冷陰極放電灯点灯装置

【課題】放電灯の輝度傾斜による輝度のバラツキを全体として緩和できる安価な放電灯点灯装置。
【解決手段】直流電圧を入力して交番電圧に変換し、第１出力端子および第２出力端子から出力するインバータ１０ａと、一方の端子がインバータの第１出力端子に接続された第１バラスト素子Ｃ１１と、第１バラスト素子の他方の端子とインバータの第２出力端子との間に接続された第１放電灯１ａと、一方の端子がインバータの第２出力端子に接続された第２バラスト素子Ｃ２１と、第２バラスト素子の他方の端子とインバータの第１出力端子との間に接続された第２放電灯２ａを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の冷陰極放電灯（ＣＣＦＬ:Cold Cathode Fluorescent Lamp）、外部電極蛍光灯や蛍光灯等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関し、特に、放電灯の輝度傾斜を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極放電灯は、一般的に、インバータにより、数１０ｋＨｚの周波数で且つ数百Ｖ〜千数百Ｖの電圧が印加されることにより点灯する。また、外部電極蛍光灯（ＥＥＦＬ：External Electrode Fluorescent Lamp）と呼ばれる蛍光管もある。外部電極蛍光灯と冷陰極放電灯とは電極の構造が相違し、それ以外の相違はほとんどなく、発光原理も冷陰極放電灯と同じである。このため、外部電極蛍光灯や冷陰極放電灯を点灯させるためのインバータは、原理的には同じである。このため、以下、冷陰極放電灯（放電灯と略称する。）を用いて説明する。
【０００３】
図９はこのようなインバータの構成を示す図である。このインバータ１０は、交番電圧発生回路１１と電圧変換回路１２とから構成されている。
【０００４】
交番電圧発生回路１１は、直流電源Vinの直流電圧を所定周波数でスイッチングして交番電圧を発生する。電圧変換回路１２は、交番電圧発生回路１１からの交番電圧を所望の交番電圧に変換し、第１出力端子および第２出力端子から出力する。
【０００５】
また、放電灯は負性抵抗特性を持つため、コンデンサやインダクタ等、正の抵抗特牲を持つ素子を放電灯に直列に接続し、その合成インピーダンスが正の抵抗特性になるようにしている。このときの接続されるコンデンサをバラストコンデンサと呼び、コイルをバラストコイルと呼ぶ。図１０はインバータ１０に、バラストコンデンサＣ１〜Ｃ４を介して放電灯1を接続した従来の放電灯点灯装置の構成を示す図である。同様に、図１１はバラスト素子としてバラストコイルを用い、インバータ１０に、バラストコイルＬを介して放電灯１ａ〜１ｄを接続した従来の放電灯点灯装置の構成例を示す図である。
【０００６】
また、放電灯は、その長さが長くなるほど点灯に必要な電圧は高くなるので、インバータは高い電圧を発生させる必要がある。その結果、大きい耐圧の部品を使用してインバータを構成する必要があり、インバータが高価になるという問題がある。このような問題を解消するために、図１２に示すような、小さい耐圧の部品を使用できるインバータ１０ａを用いた放電灯点灯装置が開発されている。
【０００７】
この放電灯点灯装置は、インバータ１０ａの電圧変換回路１２ａを構成するトランスＴaの２次巻線の中点にセンタータップを設けて２次巻線を２次巻線Ｓ１と２次巻線Ｓ２に分割し、センタータップをグランド（例えば筐体など）に接続し、２次巻線Ｓ１の一端（非接地端子）を第１出力端子に接続し、第１出力端子をバラストコンデンサＣ１〜Ｃ４を介して放電灯１ａ〜１ｄの一端に接続し、２次巻線Ｓ２の一端（非接地端子）を第２出力端子に接続し、第２出力端子をバラストコンデンサＣ５〜Ｃ８を介して放電灯１ａ〜１ｄの他端に接続して構成される。
【０００８】
この構成において、トランスＴａは２次巻線Ｓ１から出力される交番電圧Ｖ２を第１出力端子に出力し、２次巻線Ｓ２から出力される交番電圧Ｖ３を第２出力端子に出力する。交番電圧Ｖ３は交番電圧Ｖ２に対して逆位相である。この構成によれば、トランスＴａの２次巻線Ｓ１，Ｓ２はインバータ出力電圧の半分の電圧の発生で良く、小さい耐圧のトランスを使用できる。なお、電圧変換回路１２ａは、逆位相の電圧を出力する２個のトランスで構成される場合もある。
【０００９】
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置においては、一般に、放電灯と、放電灯が実装される筐体などとの間に寄生容量が存在し、その寄生容量を通してリーク電流が流れる。放電灯が長くなって印加される電圧が高くなるとリーク電流も増大し、その影響を無視できなくなる。放電灯の輝度は、主に放電灯に流れる電流値によって決定される。放電灯に流れる電流は、本来の放電電流と、寄生容量を流れるリーク電流との合計である。
【００１０】
図１３（ｂ）は、図１２に示す放電灯点灯装置におけるリーク電流の分布を示す図である。図１３（ｂ）において、破線で示す寄生容量に平行に描かれている矢印は、各寄生容量を流れる電流を示し、矢印の長さは、流れる電流の大きさを示す。放電灯の動作上のグランド電位（ＧＮＤ電位）は放電灯の中心付近になり、リーク電流の大きさは、放電灯の中心付近の両側で対称である。
【００１１】
図１４は放電灯に流れる電流の様子を示し、図１４（ａ）は一方向へ、図１４（ｂ）は逆方向へ電流が流れる場合を示す。放電灯の管面から寄生容量を通してＧＮＤ電位へ流れるリーク電流も放電灯の輝度に寄与する。図１４における矢印の数は電流量を模しており、放電灯の両端での電流量は中心付近に較べて多く、且つ両端において等しい。したがって、放電灯の輝度は、図１３（ａ）に示すように、放電灯の両端で高くなり中心付近で低くなるが、輝度傾斜は小さい。
【００１２】
上述したように、図１２に示す従来の放電灯点灯装置は、放電灯の両端での輝度差がなく、また、放電灯の中心付近と両端間の輝度傾斜は小さく、実用上はそれほど問題にならないことが多いため、一般に広く用いられている。
【特許文献１】特開平８−１２２７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した図１２に示す従来の放電灯点灯装置では、１本の放電灯に対して２個のバラストコンデンサが必要である。特に、大型液晶テレビジョンなどでは、使用される放電灯の数も多く、例えば２０本の放電灯が使用される液晶テレビジョンでは、４０個のバラストコンデンサが必要である。
【００１４】
今、図１２に示す放電灯点灯装置の各放電灯に直列に接続されている２個のコンデンサのうちの１個を削除し、図１５に示すような構成を有する放電灯点灯装置を考える。
【００１５】
２次巻線Ｓ１の巻数Ｎ２を２次巻線Ｓ２の巻数Ｎ３と同じにすれば、２次巻線Ｓ１から出力される交番電圧Ｖ２の電圧値の絶対値は、２次巻線Ｓ２から出力される交番電圧Ｖ３の電圧値の絶対値と等しくなる。この場合、放電灯１ａ〜１ｄの両端のグランドに対する電位は異なる。バラストコンデンサＣ１〜Ｃ４において電圧降下が発生するため、バラストコンデンサＣ１〜Ｃ４が接続されている方の放電灯１ａ〜１ｄの電極付近のグランドに対する電位は低く、他方の電極付近の電位は高い。
【００１６】
図１６（ｂ）は図１５に示す放電灯点灯装置におけるリーク電流の分布を示す図である。放電灯の電極付近のグランドに対する電位の相違により、バラストコンデンサＣ１〜Ｃ４が接続されていない電極付近からのリーク電流の量が、他方の電極付近からのリーク電流の量より多い。図１７は図１５に示す放電灯点灯装置の放電灯に流れる電流の様子を示し、図１７（ａ）は一方向へ、図１７（ｂ）は逆方向へ電流が流れる場合を示す。放電灯の両端付近における電流値が異なるため、図１６（ａ）に示すように、放電灯の両端における輝度も異なる。即ち、放電灯に輝度傾斜が発生する。この輝度傾斜は、放電灯が長いほど顕著である。
【００１７】
図１５に示す放電灯点灯装置においては、放電灯に輝度傾斜が発生するが、バラストコンデンサを削除できるというメリットがある。よって、図１５に示す放電灯点灯装置は、ある程度の輝度傾斜を許容できる用途には好適であるが、液晶テレビジョンや照明装置などといった、人が直接見るシステムや直接見ることができるシステムの用途には不向きである。
【００１８】
本発明の課題は、放電灯の輝度傾斜による輝度のバラツキを全体として緩和できる安価な放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、直流電圧を入力して交番電圧に変換し、第１出力端子および第２出力端子から出力するインバータと、一方の端子がインバータの第１出力端子に接続された第１バラスト素子と、第１バラスト素子の他方の端子とインバータの第２出力端子との間に接続された第１放電灯と、一方の端子がインバータの第２出力端子に接続された第２バラスト素子と、第２バラスト素子の他方の端子とインバータの第１出力端子との間に接続された第２放電灯とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項２の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、第１バラスト素子と第１放電灯との対及び第２バラスト素子と第２放電灯との対の各々は、複数であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置において、第１バラスト素子及び前記第２バラスト素子は、コンデンサからなることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項４の発明は、請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置において、第１バラスト素子及び前記第２バラスト素子は、コイルからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、第１放電灯の一方の端子は第１バラスト素子を介してインバータの第１出力端子に、他方の端子はインバータの第２出力端子にそれぞれ接続し、また、第２放電灯の一方の端子はインバータの第１出力端子に、他方の端子は第２バラスト素子を介してインバータの第２出力端子にそれぞれ接続したので、第１放電灯の輝度傾斜と第２放電灯の輝度傾斜が逆になる。その結果、全体として放電灯の輝度傾斜による輝度のバラツキを緩和することができる。また、放電灯の両側にバラスト素子を備えた従来の放電灯点灯装置に較べてバラスト素子の数を減らすことができるので、放電灯点灯装置を安価に構成することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、第１バラスト素子と第１放電灯との対及び第２バラスト素子と第２放電灯との対の各々を、複数備えたので、全体として放電灯の輝度傾斜による輝度のバラツキを緩和した面光源としての利用が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明の実施例１に係る放電灯点灯装置の構成を示す図である。この放電灯点灯装置は、直流電源Ｖｉｎ、インバータ１０ａ、バラストコンデンサＣ１１，Ｃ２１、放電灯１ａ，放電灯２ａを備えている。この放電灯点灯装置のインバータ１０ａの構成は、図１５に示した放電灯点灯装置の構成と同じである。バラストコンデンサＣ１１は本発明の第１バラスト素子に対応し、バラストコンデンサＣ２１は本発明の第２バラスト素子に対応し、放電灯１ａは本発明の第１放電灯に対応し、放電灯２ａは本発明の第２放電灯に対応する。
【００２７】
放電灯１ａの一方の端子は、バラストコンデンサＣ１１を介してインバータ１０ａの第１出力端子に接続され、他方の端子はインバータ１０ａの第２出力端子に接続されている。また、放電灯２ａの一方の端子は、インバータ１０ａの第１出力端子に接続され、他方の端子はバラストコンデンサＣ２１を介してインバータ１０ａの第２出力端子に接続されている。
【００２８】
実施例１に係る放電灯点灯装置においては、図１５に示した放電灯点灯装置で説明したように、放電灯１ａ及び放電灯２ａの両端のグランドからの電位が異なることにより、両端におけるリーク電流の量が異なるので、放電灯１ａ及び放電灯２ａの各々について輝度傾斜が発生する。
【００２９】
即ち、放電灯１ａは、インバータ１０ａの第１出力端子側に設けられたバラストコンデンサＣ１１に接続された端部が暗くなり、第２出力端子に接続された端部が明るくなる。逆に、放電灯２ａは、インバータ１０ａの第２出力端子側に設けられたバラストコンデンサＣ２１に接続された端部が暗くなり、インバータ１０ａの第１出力端子に接続された端部が明るくなる。したがって、放電灯点灯装置の全体として輝度のバラツキが緩和され、輝度ムラが目立たなくなる。
【００３０】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯１ａの輝度傾斜と放電灯２ａの輝度傾斜とが逆になるように配置したので、全体として輝度のバラツキが緩和され、輝度ムラが目立たなくなる。したがって、図１５に示したような輝度傾斜を生じる回路方式を採用することができるので、バラストコンデンサの数を従来の放電灯の両側にバラストコンデンサを備えた放電灯点灯装置に較べて半減できる。
【００３１】
なお、実施例１に係る放電灯点灯装置においては、第１バラスト素子及び第２バラスト素子としてバラストコンデンサＣ１１，Ｃ２１をそれぞれ用いたが、図２に示すように、バラストコンデンサＣ１１，Ｃ２１の代わりにバラストコイルＬ１１，Ｌ２１をそれぞれ用いるように変形することができる。実施例１の変形例に係る放電灯点灯装置の場合も実施例１と同様の作用及び効果が得られる。
【実施例２】
【００３２】
図３は本発明の実施例２に係る放電灯点灯装置の構成を示す図である。この放電灯点灯装置は、実施例１に係る放電灯点灯装置のバラストコンデンサＣ１１と放電灯１ａとの対を複数備えるとともに、バラストコンデンサＣ２１と放電灯２ａとの対を複数備えたものである。
【００３３】
具体的には、放電灯１ａ、１ｂ，１ｃの一方の端子は、バラストコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３をそれぞれ介してインバータ１０ａの第１出力端子に接続され、他方の端子はインバータ１０ａの第２出力端子に接続されている。
【００３４】
また、放電灯２ａ，２ｂ，２ｃの一方の端子は、インバータ１０ａの第１出力端子に接続され、他方の端子はバラストコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３をそれぞれ介してインバータ１０ａの第２出力端子に接続されている。
【００３５】
また、放電灯１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃは、隣り合う放電灯の輝度傾斜が逆になるように、換言すれば、バラストコンデンサが接続される電極が交互に逆になるように配置されている。
【００３６】
実施例２に係る放電灯点灯装置によれば、複数の放電灯を隣り合う放電灯の輝度傾斜が逆になるように配置したので、全体として輝度のバラツキが緩和され、輝度ムラが目立たなくなる。したがって、図１５に示したような輝度傾斜が生じる回路方式を採用することができるので、バラストコンデンサの数を、従来の放電灯の両側にバラストコンデンサを備えた放電灯点灯装置に較べて半減できる。
【００３７】
実施例２に係る放電灯点灯装置を、液晶テレビジョン用バックライト、モニタ用バックライトまたは照明用パネルなどとして用いる場合には、図４に示すように、複数の放電灯を、隣り合う放電灯の輝度傾斜が逆になるように並べ、その上に拡散シートなどからなるパネル２１を設置し、放電灯の線状の光を面状にして面光源を形成する。この場合、複数の放電灯の各々に輝度傾斜があっても、パネル２１によって輝度が平均化されるので、面上の輝度にバラツキがない良好な面光源を得ることができる。
【００３８】
この構成によれば、図１５に示したような輝度傾斜を生じる回路方式を採用することができるので、バラストコンデンサの数を、従来の放電灯の両側にバラストコンデンサを備えた放電灯点灯装置に較べて半減できる。この構成による効果は、放電灯を多数使用するシステムほど大きい。例えば、２０本の放電灯を駆動するシステムの場合、４０個必要であったバラストコンデンサを２０個に削減することができる。
【００３９】
なお、上述した実施例２に係る放電灯点灯装置では、６個の放電灯を使用した場合について説明したが、本発明に係る放電灯点灯装置においては、放電灯の数は、２個以上であれば任意である。
【００４０】
また、実施例２に係る放電灯点灯装置では、放電灯１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃは、隣り合う放電灯の輝度傾斜が逆になるように配置したが、図５に示すように、同じ輝度傾斜を生じる放電灯をまとめて配置するように変形することができる（変形例１）。変形例１の放電灯点灯装置も実施例２に係る放電灯点灯装置と同様の作用及び効果が得られる。
【００４１】
変形例１の放電灯点灯装置を、液晶テレビジョン用バックライト、モニタ用バックライトまたは照明用パネルなどとして用いる場合には、図６に示すように、複数の放電灯を、同じ輝度傾斜を生じる放電灯をまとめて並べ、その上に拡散シートなどからなるパネル２１を設置して放電灯の線状の光を面状にして面光源を形成するように構成できる。
【００４２】
また、実施例２に係る放電灯点灯装置では、バラスト素子としてバラストコンデンサＣ１１〜Ｃ１３及びＣ２１〜Ｃ２３を用いたが、図７に示すように、バラストコンデンサＣ１１〜Ｃ１３及びＣ２１〜Ｃ２３の代わりにバラストコイルＬ１１〜Ｌ１３及びＬ２１〜Ｌ２３をそれぞれ用いるように変形することができる（変形例２）。変形例２の放電灯点灯装置の場合も、上述した実施例２と同様の作用及び効果が得られる。
【００４３】
さらに、実施例２の変形例１に係る放電灯点灯装置では、バラスト素子としてバラストコンデンサＣ１１〜Ｃ１３及びＣ２１〜Ｃ２３を用いたが、図８に示すように、バラストコンデンサＣ１１〜Ｃ１３及びＣ２１〜Ｃ２３の代わりにバラストコイルＬ１１〜Ｌ１３及びＬ２１〜Ｌ２３をそれぞれ用いるように変形することができる（変形例３）。変形例３の放電灯点灯装置の場合も実施例２の変形例１と同様の作用及び効果が得られる。
【００４４】
なお、実施例１、実施例２では、インバータ１０ａを用いたが、インバータはこれに限定されることなく、例えばインバータ１０を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１に係る放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る放電灯点灯装置の変形例の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係る放電灯点灯装置を面光源として用いる場合の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る放電灯点灯装置の第１の変形例の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の第１の変形例に係る放電灯点灯装置を面光源として用いる場合の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る放電灯点灯装置の第２の変形例の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例２に係る放電灯点灯装置の第３の変形例の構成を示す図である。
【図９】従来の放電灯点灯装置で使用されているインバータの構成を示す図である。
【図１０】従来のバラストコンデンサを用いた放電灯点灯装置の構成例を示す図である。
【図１１】従来のバラストコイルを用いた放電灯点灯装置の構成例を示す図である。
【図１２】従来の他の放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図１３】図１２に示す放電灯点灯装置におけるリーク電流および輝度の分布を示す図である。
【図１４】図１２に示す放電灯点灯装置において、放電灯に流れる電流の様子を示す図である。
【図１５】図１２に示す従来の他の放電灯点灯装置からバラストコンデンサの一部を削除した構成を示す図である。
【図１６】図１５に示す放電灯点灯装置におけるリーク電流および輝度の分布を示す図である。
【図１７】図１５に示す放電灯点灯装置において、放電灯に流れる電流の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃ放電灯
１０，１０ａインバータ
２１パネル
Ｖｉｎ直流電源
Ｔトランス
Ｃ１１〜Ｃ１３、Ｃ２１〜Ｃ２３バラストコンデンサ
Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３バラストコイル
Ｐ１次巻線
Ｓ１，Ｓ２２次巻線

【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を入力して交番電圧に変換し、第１出力端子および第２出力端子から出力するインバータと、
一方の端子が前記インバータの第１出力端子に接続された第１バラスト素子と、
前記第１バラスト素子の他方の端子と前記インバータの第２出力端子との間に接続された第１放電灯と、
一方の端子が前記インバータの第２出力端子に接続された第２バラスト素子と、
前記第２バラスト素子の他方の端子と前記インバータの第１出力端子との間に接続された第２放電灯と、
を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記第１バラスト素子と第１放電灯との対及び前記第２バラスト素子と第２放電灯との対の各々は、複数であることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記第１バラスト素子及び前記第２バラスト素子は、コンデンサからなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記第１バラスト素子及び前記第２バラスト素子は、コイルからなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。

【図１】