤとの結合容量をＣｑ３として、それぞれのインピーダンスをＺＣｑ１、ＺＣｑ２、ＺＣｑ３、としたとき、次のように表される。
Ｖcore＝Ｖout×[(ＺＣｑ２//ＺＣｑ３)／{ＺＣｑ１＋（ＺＣｑ２//ＺＣｑ３)}]
【００６５】
一方、埃などによりコア１１と二次側の出力端がショート又は放電したような異常状態の場合、結合容量Ｃｑ１を迂回して放電電流が流れることになるから、結合容量Ｃｑ１と並列に抵抗を接続した状態とみなすことができる。したがって、インピーダンスＺＣｑ１が低下したことと同じであるから、電位Ｖcoreは、通常時よりも高くなる。また、コア１１と一次側又は二次側のＧＮＤがショート又は放電した場合、インピーダンスＺＣｑ２又はＺＣｑ３が低下したことと同じであるから、電位Ｖcoreは、通常時よりも低くなる。よって、このような異常状態を検出するためには、上述したように、コア１１の電位Ｖcoreを結合容量Ｃ１＋Ｃ２とコンデンサＣ２１で分圧した電圧として検出する方法が好適である。
【００６６】
また、ツェナーダイオードＤ２１は、アンプＩＣ２１に過大な入力電圧が印加されたときに、アンプＩＣ２１の（−）端子の入力電圧を基準電圧にクランプするものであって、カソードがアンプＩＣ２１の（−）端子に接続され、アノードが接地されている。抵抗Ｒ２２は、アンプＩＣ２１の（−）端子と出力端子の間に接続されている。
【００６７】
一方、ウィンドウコンパレータＣＭＰは、増幅部ＨＦで増幅した電圧を、所定の上限値及び下限値と比較することによって、その電圧値が所定の範囲内にあるか否かを判別する回路である。ウィンドウコンパレータＣＭＰは、アンプＩＣ２２，ＩＣ２３、抵抗Ｒ２５〜Ｒ２７、ダイオードＤ２２，Ｄ２３とを含む。
【００６８】
抵抗Ｒ２５〜Ｒ２７は、直列接続されており、抵抗Ｒ２５の一端に直流入力電圧Ｖｉｎが供給され、他端は抵抗Ｒ２６の一端と接続されている。抵抗Ｒ２６の他端は抵抗Ｒ２７の一端と接続され、抵抗Ｒ２７の他端は接地されている。アンプＩＣ２２の（＋）端子は、抵抗Ｒ２５と抵抗Ｒ２６の接続点と接続され、電圧Ｖｉｎを抵抗Ｒ２５と抵抗Ｒ２６及びＲ２７の合成抵抗とで分圧した電圧が上限値として与えられる。アンプＩＣ２３の（−）端子は、抵抗Ｒ２６と抵抗Ｒ２７の接続点と接続され、電圧Ｖinを抵抗Ｒ２５及びＲ２６の合成抵抗と抵抗Ｒ２７とで分圧した電圧が下限値として与えられる。
【００６９】
一方、アンプＩＣ２２の（−）端子とアンプＩＣ２３の（＋）端子は、ともにアンプＩＣ２１の出力端子と接続される。したがって、増幅部ＨＦから入力された電圧が、上限値よりも大きい場合、もしくは下限値よりも小さい場合、それぞれアンプＩＣ２２もしくはＩＣ１３が異常通知信号ＳＧ１を出力する。なお、本実施形態では、電位Ｖcoreが高くなったときと、低くなったときの両方の異常状態を検出できるように、上限値と下限値の２つの閾値を用いたが、何れか一方だけでもよい。
【００７０】
また、ダイオードＤ２２，Ｄ２３のカソードはアンプＩＣ２２，ＩＣ２３の出力端と各々接続されてワイヤードオアを構成し、ダイオードＤ２２，Ｄ２３のアノードはともに制御部３に接続されている。
【００７１】
制御部３は、入力端子Ｔａと接続され、直流入力電圧Ｖｉｎが供給される。制御部３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作を制御する回路であって、異常通知信号ＳＧ１を受信したときにＤＣ−ＤＣコンバータ４に停止信号ＳＧ２を出力し、その動作を停止制御する。
【００７２】
また、制御部３は、起動時において、少なくともＤＣ−ＡＣインバータ１が定常状態になるまで、異常通知信号ＳＧ１の受信の有無に関わらず、一定時間、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作の停止制御を行わない。すなわち、制御部３は、タイマ回路を含んでおり、起動時、ＤＣ−ＡＣインバータ１が定常状態に達するのに十分な設定時間までカウントし、タイマが満了するまでは停止信号ＳＧ２の出力を停止する。したがって、ＤＣ−ＡＣインバータ１が過渡状態にあるときに、異常状態を誤検出することを防止できる。なお、本実施形態では、タイマ回路を用いるようにしたが、これに限定されるものではなく、直接、ＤＣ−ＡＣインバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔを監視するようにしてもよい。
【００７３】
このように、この放電灯点灯装置に依れば、トランスＴのコア１１の電位Ｖcoreに基づいて、放電灯側の異常を効果的に検出し、動作を停止し得る。したがって、メンテナンスにおける作業員の感電事故などを効果的に防止することができる。
【００７４】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るトランスＴの斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】保持部Ｆの拡大図である。
【図５】他の実施形態に係る保持部Ｆの拡大図である。
【図６】結合容量についての等価回路である。
【図７】誤差ΔＺ（ｍｍ）に応じた結合容量Ｃ１（Ｆ），Ｃ２（Ｆ），Ｃ１＋Ｃ２（Ｆ）の特性変化の計算値である。
【図８】本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す。
【図９】トランスＴの等価回路である。
【図１０】電位Ｖcoreを表した等価回路である。
【符号の説明】
【００７６】
１ ＤＣ−ＡＣインバータ
２ 電位検出部
３ 制御部
４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３１ 演算増幅器
５ スイッチ回路
６ 放電灯点灯装置
１１ コア
１２ ボビン
１２１，１２２ 一対の平板部
１３１，１３２ 平板電極
１４１，１４２，１４３ 外部接続用端子
Ｔ トランス
Ｆ 保持部
Ｔｂ 放電灯接続端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、平板電極と、ボビンと、複数の外部接続用端子とを含むトランスであって、
前記ボビンには、保持部が形成されており、
前記保持部は、前記コアを保持するとともに、前記平板電極と前記コアの間に所定の結合容量が発生するように、前記平板電極を、前記コアの表面に非接触で対向させた状態に保持し、
前記外部接続用端子の一部は、前記平板電極と電気的に接続されている、
トランス。
【請求項２】
請求項１に記載されたトランスであって、
前記コアは、少なくとも一部において、互いに平行な両端面を有し、
前記保持部は、
一対の平板部を含み、
前記一対の平板部が前記両端面と各々対向することによって、前記コアを挟み込むようにして保持し、
前記平板電極は、
互いに電気的に接続された一対の電極であり、
前記一対の平板部によって、前記平板電極の一方は、前記両端面の一方と対向して保持され、前記平板電極の他方は、前記両端面の他方と対向して保持される、
トランス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたトランスであって、
前記平板電極は、前記保持部の内部に埋設されることによって保持される、
トランス。
【請求項４】
ＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＡＣインバータと、放電灯接続端子と、電位検出部と、制御部とを含む放電灯点灯装置であって、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流入力電圧を変換して、所定の直流出力電圧を生成し、
前記ＤＣ−ＡＣインバータは、トランスを含み、前記直流出力電圧を変換して交流電圧を生成して、この交流電圧を前記放電灯接続端子に供給し、
前記トランスは、請求項１乃至３の何れかに記載されたトランスであり、
前記電位検出部は、前記平板電極の電位を検出して、前記電位が所定の範囲内でないと判定したときに異常通知信号を前記制御部に送信し、
前記制御部は、前記異常通知信号を受信したときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止制御する、
放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項４に記載された放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、起動時において、少なくとも前記ＤＣ−ＡＣインバータが定常状態になるまで、前記異常通知信号の受信の有無に関わらず、一定時間、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作の停止制御を行わない、
放電灯点灯装置。
【請求項１】
コアと、平板電極と、ボビンと、複数の外部接続用端子とを含むトランスであって、
前記ボビンには、保持部が形成されており、
前記保持部は、前記コアを保持するとともに、前記平板電極と前記コアの間に所定の結合容量が発生するように、前記平板電極を、前記コアの表面に非接触で対向させた状態に保持し、
前記外部接続用端子の一部は、前記平板電極と電気的に接続されている、
トランス。
【請求項２】
請求項１に記載されたトランスであって、
前記コアは、少なくとも一部において、互いに平行な両端面を有し、
前記保持部は、
一対の平板部を含み、
前記一対の平板部が前記両端面と各々対向することによって、前記コアを挟み込むようにして保持し、
前記平板電極は、
互いに電気的に接続された一対の電極であり、
前記一対の平板部によって、前記平板電極の一方は、前記両端面の一方と対向して保持され、前記平板電極の他方は、前記両端面の他方と対向して保持される、
トランス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたトランスであって、
前記平板電極は、前記保持部の内部に埋設されることによって保持される、
トランス。
【請求項４】
ＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＡＣインバータと、放電灯接続端子と、電位検出部と、制御部とを含む放電灯点灯装置であって、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流入力電圧を変換して、所定の直流出力電圧を生成し、
前記ＤＣ−ＡＣインバータは、トランスを含み、前記直流出力電圧を変換して交流電圧を生成して、この交流電圧を前記放電灯接続端子に供給し、
前記トランスは、請求項１乃至３の何れかに記載されたトランスであり、
前記電位検出部は、前記平板電極の電位を検出して、前記電位が所定の範囲内でないと判定したときに異常通知信号を前記制御部に送信し、
前記制御部は、前記異常通知信号を受信したときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止制御する、
放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項４に記載された放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、起動時において、少なくとも前記ＤＣ−ＡＣインバータが定常状態になるまで、前記異常通知信号の受信の有無に関わらず、一定時間、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作の停止制御を行わない、
放電灯点灯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２３１５０４（Ｐ２００９−２３１５０４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７４４７７（Ｐ２００８−７４４７７）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]