圧電セラミックトランスを用いる光源装置
【課題】高電力駆動を行っても発煙や発火の危険性がなく、圧電セラミックトランスを破壊に至らしめることのなく、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、放電管、特に複数の放電管を発光させることができる小型から大型の液晶表示装置の面状照明装置として適用可能な光源装置を提供する。
【解決手段】１次側交流信号に基づいて２次側交流信号を出力する圧電セラミックトランスと、１次側交流信号を入力する駆動部と、放電管を備える発光部と、インピーダンスマッチング用のバラストコンデンサと、管電流を検出する管電流検出回路を備えるバランサ部とを有し、駆動部は、管電流に応じて制御された発振周波数の基本波を発生する電圧制御発振回路と、基本駆動信号を発生する駆動信号生成回路と、事前に昇圧駆動信号を生成するプレ昇圧回路と、矩形波状昇圧駆動信号を正弦波状１次側交流信号に変換するＬＣフィルタとを有することにより、上記課題を解決する。
【解決手段】１次側交流信号に基づいて２次側交流信号を出力する圧電セラミックトランスと、１次側交流信号を入力する駆動部と、放電管を備える発光部と、インピーダンスマッチング用のバラストコンデンサと、管電流を検出する管電流検出回路を備えるバランサ部とを有し、駆動部は、管電流に応じて制御された発振周波数の基本波を発生する電圧制御発振回路と、基本駆動信号を発生する駆動信号生成回路と、事前に昇圧駆動信号を生成するプレ昇圧回路と、矩形波状昇圧駆動信号を正弦波状１次側交流信号に変換するＬＣフィルタとを有することにより、上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電セラミックトランスを用いる光源装置に係り、詳しくは、圧電セラミックトランスを用い、ハイパワー（高電力）駆動を行っても、圧電セラミックトランスを破壊に至らしめることがなく、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、放電管を発光させることができ、特に、複数の放電管に流れる電流を均一にして複数の放電管を同時に均一に、かつ効率よく、しかも安定して、発光させることができる小型から大型の液晶表示装置の面状照明装置として適用できる光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶テレビやコンピュータの表示装置として用いられる液晶ディスプレイ等のように、自己発光しない装置では、その表示面の裏面側から照明する面状照明装置、いわゆるバックライト装置が用いられている。このような面状照明装置では、面状照明光源として、冷陰極放電管または冷陰極蛍光管（以下、単に冷陰極管という；ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられる場合が多い。そして、従来は、この冷陰極管を点灯させるための冷陰極管用インバータの昇圧トランスとして、巻線トランスが用いられている。
【０００３】
近年、冷陰極管点灯用インバータの昇圧トランスとして、圧電セラミックスを用いた圧電セラミックトランス（以下、単に圧電トランスという）も用いられるようになってきている。これは、圧電トランスは、大電流（ハイパワー）が取れないことや、駆動時の周波数制御が困難であるなどの短所もあるが、巻線トランスに比べて、厚みを薄くできるし、変換効率が高いし、２次側の絶縁が取りやすく構造が簡単になり、昇圧比を高くできるなどの長所が多いことにある。
ところが、圧電トランスが始めて実用化されたのは、モバイルコンピュータなどの小型コンピュータの液晶表示装置のバックライト装置の放電管点灯用圧電インバータとしてであった。このことからも分かるように、従来の圧電トランスは、２〜３Ｗの駆動能力しかないため、小型の冷陰極放電管を１〜２本程度光らせることしかできず、その用途は、特殊な小型コンピュータの液晶表示装置に用いられるバックライト装置の小型の冷陰極放電管を点灯する用途に限られているのが現状である。
【０００４】
ところで、巻線トランスは、２次側、すなわち出力側の負荷、例えば、冷陰極放電管に異常が生じ、２次側が短絡（ショート）などのアブノーマル状態になると、トランスの巻線に大電流が流れ、巻線の温度上昇とともに、巻線の絶縁被覆が溶け、最後には巻線間で短絡（ショート）が発生する結果、巻線などから発煙や発火が生じる可能性がある。
これに対し、圧電トランスも、同様に、２次側に異常が生じ、２次側が開放または短絡などアブノーマルの状態になると熱暴走するが、ついには、割れて、破壊されてしまうので、１次側も２次側も、電流が流れなくなる。このために、たとえ、異常が生じ、熱暴走しても、発煙や発火をもたらす危険性がない、もしくはそのような危険性はまれであり、圧電トランスは、巻線トランスに比べて安全であるという長所がある。
その結果、比較的小型のコンピュータのバックライト装置のインバータとしては、小出力（低電力）の圧電トランスを用いる圧電インバータが急速に用いられるようになってきている。
【０００５】
しかしながら、近年では、液晶表示装置の大画面化が進んでおり、バックライト装置の画面サイズも大きくなってきているため、使用される冷陰極管の長さが長くなり、その本数も多くなってきている。このように、多数本の冷陰極管を使用する場合、冷陰極管のそれぞれの輝度ばらつきは、面光源、すなわち、バックライト装置の面状の光射出面での輝度ムラを発生させるため無視できない。このため、多数本の冷陰極管を使用するバックライト装置では、各々の冷陰極管に流れる管電流をほぼ均一にして、その輝度ばらつきを抑制する必要がある。このため、複数本の冷陰極管を同時に、かつ均一に、安定して点灯するためのインバータが必要となっている。
このため、複数本の冷陰極管を点灯するのに適したインバータおよびこれらを用いる照明装置や面光源システムなどが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１には、インバータによって、近接して配置された冷陰極管が略同位相、略同電圧および略同周波数の駆動電圧により駆動されること、および、冷陰極管の両電極に位相が略１８０°異なる駆動電圧を入力するように制御されること、ならびに、複数本の冷陰極管毎に設けられた圧電トランスにより構成されるインバータによって複数本の冷陰極管が略同駆動周波数で駆動されることにより、リーク電流が低減され、冷陰極管の長寿命化およびインバータの高効率化が可能となり、冷陰極管の輝度の均一化を図ることができるインバータ、これを用いる照明装置、バックライト装置および液晶表示装置が開示されている。
【０００７】
また、特許文献１には、インバータとして、巻線トランスを用いる電磁トランス式インバータが用いられる場合には、冷陰極管に流れ込む電流を制限するためのバラストコンデンサが、非漏洩磁束性巻線昇圧トランスの２次側に冷陰極管と直列に接続されている通常の電磁式インバータ、または、漏洩磁束性巻線昇圧トランスの漏れインダクタンスと巻線トランスの２次側において冷陰極管に並列に接続されたコンデンサとの共振を利用する共振型の電磁式インバータが開示され、さらに、圧電トランスを用い、バラストコンデンサや共振用コンデンサを用いない圧電インバータが開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、昇圧トランスの二次側において２つのコイルを接続し、これら２つのコイルがそれぞれに発生する磁束が対向し、磁束が相殺されるように磁気的に結合された電流の分流トランスを構成し、２つのコイルのそれぞれに放電管を接続し、各放電管に流れる管電流が均衡する放電管用インバータ回路において、分流トランスの均衡に関わるインダクタンスのインバータ回路動作周波数におけるリアクタンスが放電管の負性抵抗を上回るようにすることにより、過剰なリアクタンスの設定を排除し、小型かつ高性能な分流特性を得ることができ、複数の放電管に流れる電流を均衡させて全灯を平均的にかつ均一に点灯させることができる多灯点灯の放電管用インバータ回路およびこれを用いる面光源システムが開示されている。
また、昇圧トランスとして、非漏洩磁束性昇圧トランス、漏洩磁束性昇圧トランスおよび圧電トランスを、インバータとして、特許文献１と同様に、通常の電磁式インバータ、共振型の電磁式インバータおよび圧電インバータを用いることができることが開示されている。
【０００９】
また、特許文献２に開示の複数の冷陰極管を使用する放電管用インバータ回路では、保護手段として、分流トランスの各巻線に対して並列に適宜ダイアックを配置し、不点灯等を含む冷陰極管の異常が発生した場合に、巻線の電流がダイアックの方に流れて巻線を保護することによって分流トランスを保護している。
また、特許文献２に開示のインバータ回路では、冷陰極管に異常が発生した場合に、それを検出するために、分流トランスの各巻線に対して設けられたダイオードを介して各巻線に発生する電圧を一つに束ねて、ツェナー・ダイオードに入力し、異常の発生のために電圧がツェナー・ダイオードＺｄの降伏電圧を超えたときに流れる電流をフォトカプラを用いて検出する異常検出回路を設けることにより、インバータ回路の保護を行っている。
さらに、特許文献２には、その従来の公知技術として、一つの放電管が不点灯になるなどして電流バランサの電流が偏った際の飽和を、分流トランスに新たな巻線を設け、電流バランサに発生する磁束波形の変形を検出することで検出し、インバータ回路の異常検出を行って回路の動作を遮断することを開示している。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１６４１８５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献１および特許文献２は、いずれも巻線トランスを用いる電磁式インバータでは、バラストコンデンサや共振用コンデンサが用いられることを開示するものではあるが、バラストコンデンサや共振用コンデンサが用いない圧電トランスを用いる圧電インバータを開示するものに過ぎない。
また、特許文献１では、基本的に、圧電インバータは、冷陰極管ごとに設けられるものであり、実施形態では、照明装置の表示画面のサイズは、１５インチ程度であり、また、冷陰極管を点灯させるのに必要な入力電力は、１０Ｗ程度であることを開示しているに過ぎない。このため、特許文献１には、表示画面のサイズがさらに大きくなり、多数本の冷陰極管を点灯させるのに必要な入力電力としてさらに高電力が要求される場合に、圧電トランスを用いる圧電インバータにおいて、多数本の冷陰極管を同時、均一かつ安定して点灯させるのに必要となる回路構成および冷陰極管に不点灯等の異常が発生した場合の保護回路については全く考慮されていないという問題があった。
【００１２】
また、特許文献２では、冷陰極管に不点灯等の異常が発生した場合の分流トランスの保護や異常検出およびインバータ回路の保護を開示するものではあるが、インバータ回路および面光源システムの複数の様々な異常に対応したそれぞれに適した異常検出手段や保護手段を備えているわけではないので、インバータ回路の負荷である冷陰極管などの様々な異常時に適切なるシステム保護が行われるわけではないという問題があった。
【００１３】
特に、上述したように、危険度の高い高圧発生部に発煙や発火の危険性のある巻線トランスを用いる電磁式インバータに比べて、安全性の高い圧電トランスを用いる圧電インバータにおいて、圧電トランスを、さらに高電力化していった時に必要となる駆動回路の構成や、高電力化に伴って不可避的に生じる、圧電トランスの負荷、すなわち冷陰極管の異常、例えば、圧電トランスの２次側の開放または短絡などの異常状態における１次側インピーダンスの低下による１次側電流の増加や、その結果としての圧電トランスの熱暴走や破損などの問題は、圧電トランスの駆動が高電力になるに従って大きくなるが、特許文献１および特許文献２では、十分に対処しえていないという問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、ハイパワー（高電力）駆動を行っても、発煙や発火の危険性のない圧電セラミックトランスを破壊に至らしめることがなく、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、放電管を発光させることができ、特に、複数の放電管に流れる電流を均一にして複数の放電管を同時に均一に、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、発光させることができる小型から大型の液晶表示装置の面状照明装置として適用できる、圧電セラミックトランスを用いる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、入力された１次側交流信号に基づいて２次側交流信号を出力する圧電セラミックトランスと、前記圧電セラミックトランスに前記１次側交流信号を入力する駆動部と、前記圧電セラミックトランスの出力側に接続され、前記圧電セラミックトランスの駆動によって発光する放電管を備える発光部と、前記圧電セラミックトランスと前記発光部との間に接続され、前記圧電セラミックトランスの出力インピーダンスと前記発光部の前記放電管の負性抵抗とのマッチング用のバラストコンデンサと、前記発光部の前記放電管に流れる管電流を検出する管電流検出回路を備えるバランサ部とを有し、前記駆動部は、前記バランサ部の前記管電流検出回路によって検出された前記管電流に応じて制御された発振周波数の基本波を発生する電圧制御発振回路と、前記電圧制御発振回路から出力される前記基本波に基づいて前記圧電セラミックトランスを駆動する矩形波状の基本駆動信号を発生する駆動信号生成回路と、前記駆動信号生成回路の出力側に接続され、前記駆動信号生成回路から出力される前記基本駆動信号の電圧を、前記圧電セラミックトランスを駆動するのに要求される前記１次側交流信号の電圧まで事前に昇圧して、矩形波状第２駆動信号を生成するプレ昇圧回路と、前記プレ昇圧回路から出力される前記矩形波状第２駆動信号を正弦波状の前記１次側交流信号に変換するＬＣフィルタとを有することを特徴とする圧電セラミックトランスを用いる光源装置を提供するものである。
【００１６】
ここで、前記駆動部は、さらに、前記駆動信号生成回路による前記基本駆動信号の発生を制限するものである保護回路とを有するのが好ましい。
また、前記保護回路は、前記駆動信号生成回路に流れる電流値が所定電流値を超えた時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものであるのが好ましい。
また、さらに、前記圧電セラミックトランスと前記バラストコンデンサとの間に接続され、前記圧電セラミックトランスの出力側の電圧を監視する電圧監視部を有し、前記保護回路は、前記電圧監視部が、所定の第１電圧値より高い過電圧を検知した時、または、所定の第２電圧値より低い電圧を検知した時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものであるのが好ましい。
また、前記保護回路は、前記管電流検出回路によって検出された前記管電流が所定設定範囲から外れた時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものであるのが好ましい。
【００１７】
また、前記発光部は、前記放電管として、複数の冷陰極放電管を備え、前記管電流検出回路は、発光している前記複数の冷陰極放電管に流れる前記管電流の合計電流を検出するものであるのが好ましい。
また、前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した、複数組の２管直列光源からなり、前記管電流検出回路は、同極性の１対の巻線数の等しいコイルと前記複数組の２管直列光源の前記合計電流を取り出すためのコイルとを１つの第１のコアに巻き付けたものであるのが好ましい。
【００１８】
また、前記バランサ部は、さらに、前記管電流検出回路の直列に接続され、前記発光部の前記複数の冷陰極放電管に流れる各管電流を等しくするようにバランスを取るバランス回路を有するのが好ましい。
また、前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、前記バランス回路は、隣接する２組の２管直列光源それぞれの冷陰極放電管同士の接続部間において、それぞれ極性が逆向きの１対の巻線数の等しいコイルを１つの第２のコアに巻き付けたバランスコイルによって構成されているものであるのが好ましい。
【００１９】
また、前記バランサ部は、さらに、前記管電流検出回路の直列に接続され、前記複数の冷陰極放電管に流れる各管電流の差である電流差を取り出す電流差検出回路を有するのが好ましい。
また、前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、前記電流差検出回路は、逆極性の１対の巻線数の等しいコイルと前記複数組の２管直列光源の電流差を取り出すためのコイルとを第３のコアに巻き付けたものであるのが好ましい。
また、前記保護回路は、前記電流差検出回路によって検出された前記電流差が所定の電流差より大きくなった時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものであるのが好ましい。
また、前記２次側交流信号が、略１８０度位相の異なる２相の交流信号であるのが好ましい。
また、前記光源装置が、面状の光射出面を持つ面状照明装置として機能するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、発煙や発火の危険性のない圧電セラミックトランスを破壊に至らしめることなく、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、駆動、特に、ハイパワー駆動を行うことができ、したがって、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、放電管を発光させることができ、特に、複数の放電管に流れる電流を均一にして複数の放電管を同時に均一に、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、発光させることができる小型から大型の液晶表示装置の面状照明装置として適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る、圧電セラミックトランスを用いる光源装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る、圧電セラミックトランスを用いる光源装置の一実施形態の概略を示すブロック図である。図２は、図１に示す光源装置の駆動部の一実施形態の回路ブロック図である。図３は、図１に示す光源装置の駆動部を除く部分の一実施形態の回路ブロック図である。図４（ａ）は、図１に示す光源装置の実施形態の概略構成を部分的に示す模式的回路ブロック図であり、（ｂ）は、本発明の光源装置の別の実施形態の概略構成を部分的に示す模式的回路ブロック図である。図５は、図１に示す光源装置に用いられる圧電セラミックトランスの一実施形態の模式的斜視図である。
【００２２】
同図に示すように、本発明の光源装置１０は、電源１２と、駆動部１４と、圧電セラミックトランス（以下、単に、圧電トランスという）１６、電圧監視部１７ａおよびバラストコンデンサ部１７ｂを備える圧電セラミックインバータ部（以下、単に、圧電インバータ部という）１７と、放電管、図示例では、４本の冷陰極放電管または冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ；以下、単に冷陰極管という）１８ａを備える発光部１８と、バランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１を備えるバランサ部２２とを有する。
また、駆動部１４は、第１電圧制御発振回路２４および第２電圧制御発振回路２５を備える発振部２６と、駆動信号生成回路２７ａ、プレ昇圧部２７ｂ、ＬＣフィルタ部２７ｃおよび保護回路２８を備える駆動回路３０とを備える。
【００２３】
電源１２は、ＤＣ２４Ｖの直流電圧を出力する直流電源である。この直流電圧ＤＣ２４Ｖは駆動回路１４に供給される。なお、電源１２が出力する直流電圧は、ＤＶ２４Ｖに限定されない。
続いて、駆動部１４は、圧電インバータ部１７の圧電トランス１６を駆動するための駆動信号、すなわち、圧電トランス１６に入力する１次側交流信号を生成するものである。
駆動部１４の発振部２６は、１次側交流信号を生成するための所定周波数のクロック（基本波および長周期波）を発振するものであり、図１および図２に示すように、基本波（約４０ＫＨｚ）を発振する第１電圧制御発振回路２４および長周期のパルス幅変調（ＰＷＭ）波（約１００〜２００Ｈｚ）を発振する第２電圧制御発振回路２５を備える。
【００２４】
ここで、第１電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２４は、バランサ部２２の合計電流検出回路２０から供給される発光部１８の放電管（４本の冷陰極管１８ａ）の管電流の合計電流値に応じて、その発振周波数が変化する初期周波数、例えば、約４０ＫＨｚの基本波を発生する。すなわち、図２に示すように、発振部２６では、バランサ部２２の合計電流検出回路２０から出力される管合計電流は、発振部２６の整流部２４ａを経て直流に変換された後、発振部２６のアナログスイッチ（ＳＷ）回路２４ｂを経由し、発振部２６の積分回路２４ｃを兼ねたコンパレータ２４ｄにて基準電流量を決める電圧値２４ｅと比較され、その差分量の電圧を第１電圧制御発振回路２４に戻して、基本波の周波数をコントロールして、管合計電流が常に一定になるようにしている。ここで、管合計電流が経由するアナログＳＷ２４ｂは、詳細は後述する第２電圧制御発振回路２５の出力によって制御されるもので、第２電圧制御発振回路２５が発生するＰＷＭ波のオフ（ＯＦＦ）期間では正確な比較ができないため、このＰＷＭ波のオン（ＯＮ）期間のみ電流比較するために設けられている。
【００２５】
図示例においては、管合計電流を基本波の周波数で制御する方法を採っているので、第１電圧制御発振回路２４は、例えば、管合計電流が基準電流量よりも少ない場合には基本波の周波数を初期周波数よりも低くする方向に制御し、逆に管合計電流が基準電流量よりも多い場合には基本波の周波数を初期周波数よりも高くする方向に制御する。なお、基準電流量、すなわち、基準電流量を決める電圧値２４ｅは、外部から制御可能であり、必要に応じて可変できる。
この基本波は、同じく駆動部１４の駆動回路３０に供給される。
【００２６】
次に、第２電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２５は、調光を可能とする基本波より長周期のパルス幅変調（ＰＷＭ）波（約１００〜２００Ｈｚ）を発生する。この第２電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２５から出力されるＰＷＭ波は、矩形波であり、直流電圧の値２５ａにより矩形波のオンデューティ（ＯＮ−ＤＵＴＹ）を変えることが可能であり、この直流電圧の値２５ａも、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
このＰＷＭ波も、同じく駆動部１４の駆動回路３０に供給される。
なお、発振部２６、第１電圧制御発振回路２４および第１電圧制御発振回路２５、さらには、整流部２４ａ、アナログＳＷ回路２４ｂおよび積分回路２４ｃなどの具体的な構成は、何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
駆動部１４の発振部２６は、基本的に以上のように構成される。
【００２７】
駆動部１４の駆動回路３０は、電源１２から供給される直流電圧、例えば、ＤＣ２４Ｖと、第１電圧制御発振回路２４から供給される基本波および第２電圧制御発振回路２５から供給されるＰＷＭ波とに基づいて、圧電インバータ部１７の圧電トランス１６を駆動する２相の駆動信号、すなわち、１次側交流信号を生成する。また、圧電トランス１６に入力する１次側の交流信号は、詳細は後述するが、片側を接地（ＧＮＤ）とした単相であっても良い（図４（ｂ）参照）。本実施形態の場合、２相（２種）の駆動信号は、例えば約６５０Ｖｐ−ｐ（ピークツーピーク）、約４０ＫＨｚで、１８０度逆位相の交流信号（正弦波）である。第１電圧制御発振回路２４から供給される基本波の周波数に応じて駆動信号の周波数が変化し、発光部１８の４本の冷陰極管１８ａの管電流、すなわち発光部１８の輝度が、常に同じ一定値に保たれる。
【００２８】
駆動回路３０は、具体的には、図２に示すように、分周用Ｄ型フリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）３０ａ、波形整形部３０ｂおよび保護回路２８を構成するゲート部３０ｃならびに上述した駆動信号生成回路２７ａ、プレ昇圧部２７ｂ、ＬＣフィルタ部２７ｃおよび保護回路２８を備える。なお、Ｄ−ＦＦ３０ａおよび波形整形部３０ｂは、断続波生成部３０ｄを構成する。
駆動回路３０の断続波生成部３０ｄにおいて、Ｄ−ＦＦ３０ａは、第１電圧制御発振回路２４からの基本波を互いに逆位相の２種の基本波（Ｑ出力とＱバー出力と）に分周し、波形整形部３０ｂは、Ｄ−ＦＦ３０ａで分周された２種の基本波と第２電圧制御発振回路２５からのＰＷＭ波とをそれぞれ乗じた互いに逆位相の２種の断続波を生成する。なお、ＰＷＭ波のオンデューティ（ＯＮ−ＤＵＴＹ）が広ければ、断続波生成部３０ｄで生成された断続波のオン（ＯＮ）区間が多くなり、発光部１８の冷陰極管１８ａに流れる平均電流が多くなり、明るくする方向に制御できる。逆に、ＰＷＭ波のＯＮ−ＤＵＴＹが狭ければ、断続波のオン（ＯＮ）区間が少なくなり、発光部１８の冷陰極管１８ａに流れる平均電流が少なくなり、暗くする方向に制御できる。
【００２９】
断続波生成部３０ｄにおいて、これらの２種の基本波とＰＷＭ波との乗算により発生した駆動のための互いに逆位相の２種の断続波は、ゲート部３０ｃのゲート回路を経て、後段の駆動信号生成回路２７ａ（ドライブ回路）へ注入される。ゲート部３０ｃは、後述する保護回路２８からの保護信号を受けて、断続波生成部３０ｄで生成された駆動用断続波の駆動信号生成回路２７ａへの注入を停止するためのものである。すなわち、ゲート部３０ｃのゲート回路は、保護回路２８によって保護をかけるための論理回路であり、圧電トランス１６の２次側の負荷（例えば、ＣＣＦＬ１８ａ）の開放（オープン）や短絡（ショート）などの様々なアブノーマルモードから本システム（圧電インバータ部１７や光源装置１０）を守る。
【００３０】
次に、ゲート部３０ｃを通過した２種の駆動用断続波は、駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａに注入される。駆動信号生成回路２７ａは、図２および図４に示すように、複数のＦＥＴを使ったブリッジ回路からなり、断続波生成部３０ｄからゲート部３０ｃを介して入力された駆動用断続波に基づいて、低インピーダンスの負荷（例えば、ＣＣＦＬ）を十分に駆動できるような互いに逆位相の２種の駆動信号を生成するためのものである。すなわち、上述したように、駆動用断続波は、前段の断続波生成部３０ｄのＤ−ＦＦ３０ａにより位相が１８０度異なる２つの信号に生成された後、各々波形整形部３０ｂの波形整形回路を通過し、駆動信号生成回路２７ａに入る。なお、上述した波形整形部３０ｂの波形整形回路の目的は、駆動信号生成回路２７ａのブリッジ回路の上側のＦＥＴと下側のＦＥＴが同時にオン（ＯＮ）し、貫通電流が流れることを防止するためである。
また、駆動信号生成回路２７ａには、駆動信号生成回路２７ａにおける過電流検出のための出力があり、その出力は、保護回路２８に入り、前述のゲート部３０ｃのゲート回路に向かうが、詳細は後述する。
【００３１】
次に、駆動信号生成回路２７ａで生成された互いに逆位相の２種の駆動信号は、図１、図２および図４（ａ）示すようにそれぞれプリ昇圧部２７ｂに注入される。プリ昇圧部２７ｂは、駆動信号を、圧電インバータ部１７の圧電トランス１６を駆動するのに十分な電圧に昇圧するためのものである。すなわち、各駆動信号は、プリ昇圧部２７ｂにおいて、圧電トランス１６を駆動するのに十分な電圧にするために、例えば４８Ｖｐ−ｐを２６０Ｖｐ−ｐに昇圧される。この部分には巻線型トランスを用いることができるが、この部分において扱う電圧は低圧（商用電源程度のもの）であり、また、昇圧率も高くないため、細い巻き線を使用せずにすむ。よって、このプリ昇圧部２７ｂのトランスにおいて、巻線間ショートが発生することは無く、安全である。
なお、プリ昇圧部２７ｂを設けることによるメリットは、圧電トランス１６の仕様変更等で入力インピーダンスが変化したときでもプリ昇圧部２７ｂのトランスの巻線比の変更で、容易に対応可能であること、および駆動部１４に供給される電源１２の直流電源電圧が変更されても、プリ昇圧部２７ｂのトランスの巻線比の変更で容易に対応可能なことである。
【００３２】
次に、プリ昇圧部２７ｂを経た互いに逆位相の２種の駆動信号は、ＬＣフィルタ部２７ｃへ注入される。プリ昇圧部２７ｂで予め所定の昇圧率で昇圧された駆動信号は、その波形が矩形波となっている。ＬＣフィルタ部２７ｃは、それぞれ直列に接続されるコイル等のインダクターと並列に接続され、他端が接地されるコンデンサ等のキャパシタとから構成される２組のＬＣ（インダクタンス・キャパシタンス）フィルタを有し、その波形が矩形波である駆動信号の波形を正弦波に変換するためのものである。なお、矩形波のまま圧電トランス１６を駆動しようとすると、圧電トランス１６において高次振動が発生して圧電トランス１６での効率が低下してしまうため、ＬＣフィルタ部２７ｃのＬＣフィルタを通して矩形波を正弦波に変換しているのである。
正弦波に変換された互いに逆位相の２種の駆動信号は、ＬＣフィルタ部２７ｃから圧電インバータ部１７の圧電トランス１６に注入される。
【００３３】
ところで、上述した例では、図４（ａ）に示すように、駆動信号生成回路２７ａで生成され、プリ昇圧部２７ｂおよびＬＣフィルタ部２７ｃを通過した互いに略逆位相の２相の駆動信号を、１次側交流信号として圧電トランス１６に入力しているが、本発明ではこれに限定されず、前述の通り、図４（ｂ）に示すように、圧電トランス１６に入力される１次側交流信号を、片側で接地とし、駆動信号生成回路２７ａからプリ昇圧部２７ｂおよびＬＣフィルタ部２７ｃ’を通過した単相の駆動信号としても良い。
ここで、図４（ａ）は、図１に示す光源装置１０の部分的に示すもので、互いに略逆位相の２相の駆動信号を、１次側交流信号として圧電トランス１６に入力する場合の概略構成、具体的には、駆動部１４の駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａ、プリ昇圧部２７ｂおよびＬＣフィルタ部２７ｃの構成、圧電インバータ部１７の圧電トランス１６およびバラストコンデンサ１７ｂの構成、４本のＣＣＦＬ１８ａを備える発光部１８、およびバランス回路１９（合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１は省略）を備えるバランサ部２２を示すものである。
【００３４】
これに対し、図４（ｂ）は、本発明の光源装置の別の実施形態を部分的に示すもので、図４（ａ）に示す光源装置１０において、プリ昇圧部２７ｂ〜圧電トランス１６の入力までの構成が異なる別の実施形態を示すものである。
図４（ｂ）に示す光源装置１１は、駆動信号生成回路２７ａから出力された互いに略逆位相の２相の駆動信号を、プリ昇圧部２７ｂに入力し、プリ昇圧部２７ｂで昇圧された駆動信号を一方の出力のみから取り出し、他方の出力は接地する。次に、プリ昇圧部２７ｂから一方のみから出力される単相の駆動信号は、１組のみのＬＣフィルタを備えるＬＣフィルタ部２７ｃ’に入力される。続いて、入力された単相の駆動信号は、ＬＣフィルタ部２７ｃ’において、矩形波信号から正弦波信号に変換される。この後、正弦波信号に変換された単相の駆動信号は、ＬＣフィルタ部２７ｃ’から圧電トランス１６の一方（片側、図示例では上側）の入力電極に入力される。ここで、圧電トランス１６の他方（片側、図示例では下側）の入力電極は接地される。
【００３５】
また、プリ昇圧部２７ｂは、以下の理由により、ＬＣフィルタ部２７ｃの前段に配置するのが好ましい。
ＬＣフィルタ部２７ｃのＬＣ直列共振回路は、共振周波数付近では合成インピーダンスが非常に小さくなり、大電流が流れる。一方、ＬＣフィルタ部２７ｃのＬおよびＣの両端電圧は、印加電圧よりはるかに大きな電圧が発生する。したがって、ＬＣ共振回路では、印加電圧の２０〜３０倍程度の電圧を容易に発生できる。また、理想的なＬおよびＣの場合は、大電流となっても電力の損失はない。このことを利用して矩形波・正弦波変換と昇圧とを同時に実現できる。よって、ＬＣフィルタ部２７ｃのＬＣ共振回路だけでも、圧電トランス１６を十分に駆動できるが、ＬおよびＣに流れる電流を大きくしなければならないため、Ｌ、Ｃおよびスイッチング回路の電力損失が大きくなり高効率が達成できない。
【００３６】
したがって、高効率にするためには、ＬＣフィルタ部２７ｃのＬＣ共振回路における昇圧は、電力損失が大きくならない範囲にとどめて、プリ昇圧部２７ｂの昇圧コイルを併用して、必要な電圧まで昇圧するほうが回路効率が良い。また、圧電トランス１６の共振特性の高次成分との影響により、ＬＣフィルタ部２７ｃをプリ昇圧部２７ｂの前段に設置した場合、異常振動（高次振動）が発生するため、この課題解決のためには、プリ昇圧部２７ｂは、ＬＣフィルタ部２７ｃの前段に設置するのが良い。
【００３７】
また、図１、図２および図３に示すように、駆動回路３０が備える保護回路２８は、駆動信号生成回路２７ａにおける回路過電流保護、詳細は後述する電圧監視部１７ａで監視されている検知電圧による圧電トランス１６の出力側の過電圧検知（オープン保護）および低電圧検知（ショート保護）、詳細は後述する合計電流検出回路２０からの管合計電流による管電流制御保護および詳細は後述する電流差検出回路２１からの電流差による管電流差保護を行うもので、それぞれの電流や電圧が許容値を超えた場合や許容範囲から外れた場合には、駆動回路３０から駆動信号の出力を停止するように制御するものである。
【００３８】
すなわち、保護回路２８を備えることにより、発光部１８の冷陰極管１８ａ等に何らかの異常（例えば、開放や短絡）が発生した場合に、例えば、圧電トランス１６の１次側のインピーダンスが低下し、圧電トランス１６を流れる電流が増加し、圧電トランス１６の振動が大きくなり、圧電トランス１６の温度が上昇したとしても、電流値や電圧値が許容値を超えた場合や許容範囲から外れた時点で保護回路２８が圧電トランス１６の駆動信号を停止するので、圧電トランス１６の駆動が停止され、電流も流れなくなり、圧電トランス１６の振動も停止するので、圧電トランス１６が熱暴走し、破壊されるのを未然に防止することができる。
なお、保護回路２８の具体的構成および作用や保護回路２８による保護モードの詳細については後述する。
【００３９】
なお、駆動部１４、駆動回路３０、断続波生成部３０ｄ、Ｄ−ＦＦ３０ａ、波形整形部３０ｂ、駆動信号生成回路２７ａ、プレ昇圧部２７ｂ、ＬＣフィルタ部２７ｃまたは２７ｃ’および保護回路２８などの具体的な回路構成は、何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
駆動部１４およびその駆動回路３０は、基本的に以上のように構成される。
【００４０】
次に、駆動部１４の駆動回路３０のＬＣフィルタ部２７ｃにおいて正弦波に変換された駆動信号、例えば、互いに逆位相の２種（２相）の駆動信号（図１、図２、図４（ａ）参照）、または単相の駆動信号（図４（ｂ）参照）が入力される圧電インバータ部１７について説明する。
ここで、圧電インバータ部１７は、図１、および図３に示すように、圧電トランス１６と、電圧監視部１７ａと、バラストコンデンサ部１７ｂとを備える。
まず、圧電トランス１６は、図１に示すように、入力された１次側交流信号に基づいて２次側交流信号を出力するものであるが、本実施形態においては、例えば、本出願人の一人に係る特開２００５−１２９４７５号公報に開示されたハイパワー圧電トランスを用いることができる。なお、その構成および作用は、同公報によって詳細に説明されているので、以下に、簡単に説明する。
【００４１】
圧電トランス１６は、図５に示すように、所定厚さを持つ長方形の平板形状の圧電セラミックス３２と、第１入力電極３４ａ、３４ｂと、第２入力電極３６ａ、３６ｂと、第１出力電極３８と、第２出力電極４０とから構成され、入力される駆動信号を圧電セラミックス３２を、その厚み方向に挟むように、設けられた入力電極対である第１入力電極３４ａ、３４ｂおよび第２入力電極３６ａ、３６ｂに印加し、それから発生する振動を利用して長さ方向に取り付けられた出力電極対である第１および第２出力電極３８および４０から電力として取り出すものである。
【００４２】
圧電セラミックス３２は、所定厚さを持つ長方形の平板形状の圧電セラミックス素子であり、例えば、その長さ方向の寸法Ｌ：８０ｍｍ、幅方向の寸法Ｗ：１８ｍｍ、厚さ方向の寸法ｔ：４ｍｍとすることができる。圧電セラミックス３２は、本実施形態の場合、長さ方向の寸法Ｌと幅方向の寸法Ｗとの比Ｗ／Ｌが０．２前後となるように構成され、長さ方向の２次振動モード（λモード）で振動する。従って、振動の中心周波数を決定するのは長さ方向の寸法Ｌであり、電圧増幅率は、長さ方向の寸法Ｌと厚さ方向の寸法ｔとの比Ｌ／ｔで決定される。なお、本実施形態では、長さ方向の２次振動モード（λモード）を用いているが、本発明はこれには限定されず、幅方向の振動モード、または、厚さ方向の振動モードを用いるようにしても良い。
【００４３】
圧電セラミックス３２は、図５に示すように、長さ方向の一方（図５中左側）の端部から他方（図５中右側）の端部まで、第１領域３２ａ、第２領域３２ｂ、第３領域３２ｃ、第４領域３２ｄおよび第５領域３２ｅに５分割され、それぞれの領域の長さ方向の長さの割合は、約２：２：１：２：２である。第２領域３２ｂおよび第４領域３２ｄは入力電圧（駆動回路３０のＬＣフィルタ部２７ｃから入力される駆動信号）の入力部であり、第１領域３２ａおよび第５領域３２ｅは，出力電圧（高圧信号）の出力部、第３領域３２ｃは剛体部である。
【００４４】
第１入力電極３４ａ、３４ｂ、第２入力電極３６ａ、３６ｂ、第１出力電極３８および第２出力電極４０は焼成銀で形成されている。
第１入力電極３４ａ、３４ｂは、圧電セラミックス３２の第２領域３２ｂの厚さ方向の両面（図５中上下面）に、それぞれ配置されている。第２入力電極３６ａ、３６ｂは、同様に、圧電セラミックス３２の第４領域３２ｄの厚さ方向の両面に、それぞれ配置されている。ここで、第１入力電極３４ａの入力端子４２ａと第２入力電極３６ａの入力端子４４ａとは、互いに接続され、第１入力電極３４ｂの入力端子４２ｂと第２入力電極３６ｂの入力端子４４ｂとは、互いに接続される。
また、第１出力電極３８は、圧電セラミックス３２の長さ方向の一方の端面（図５中左面）に配置され、同様に、第２出力電極４０は、同他方の端面（図５中右面）に配置されている。
【００４５】
また、図５中矢印で示すように、第１領域３２ａは、第２領域３２ｂ側から圧電セラミックス３２の長さ方向の一方の端面側に向かって分極されており、同様に、第５領域３２ｅは、第４領域３２ｄ側から圧電セラミックス３２の長さ方向の他方の端面側に向かって分極されている。また、第２領域３２ｂは、上述したように、圧電セラミックス３２の厚さ方向の下面側から上面側、すなわち、下面の第１入力電極３４ｂ側から、上面の第１入力電極３４ａ側に向かって分極されており、逆に、第４領域３２ｄは、圧電セラミックス３２の厚さ方向の上面側から下面側、すなわち、上面の第２入力電極３６ａ側から、下面の第２入力電極３６ｂ側に向かって分極されている。すなわち、圧電セラミックス３２において、第２領域３２ｂと第４領域３２ｄとは、互いに逆方向に分極されている。なお、第３領域３２ｃは、未分極状態である。
【００４６】
前述の通り、圧電セラミックス３２の第２領域３２ｂおよび第４領域３２ｄの厚さ方向に、それぞれ第１入力電極３４ａ、３４ｂおよび第２入力電極３６ａ、３６ｂという２組の入力電極が取り付けられているが、第２領域３２ｂおよび第４領域３２ｄでは、それぞれ厚さ方向に対する分極の方向が約１８０度異なる。例えば、第２領域３２ｂでは、上面の第１入力電極３４ａ側ではプラス、下面の第１入力電極３４ｂ側ではマイナスになり、第４領域３２ｄでは、上面の第２入力電極３６ａ側ではマイナス、下面の第２入力電極３６ａ側ではプラスに分極するように構成されている。
圧電トランス１６には、駆動部１４の駆動回路３０のＬＣフィルタ部２７ｃから、厚み方向に、すなわち第１入力電極３４ａおよび第２入力電極３６ａと、第１入力電極３４ｂおよび第２入力電極３６ｂとに、入力電圧として、それぞれ１８０度位相が異なる２相の駆動信号（正弦波の交流信号）が入力され、または、その一方に単相の駆動信号が入力され、その他方が接地される。
【００４７】
具体的には、互いに逆位相の２相の駆動信号が入力される場合には、図４（ａ）に示すように、図５中上面側の各入力端子４２ａおよび４４ａが互いに接続された第１入力電極３４ａおよび第２入力電極３６ａには、一方の駆動信号が入力され、図５中下面側の各入力端子４２ｂおよび４４ｂが互いに接続された第１入力電極３４ｂおよび第２入力電極３６ｂには、他方の駆動信号が入力される。
一方、単相の駆動信号が入力される場合には、図４（ｂ）に示すように、図５中上面側の各入力端子４２ａおよび４４ａが互いに接続された第１入力電極３４ａおよび第２入力電極３６ａに、単相の駆動信号が入力され、図５中下面側の各入力端子４２ｂおよび４４ｂが互いに接続された第１入力電極３４ｂおよび第２入力電極３６ｂは、接地される。
【００４８】
入力電圧として、２相または単相の駆動信号が与えられると、逆圧電効果により、圧電セラミックス３２に応力が生じて振動し、第２領域３２ｂおよび第４領域３２ｄは、厚さ方向に機械的歪みを生じる。すると、第１領域３２ａおよび第５領域３２ｅには、圧電効果により、その分極方向に電位差が生じる。その結果、第１出力電極３８および第２出力電極４０からは、駆動信号とほぼ等しい周波数で、駆動信号よりも高い電圧の１８０度位相が異なる２相の高圧信号（正弦波の交流信号）が、各々の出力端子４６および４８を通って同時に出力される。
なお、圧電セラミックス３２の中央部に未分極の第３領域３２ｃが設けられていることにより、この未分極部分が振動しない強固な剛体部として機能し、ハイパワー（高電力）の出力時に発生する捩り方向の振動モードや、蛇行方向の振動モードをより好適に抑制することができる。
【００４９】
本実施形態では、駆動回路３０から入力される駆動信号の、例えば６５０Ｖｐ−ｐの入力電圧が、例えば、約１０倍に昇圧され、６５００Ｖｐ−ｐの出力電圧が得られる。例えば、発光部１８に使用される冷陰極管（ＣＣＦＬ）１８ａが、管長５２７ｍｍ、管外形φ２．６ｍｍ程度であれば、１本当たり電圧１０００〜１２００Ｖｒｍｓで点灯可能であるが、例えば、発光部１８内に冷陰極管１８ａが２本ずつ直列に接続されている場合には、２本分の冷陰極管１８ａを点灯させるために必要な電圧２０００〜２４００Ｖｒｍｓまで昇圧する。
【００５０】
なお、本実施形態では、昇圧用圧電トランス１６として、３０Ｗ級のハイパワー出力が可能な圧電セラミックトランスを使用しているが、これに限定されず、光源装置１０の用途に応じて、例えば、通常の３Ｗ級のローパワー出力の圧電トランスを使用してもよいし、逆に、圧電セラミックス３２の厚みを厚くして、さらには、断面を矩形化し、あるいは、圧電セラミック３２の断面を円形または楕円形化して、さらに、ハイパワー化した圧電トランス用いても良い。要するに、発光部１８が必要とする電圧を出力可能な圧電トランスを使用すればよい。なお、前述したとおり、圧電トランス１６に入力する１次側交流信号は、片側を接地（グランド；ＧＮＤ）とした単相であっても良いのはもちろんである。
【００５１】
圧電トランス１６で昇圧された出力電圧信号は、図１および図３に示すように、圧電トランス１６の出力側に設けられている電圧監視部１７ａに入力される。
電圧監視部１７ａは、圧電トランス１６の出力側に設けられ、発光部１８のＣＣＦＬ１８ａのオープン保護のために、圧電トランス１６の出力側の過電圧を検知し、また、発光部１８のＣＣＦＬ１８ａのショート保護のために、圧電トランス１６の出力側の低電圧を検知するためのものである。すなわち、電圧監視部１７ａは、圧電トランス１６の出力側の過電圧検知部および低電圧検知部としての両方の機能を持つ。このため、電圧監視部１７ａは、図３に示すように、圧電トランス１６から出力される両端の電圧を監視できるように、それぞれを抵抗分圧した後、整流素子で整流し、合成し、さらに、その電流を抵抗で受けて検出用電圧に変換している。すなわち、電圧監視部１７ａは、両方の出力端を図示例では、４つの抵抗で接続し、その中間を接地し、両出力端と接地との間の２つの抵抗の中間から出力を取り出し、整流後、合成し、変換後、検出用電圧を出力している。
電圧監視部１７ａの検出用電圧の出力は、駆動部１４の駆動回路３０の保護回路２８にフィードバックされ、その保護回路セクション７４および保護回路セクション７６に入力される。
【００５２】
電圧監視部１７ａは、発光部１８のＣＣＦＬ１８ａ等の破損により、圧電トランス１６の出力がオープン（ＯＰＥＮ）、あるいは軽負荷になった場合（圧電トランス１６の負荷が無負荷あるいは軽負荷（例えば、複数のＣＣＦＬ１８ａ中の１本が破損した場合等を含む）となった場合）には、通常の出力電圧に比べて高電圧が発生するので、その状態を検知し、保護回路２８にフィードバックし、保護回路２８によって駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａのドライブを停止し、圧電トランス１６からの高電圧出力を停止させ、高電圧出力による危険から使用者等を保護すると共に、発光部１８のＣＣＦＬ１８ａの故障等により、圧電トランス１６の出力がショート（ＳＨＯＲＴ）になった場合（圧電トランス１６の負荷が重負荷または過負荷となった場合）には、通常の出力電圧に比べて低電圧が発生するので、その状態を検知し、保護回路２８にフィードバックし、保護回路２８によって駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａのドライブを停止し、圧電トランス１６からの低電圧出力を停止させ、重負荷または過負荷によって圧電トランス１６の許容電力をオーバーし、破壊に至らしめる危険を保護する。
なお、保護回路２８の具体的構成および作用や保護回路２８による保護モードの詳細については後述する。
【００５３】
次に、図１および図３に示すように、圧電トランス１６から出力され、電圧監視部１７ａを経た２相（２種）の駆動高圧信号は、バラストコンデンサ部１７ｂを介して発光部１８に入力される。
バラストコンデンサ部１７ｂは、圧電トランス１６の出力インピーダンスと発光部１８の冷陰極管１８ａの負性抵抗とのマッチング用のバラストコンデンサを備えるもので、図３に示すように、電圧監視部１７ａの２つの出力にそれぞれ接続される２つのバラストコンデンサを備え、それぞれ電圧監視部１７ａからの２種の駆動信号に作用する。具体的には、圧電トランス１６から出力される一方の高圧信号が、図３中上側のバラストコンデンサを介して発光部１８の上側２本の冷陰極管１８ａに入力され、他方の高圧信号が、下側のバラストコンデンサを介して発光部１８の下側２本の冷陰極管１８ａに入力されている。
【００５４】
従来の３Ｗ級以下のローパワー出力の圧電トランスと冷陰極管との組合せでは、圧電トランスの出力インピーダンスが大きいため、バラストコンデンサを使用せずとも、冷陰極管を駆動できていた。しかし、本発明において好ましく用いられる圧電トランス１６のように、３０Ｗ級のハイパワー出力の圧電トランス１６の場合、その厚さが従来よりも厚いために出力インピーダンスが小さくなり、冷陰極管１８ａの負性抵抗とのバランスがとれずに安定点灯しにくくなる。
これは、負荷側（冷陰極管１８ａ側）の負性抵抗よりも、入力側（圧電トランス１６側）の出力インピーダンスの方が大きくないと、発光部１８の冷陰極管１８ａが安定点灯しないという理由による。すなわち、本実施形態のように、ハイパワー化した圧電トランス１６と冷陰極管１８ａとの組合せにおいては、圧電トランス１６と発光部１８との間にバラストコンデンサ部１７ｂを初めて設けて、圧電トランス１６の出力側と冷陰極管１８ａとの間にバラストコンデンサを介在させることにより、冷陰極管１８ａを初めて安定点灯させることが可能となる。
【００５５】
なお、前述の通り、例えば、３Ｗ級以下のローパワー出力の圧電トランスのように、その出力インピーダンスが大きい圧電トランスを用いる場合には、バラストコンデンサは必ずしも必要ではないが、このような場合にも、本発明を適用することができるのはもちろんであり、圧電トランスの出力側と冷陰極管との間にバラストコンデンサを介在させても良いのはもちろんである。
また、圧電インバータ部１７、圧電トランス１６、電圧監視部１７ａおよびバラストコンデンサ部１７ｂなどの具体的な回路構成は、何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
圧電インバータ部１７は、基本的に以上のように構成される。
【００５６】
次に、圧電インバータ部１７のバラストコンデンサ部１７ｂを経た２相（２種）の駆動高圧信号は、発光部１８の冷陰極管１８ａに入力される。
本実施形態の発光部１８は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）１８ａ、好ましくは、図１、図３および図４に示すように、複数の冷陰極管（ＣＣＦＬ）１８ａを配置したものである。例えば、発光部１８では、４本の冷陰極管１８ａを、図３に示すように結線して、４本同時点灯を可能としている。図示例では、発光部１８は、２本の冷陰極管１８ａを直列に接続した２管直列光源を２組使用して、好ましくは、それぞれ、２系統が交差しないように、一方の２本の冷陰極管１８ａの２管直列光源の周囲を囲むように他方の２管直列光源を並列に配置し、複数同時点灯を可能にしている。すなわち、それぞれの２管直列光源は、２本の冷陰極管１８ａを並列に配置し、その同じ方向の一方の端子（図３および図４中右側の端子）が直列に接続されている。また、２組の２管直列光源は、一方（図３および図４中外側）の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａが、他方（図３中内側）の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａと並列に、その両側を挟むように配置されているのが好ましい。
この場合には、図示例の４本の各冷陰極管１８ａは、その仕様も含め、特に制限されるわけではないが、一例として、例えば、その仕様が、管長５２７ｍｍ、管外形φ２．６ｍｍ、管内径φ２．０ｍｍ、色温度６５００Ｋ前後、Ｎｉ電極、ガス圧７０Ｔｏｒｒ、輝度約３００００ｃｄ／ｍ２であるものを用いることができる。
【００５７】
なお、発光部１８は、４本の冷陰極管１８ａを使用するものに限定されず、４本以上の複数本の冷陰極管１８ａを同時点灯するように構成してもよい。例えば、６本の冷陰極管１８ａを同様に結線して３組の２管直列光源を使用する場合、１組目の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａと並列に、その両側を挟むように、（図中において上下に配置する）２組目の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａを配置し、さらに２組目の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａと並列に、その両側を挟むように３組目の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａを配置する。４組以上の２管直列光源を使用する場合も同様である。
【００５８】
続いて、発光部１８は、図１、図３および図４に示すように、バランサ部２２に接続されている。ここで、図示例のバランサ部２２は、バランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１を備えている。すなわち、図３に示すように、発光部１８の２組の２管直列光源のそれぞれの冷陰極管１８ａの接続部間には、バランス回路１９と、合計電流検出回路２０と、電流差検出回路２１とが直列に挿入され、バランサ部２２を構成している。なお、本発明においては、発光部１８は、直接合計電流検出回路２０に接続されていれば良く、バランサ部２２は、合計電流検出回路２０のみを有していれば良く、バランス回路１９および電流差検出回路２１を有していなくても良いが、好ましくは、これらの２つの回路のいずれか１つまたは両方とも備えているのが良い。例えば、図４に示すように、バランサ部２２は、バランス回路１９のみでも良い。
【００５９】
バランサ部２２のバランス回路１９は、発光部１８のそれぞれの冷陰極管１８ａに流れる管電流（交流電流値）を常にほぼ均一に揃えるものである。バランス回路１９は、図３に示すように、冷陰極管１８ａの冷陰極側において、隣接する２組の２管直列光源それぞれの冷陰極管１８ａ同士の接続部間において、極性の異なるコイルを配置した、すなわち、それぞれ極性（コイルを巻く方向）が逆向きの１対の巻線数の等しいコイルを１つのコアに巻き付けた非常に構成が単純なバランスコイル（カレントトランス）によって構成されている。
ここで、図３に示すバランスコイルにおいて、１対のコイル近傍に示すドット‘・’が同じ側にある場合、その極性が同じであることを表し、違う側にある場合、その極性が逆であることを表す。他の図面においても同様である。
【００６０】
ここで、バランス回路１９の動作原理としては、次のように説明することができる。
バランス回路１９のバランスコイルにおいて、１対のコイル間に電流差が発生すると、両者は互いに逆向きの電圧を発生する。電流の大きい方は電圧を下げる向きに、電流の小さい方は電圧を上げる向きに作用する。その結果、大きい方の電流が小さくなる方向に、かつ、小さい方の電流が大きくなる方向に制御され、両者は、ほぼ一致するところで安定して平衡する。このような動作原理で、図示例の２組の２管直列光源の冷陰極管１８ａの管電流が揃えられる。こうして、図示例の４本の冷陰極管１８ａの各々に流れる交流電流値を常にほぼ均一に揃えることができる。
これにより、それぞれＶ（電圧）−Ｉ（電流）特性が異なる冷陰極管１８ａであっても、４本の冷陰極管１８ａの管電流をほぼ均一に揃えることができ、輝度ばらつきを２〜３％以内と大幅に低減することができ、また、輝度ばらつきをなくすことができる。
【００６１】
本実施形態の光源装置１０では、バランス回路１９によって、２組の２管直列光源のそれぞれの冷陰極管１８ａの管電流のバランスをとりつつ、４本の冷陰極管１８ａの同時点灯を実現している。前出の特許文献２に開示の多灯点灯技術では、複数の冷陰極管の管電流をバランスさせるために、各段分岐点に各々のバランサ（分流トランス）を挿入しているため、分流トランスを冷陰極管の高圧部に設置せざるを得なかった。このため、リーケージ等の影響を受けやすく、また、効率低下を招いていた。また、他に各冷陰極管各々にバラストコンデンサを挿入するといった方法もあるが、バラストコンデンサで分圧される分の電圧ロスが大きく、効率低下を招いていた。
【００６２】
これに対し、本実施形態のバランス回路１９では、上記構成によって、電流バランスをとりつつ、同時に多灯点灯を実現するが、２組の２管直列光源それぞれの冷陰極管１８ａの接続部間において、すなわち、各組の２管直列光源の逆相駆動される中点同士においてバランスコイルを挿入することから、したがって、低圧部にバランスコイルを挿入することになるので、リーケージ等の影響を受けにくく、効率低下しないという特徴がある。
なお、２組以上の複数組の２管直列光源を使用する場合には、バランスコイルを多段接続することも可能である。
【００６３】
続いて、合計電流検出回路２０は、発光部１８に配置されているの冷陰極管に１８ａに流れる管電流を検出する本発明の管電流検出回路であって、図１および図３に示す例においては、バランス回路１９に直列接続され、複数本（４本）の冷陰極管１８ａに流れる管電流の合計電流、すなわち、２組の２管直列光源の合計電流を出力（ピックアップ）するものである。合計電流検出回路２０は、図３では概念的に示しているが、本実施形態の場合、リング状のコアに、３つのコイルを巻きつけたトロイダル型コイルが用いられている。２つのコイルは、お互いに同相となるよう巻きつけてある１対のコイル、すなわち、２系統の２管直列光源に各々直列に接続されたバランス回路１９の一対のコイルに各々直列に接続された同極性の１対の巻線数の等しいコイルであって、２系統の２管直列光源に流れ、バランス回路１９に流れる管電流の合計電流を算出（ピックアップ）する。もう一つのコイルは、その合計電流を取り出す（出力する）ためのコイルである。
【００６４】
図１および図３に示すように、合計電流検出回路２０から出力される合計電流は、前述の駆動部１４の発振部２６の第１電圧制御発振回路２４にフィードバックされる。フィードバックされた合計電流が供給された場合の発振部２６の第１電圧制御発振回路２４の動作は前述の通りである。
また、発光部１８の冷陰極管１８ａの異常時（過電流防止等）に備え、図１および図３に示すように、合計電流検出回路２０から出力される合計電流は、前述の駆動部１４の駆動回路３０内の保護回路２８にもフィードバックされる。フィードバックされた合計電流が供給された場合の保護回路２８の動作および作用や、保護回路２８の具体的構成および保護回路２８による保護モードの詳細については後述する。
なお、本実施形態では、２組の２管直列光源の合計電流を求めているが、例えば、１つのコアに、３組の２管直列光源それぞれの冷陰極管１８ａの接続部に接続された同極性の巻線数の同じコイルを巻き付けることによって、３組の２管直列光源の合計電流を求めることも可能である。同様にして、４組以上の２管直流光源の合計電流を求めることもできる。
【００６５】
また、電流差検出回路２１は、図１および図３に示すように、発光部１８の複数（４本）の冷陰極管に１８ａに流れる管電流の差分電流、すなわち、図３に示す例では、２組の２管直列光源の電流差（差分電流）をコイルによってピックアップし、出力するものである。電流差検出回路２１は、図３に示すように、合計電流検出回路２０の１対のコイルに各々直列に接続された逆極性の、１対の巻線数の等しいコイルをコアに巻き付け、すなわち、コアを通して巻き付けた極性の異なるコイルを２組の２管直列光源の直列接続部間に配置し、さらに、同じコアにもう１つの電流差を取り出すためのコイルを巻き付け、検出用コイルを設けたものである。
【００６６】
電流差検出回路２１から出力される電流差は、前述の駆動部１４の駆動回路３０内の保護回路２８にフィードバックされる。
発光部１８の冷陰極管１８ａ等に異常が発生した場合、例えば、図３に示す２組の２管直列光源のうちの１組の２管直列光源の１本の冷陰極管１８ａに異常が発生し、電流過多となった場合でも、前述のバランス回路１９により、２組の２管直列光源の管電流をほぼ均一に揃えようと働く。このように、２組の２管直列光源の管電流が揃えられた結果、合計電流が多くなれば、合計電流検出回路２０によって異常が検知される。しかし、バランス回路１９により、２組の２管直列光源の管電流が、通常時ほど、揃えられなかった場合に、合計電流が、設定されている基準値（電流量）から大きく外れない場合がある。その場合には、これで異常を検出することはできない。従って、各組の２管直列光源の管電流のそれぞれを監視する手段が必要となる。
【００６７】
一般的には、絶縁を確保するために、フォトカプラ等でそれぞれの電流を駆動部１４の駆動回路３０内の保護回路２８にフィードバックする方法が考えられる。このため、本実施形態では、巻線型の電流差検出回路２１を設け、２組の２管直列光源それぞれの冷陰極管１８ａの接続部間の電流差を検出することを可能にしている。この電流差は、保護回路２８に供給され、保護回路２８において異常を検知することが可能となり、異常が検出されると、保護回路２８によって駆動回路３０から駆動信号の出力が停止される。
またさらに、合計電流と電流差という相対的な情報をもとに、多数本の冷陰極管１８ａに流れている電流の絶対量を特定し、各冷陰極管１８ａの異常の有無を判定しても良い。この２つの情報の合成から、各冷陰極管１８ａの状態を判定する部分は、オペアンプと、ウインドコンパレータを組み合わせた回路を保護回路２８内に入れれば良く、異常が検出された場合には、駆動信号の出力を停止する。
なお、従来の合計電流検出回路では、冷陰極管１本づつにカレントトランスを挿入し、そのトランス出力をオペアンプ（ＯＰ−ＡＭＰ）等の回路で合計していたため、回路規模が大きくなり、小型化が困難であったが、上述したように、本実施形態の合計電流検出回路２０では、２本直列接続した冷陰極管の中点に同相とした巻き線を、同じコアに巻いたカレントトランスを挿入することにより、巻き線自身で合計を出せるため、回路規模を小さくすることができる。また、本実施形態の電流差保護回路２１では、カレントトランスを逆相にすることにより、巻き線自身で差を検出することが可能にしている。
【００６８】
なお、上記バランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１は、図３に示す回路構成には限定されず、同様の機能を果たす別のどのような構成の回路でも実現可能である。また、図１および図３においては、バランス回路１９、合計電流検出回路２０、電流差検出回路２１の順に直列に接続されているが、その配置順序は、何ら限定されない。また、図示例のバランサ部２２では、上記の３つのバランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１をそれぞれ設けているが、本発明はこれに限定されず、これらの３つの回路をまとめて１つのバランサ部（バランサ回路）として構成しても良いし、同様の機能を実現できるのであれば、いかなる他の構成の各種の回路を採用することも可能である。
【００６９】
続いて、図１、図２および図３を参照して、保護回路２８について詳細に説明する。
本実施形態では、負荷（冷陰極管１８ａ等）が、異常（アブノーマル）状態となったことを検知して、駆動部１４内の駆動回路３０のゲート部３０ｃの保護ゲートを制御するため、様々な保護をかけるための保護手段を設けている。それらの詳細について説明する。
上述したように、本実施形態において、保護回路２８が行う保護は、駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａ（ドライブ段）での回路過電流保護、圧電トランス１６の出力側の過電圧検知（オープン保護）、圧電トランス１６の出力側の低電圧検知（ショート保護）、合計電流検出回路２０からの管合計電流による管電流制御保護および電流差検出回路２１からの電流差による管電流差保護の５つの保護である。
【００７０】
そもそも、本発明では、危険率や危険度の高い高圧発生部に発煙や発火の危険性のある巻線トランスを使用せず、圧電トランス１６を用いているので、安全性が高いのは前述のとおりである。しかしながら、圧電インバータに対する負荷（冷陰極管１８ａ等）の異常時に、自らのシステムを停止できるような保護も併せて、より安全性の高いものとしている。
なお、発光部１８の冷陰極管１８ａにおいて、想定しうる異常（アブノーマルモード）としては、異常発熱による近接導体とのショート（過電流）、破損による不灯（オープン）、ガス等の消耗で管電圧や点灯開始電圧の上昇（不灯やオープン）等がある。したがって、本実施形態のシステムとして求められるのは、過電流保護、オープン（ＯＰＥＮ）検出（電流検出）、開放保護である。
【００７１】
ここで、図２にしめすように、保護回路２８は、上述した５つの保護を行うために、駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａ（ドライブ段）での回路過電流保護を行うための保護回路セクション７２と、圧電トランス１６の出力側の過電圧検知によるオープン保護を行うための保護回路セクション７４と、圧電トランス１６の出力側の低電圧検知によるショート保護を行うための保護回路セクション７６と、合計電流検出回路２０からの管合計電流による管電流制御保護を行うための保護回路セクション７８と、電流差検出回路２１からの電流差による管電流差保護を行うための保護回路セクション８０とを有する。
【００７２】
まず、保護回路セクション７２は、駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａでの回路過電流保護を行うためのもので、圧電トランス１６を駆動している駆動信号生成回路２７ａのＦＥＴ構成によるドライブ段での電流の監視を行っている。発光部１８の冷陰極管１８ａがアブノーマル状態に入り、ショートとなった時には、圧電トランス１６の負荷が増えて破壊に至る。また、駆動信号生成回路２７ａ（ドライブ段）へもダメージを与える。保護回路セクション７２は、この異常状態に入ったときに機能する。
駆動信号生成回路２７ａは、図２に示すように、複数のＦＥＴによりブリッジ回路を構成されており、このＦＥＴ構成の設置（ＧＮＤ）リターン側に電流検出用の抵抗７２ａが挿入されており、扱う電流を電圧に変換している。扱う電流が多くなった場合には抵抗７２ａの両端の電圧が大きく上昇する。この抵抗端は、コンパレータ７２ｂにつながっており、コンパレータ７２ｂで基準電圧７２ｃと比較される。コンパレータ７２ｂでは、設定したドライブ段電流と、実際のドライブ電流を比較し、設定より大きいと検知された場合には、異常とされ、比較結果を保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかけ、設定より大きくなければ保護が不要な正常信号ロウ（Ｌ）として出力とし、保護をかけない。また、基準電流量を決める基準電圧７２ｃの電圧値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
【００７３】
コンパレータ７２ｂの出力は、時定数をもったタイマ回路７２ｄにつながっている。このタイマ回路７２ｄは、突入電流などの瞬間的な過電流に反応しないようにするため、約１０ｍｓｅｃの無反応期間を持たせている。タイマ回路７２ｄは、駆動部１４の駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、タイマ回路７２ｄを通過した信号としては、異常時には保護信号（Ｈ）がゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオフさせ、断続波生成部３０ｄの波形整形部３０ｂから駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号（断続波）の伝送を停止させる。こうして、本システムはシャットダウンされる。
一方、正常時にはタイマ回路７２ｄから正常信号（Ｌ）がゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、断続波生成部３０ｄから駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号（断続波）を伝送させる。
【００７４】
次に、保護回路セクション７４は、圧電トランス１６の出力側の過電圧検知でのオープン保護を行うためのもので、電圧監視部１７ａによって圧電トランス１６の出力側の過電圧を検知している。発光部１８の冷陰極管１８ａがオープンとなる異常状態になった時に、圧電トランス１６の負荷が軽くなり、圧電トランス１６は、通常の出力電圧より高い電圧を出力する。その高電圧が回路内あるいは金属近接物にリークすると、使用者に危険を及ぼす。この異常状態に入った時に、保護回路セクション７４は機能する。
前述したように、圧電トランス１６の出力側に設けられている電圧監視部１７ａは、圧電トランス１６から出力される両端の電圧を監視し、検出用電圧を出力している。圧電インバータ部１７の圧電トランス１６圧電インバータの出力電圧が大きくなった場合には、電圧監視部１７ａの抵抗端の検出用電圧が大きく上昇する。この電圧監視部１７ａの抵抗端は、コンパレータ７４ａに接続されており、このコンパレータ７４ａは、電圧監視部１７ａの抵抗端の検出用電圧を基準電圧７４ｂと比較する。すなわち、保護回路セクション７４では、設定された圧電トランス１６の出力側電圧（基準電圧７４ｂで表される）と、実際の圧電トランス１６の出力側電圧（電圧監視部１７ａの検出用電圧）とを比較し、設定値より大きいと検知された場合に、異常とされ、比較結果を保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかける。また、基準電流量を決める基準電圧７４ｂの電圧値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
【００７５】
コンパレータ７４ａの出力は、駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、コンパレータ７４ａの出力信号は、ゲート部３０ｃ内のゲート回路に入力され、異常時には、入力された保護信号（Ｈ）がゲート回路をオフさせ、断続波生成部３０ｄから駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号（断続波）の伝送を停止させる。こうして、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の入力が遮断され、本システムはシャットダウンされる。
なお、保護回路セクション７４では、実際の圧電トランス１６の出力側電圧が設定値より大きくなければ、コンパレータ７４ａから保護が不要な正常信号ロウ（Ｌ）が出力され、その後、ゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、駆動信号生成回路２７ａに駆動信号を入力させる。
【００７６】
次に、保護回路セクション７６は、圧電トランス１６の出力側の低電圧検知でのショート保護を行うためのもので、電圧監視部１７ａによって圧電トランス１６の出力側の低電圧を検知している。発光部１８の冷陰極管１８ａがショートとなる異常状態になった時に、圧電トランス１６の負荷が重くなるとともに、その出力電圧は通常時より低い電圧となる。このままの状態が続くと、負荷が重くなったのが原因して圧電トランス１６の許容電力を超過（オーバー）し、ついには破壊に至る。この異常状態に入った時に、保護回路セクション７６は機能する。
保護回路セクション７６も、保護回路セクション７４と同様に、圧電トランス１６の出力側における電圧監視部１７ａの検出用電圧を利用するものであるので、電圧監視部１７ａの検知出力端は、コンパレータ７６ａに接続されており、このコンパレータ７６ａは、電圧監視部１７ａの検知出力端の検出用電圧を基準電圧７６ｂと比較する。すなわち、保護回路セクション７６では、設定された圧電トランス１６の出力側電圧（基準電圧７６ｂで表される）と、実際の圧電トランス１６の出力側電圧（電圧監視部１７ａの検出用電圧）とを比較し、設定値より小さいと検知された場合に、異常とされ、比較結果を保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかける。なお、基準電流量を決める基準電圧７６ｂの電圧値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
【００７７】
コンパレータ７６ｂの出力は、タイマ回路７６ｃを介して駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、コンパレータ７６ｂの出力信号は、タイマ回路７６ｃ経由してゲート部３０ｃ内のゲート回路に入力される。保護回路セクション７６においても、保護回路セクション７４と同様に、異常時には、入力された保護信号（Ｈ）がゲート回路をオフさせ、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の伝送を停止させる。こうして、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の入力が遮断され、本システムはシャットダウンされる。
なお、このタイマ回路７６ｃは、第２電圧制御発振回路２５の出力（ＰＷＭ波）によって制御される。したがって、タイマ回路７６ｃには、低周波でＰＷＭ制御している最中の、オン期間での基準電圧との比較結果のみ通過させる機能と、システム起動時における突入電流等の瞬間的な過電流には反応しないようにするために、無反応期間を持たせるための機能がある。この理由は、ＰＷＭ波のオフ期間では、圧電トランス１６にかけられている駆動信号もオフであり、このオフ期間の圧電トランス１６の出力を検出してしまうと、正常状態にあるにもかかわらず、異常状態として判断されてしまうからである。また、システム起動時における突入電流等の瞬間的な過電流には反応しないようにするため、管電流制御が安定するまでの間、例えば、約１００ｍｓｅｃ無反応とする期間を持たせるためである。
なお、保護回路セクション７６も、保護回路セクション７４と同様に、実際の圧電トランス１６の出力側電圧が設定値より小さくなければ、コンパレータ７６ａから正常信号ロウ（Ｌ）が出力され、タイマ回路７６ｃを経由してゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、駆動信号生成回路２７ａに駆動信号を入力させる。
【００７８】
続いて、保護回路セクション７８は、合計電流検出回路２０からの管合計電流による管電流制御保護を行うためのもので、合計電流検出回路２０の検出結果である管合計電流の状態を検知している。
本実施形態では、バランサ部２２内の合計電流検出回路２０と、駆動部１４の発振部２６内の第１電圧制御発振回路２４において管電流が一定となるように定常的に制御がかけられているが、発光部１８内の冷陰極管１８ａが異常状態（オープンまたはショート）に入った場合、バランサ部２２のバランス回路１９が、冷陰極管１８ａに流れる電流のバランスを取ろうとする結果、通常時よりも電流値が極端に大きくなったり小さくなったりする場合もある。この異常状態を検知した時に、保護回路セクション７８は機能する。なお、この保護回路セクション７８の機能が無い場合、第１電圧制御発振回路２４を極端に変化させて、出力される周波数が大幅に低くしたり高くしたりされてしまうため、圧電トランス１６への負担が大きく、圧電トランス１６が破壊に至るケースもあるので、これはその防止にもなっている。
【００７９】
本実施形態の保護回路セクション７８においては、合計電流検出回路２０から、発信部２６の管電流フィードバック制御側の整流部２４ａに入力され、次いで、そのアナログＳＷ回路２４ｂを経由し、積分回路２４ｃを兼ねたコンパレータ２４ｄから出力される管合計電流値（出力信号）を、ウインドコンパレータ７８ａに入力し、設定された管電流値と実際の管電流値を比較し、設定範囲より外れたものと検知された場合に、異常とされ、比較結果を、保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかける。ここで、ウインドコンパレータ７８ａは、設定した２つの電圧範囲内にあるかどうかを比較するコンパレータである。なお、基準管電流範囲量を決める電圧範囲値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
次に、このウインドコンパレータ７８ａの出力は、タイマ回路７８ｂを介して駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、ウインドコンパレータ７８ａの出力信号は、タイマ回路７８ｂを経由してゲート部３０ｃ内のゲート回路に入力される。保護回路セクション７８においても、保護回路セクション７６と同様に、異常時には、入力された保護信号（Ｈ）がゲート回路をオフさせ、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の伝送を停止させる。こうして、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の入力が遮断され、本システムはシャットダウンされる。
【００８０】
なお、このタイマ回路７８ｂも、保護回路セクション７６のタイマ回路７６ｃと全く同様に、第２電圧制御発振回路２５の出力（ＰＷＭ波）によって制御され、ＰＷＭ制御中の、オン期間での基準電圧との比較結果のみ通過させる機能と、システム起動時の無反応期間を持たせるための機能とを備える。その理由も、保護回路セクション７６のタイマ回路７６ｃの場合と全く同様であるが、保護回路セクション７８のタイマ回路７８ｂでは、システム起動時の無反応期間を約１ｓｅｃとしている点で異なる。
なお、保護回路セクション７８においても、実際の管電流値が設定範囲から外れていなければ、保護回路セクション７６と同様に、ウインドコンパレータ７８ａから正常信号ロウ（Ｌ）が出力され、タイマ回路７８ｂを経由してゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、駆動信号生成回路２７ａに駆動信号を入力させる。
【００８１】
また、保護回路セクション８０は、電流差検出回路２１からの電流差による管電流差保護を行うためのもので、本実施形態では、電流差検出回路２１によって、２組の２管直列光源（２本直列接続された冷陰極管）の、それぞれに流れる管電流の各々の組の差を検出し、各組の管電流をそれぞれ監視している。
発光部１８の冷陰極管１８ａ等に異常が発生した場合、例えば２組の２本直列に接続された冷陰極管１８ａの内の１組の２本の冷陰極管１８ａの内の１本に異常があり、電流過多となった場合でも、前述したバランス回路１９により２組の２管直列光源の管電流を均等に揃えようと働く。また、このように、２組の２管直列光源の管電流が揃えられた結果、合計電流が多くなれば、合計電流検出回路２０によって異常が検知される。しかし、バランス回路１９により、２組の２管直列光源の管電流が、通常時ほど、揃えられなかった場合に、合計電流が設定されている基準値（電流量）から大きく外れない場合がある。その場合には、これで異常を検出することはできない。したがって、２組の２管直列光源の各組の管電流をそれぞれ監視する手段が必要となる。
本実施形態では、フォトカプラの代わりに巻線型の電流差検知回路２１を設けて、２組の直列接続された２本の冷陰極管の接続部間の電流差を検出することを可能とし、駆動部１４の駆動回路３０内の保護回路２８に、その情報を伝え、異常を検知することを可能としている。
【００８２】
保護回路セクション８０では、電流差検知回路２１のコイルによってピックアップされた管電流の差分信号は、整流部８０ａにおいて整流され、直流に変換された後、基準電圧と比較するコンパレータ８０ｂに入る。このコンパレータ８０ｂにおいて基準電圧８０ｃによって設定された電流差より大きいと判断された場合には、異常とされ、比較結果を、保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかける。なお、基準電流量を決める基準電圧８０ｃの電圧値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
コンパレータ８０ｂの出力は、タイマ回路８０ｄを介して駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、コンパレータ８０ｂの出力信号は、タイマ回路８０ｃを経由してゲート部３０ｃ内のゲート回路に入力される。保護回路セクション８０においても、保護回路セクション７８と同様に、異常時には、入力された保護信号（Ｈ）がゲート回路をオフさせ、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の伝送を停止させる。こうして、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の入力が遮断され、本システムはシャットダウンされる。
【００８３】
なお、このタイマ回路８０ｃは、システム起動時の突入電流などの過電流に反応しないようにするため、システム起動後の約１ｓｅｃの無反応期間を持たせている。
なお、保護回路セクション８０においても、実際の管電流の差分信号が設定電流差より大きくなければ、保護回路セクション７８と同様に、コンパレータ８０ｂから正常信号ロウ（Ｌ）が出力され、タイマ回路８０ｃを経由してゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、駆動信号生成回路２７ａに駆動信号を入力させる。
【００８４】
次に、バランサ部およびこれに対応する保護回路の保護モードについて説明する。
図６は、バランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１をまとめて１つのバランサ回路として構成した別の実施形態を示す。
図６に示すバランサ部６０においては、図６中左側の２管直列光源の冷陰極管１８ａの接続部間には２つの同極性のコイルが直列に接続されている。それぞれのコイルはコアに巻き付けられ、それぞれ同極性の巻線数の等しいコイルが同じコアに巻き付けられて、それぞれカレントトランス６２、６４が構成されている。同様に、右側の２管直列光源の冷陰極管１８ａの接続部間にも２つの同極性のコイルが直列に接続されている。それぞれのコイルはコアに巻き付けられ、それぞれ同極性の巻線数の等しいコイルが同じコアに巻き付けられて、それぞれカレントトランス６６、６８が構成されている。
【００８５】
上側の左右２つのカレントトランス６２、６６を構成する内側の２つのコイルは、その一方の端子（図６中下側の端子）が互いに接続され、他方の端子（図６中上側の端子）は、それぞれ「差」と記載されている部分に接続されている。一方、下側の左右２つのカレントトランス６４、６８を構成する内側の２つのコイルは、右側のコイルの一方の端子（図６中下側の端子）と左側のコイルの他方の端子（図６中上側の端子）が互いに接続され、右側のコイルの他方の端子（図６中上側の端子）と左側のコイルの一方の端子（図６中下側の端子）は、それぞれ「和」と記載されている部分に接続されている。
図６中右側の２管直列光源と左側の２管直列光源とは、各々のカレントトランス６２、６４、６６、６８を介して互いに接続されることによって、左右両方の２管直列光源に流れる管電流はほぼ均一となるように制御される。つまり、図３に示すバランス回路１９と同様の機能が実現されている。
【００８６】
また、図６中下側の左右のカレントトランス６４、６８を構成する内側の２つのコイルの端子は互いに交差するように接続されているので、下側の「和」と記載されている部分からは、インピーダンス素子を介して、図３に示す合計電流検出回路２０から出力される合計電流と等しい合計電流を取り出すことができる。つまり、図３に示す合計電流検出回路２０と同様の機能が実現されている。
一方、上側の左右のカレントトランス６２、６６を構成する内側の２つのコイルの端子は互いに交差しないように接続されているので、上側の「差」と記載されている部分からは、同じくインピーダンス素子を介して、図３に示す電流差検出回路２１から出力される電流差と等しい電流差を取り出すことができる。つまり、図３に示す電流差検出回路２１と同様の機能が実現されている。
【００８７】
次に、図６に示すバランサ部６０に対応する保護回路２８の保護回路セクション７８および８０の保護モードについて説明する。
具体的には、バランサ部６０の(和)と(差)に流れる電流をインピーダンス素子で受け、その結果を、電流差検出の場合は、保護回路セクション８０において、整流部８０ａ、コンパレータ８０ｂ、タイマ回路８０ｃおよびゲート部３０ｃのゲート回路を経由するルートで管電流差保護回路セクションを形成し、合計電流検出の場合は 保護回路セクション７８において、整流部２４ａ、アナログスイッチ回路２４ｂおよび積分回路２４ｃを兼ねたコンパレータ２４ｄを経由した後、一方は、発振部２６の第１電圧制御発振回路２４へ行き、電流量を一定に機能させ、もう一方は ウインドコンパレータ７８ａ、タイマ回路７８ｂおよびゲート部３０ｃのゲート回路へ向かい、保護回路２８を機能させる。
【００８８】
なお、保護回路２８およびこれを構成する保護回路セクション７２、７４、７６、７８および８０、バランサ部２２および６０などの具体的な回路構成は、何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
なお、本実施形態の保護回路２８および本発明の光源装置１０は、基本的に以上のように構成される。
【００８９】
また、上記各実施形態は、本発明の光源装置の一例を示すものであり、本発明は、上記構成に限定されない。また、本発明の光源装置は、例えば、図１〜図６に示す各構成要素以外の各種の構成要素を含んでいてもよい。また、本発明の光源装置は、液晶テレビやコンピュータの表示装置として用いられる液晶ディスプレイなどのバックライト装置として好適に利用可能であるが、これに限らず、各種の光源装置としても利用可能である。
【００９０】
以上、本発明の光源装置について種々の実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る、圧電セラミックトランスを用いる光源装置の一実施形態の概略を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光源装置の駆動部の一実施形態の回路ブロック図である。
【図３】図１に示す光源装置の駆動部を除く部分の一実施形態の回路ブロック図である。
【図４】（ａ）は、図１に示す光源装置の構成の概略を部分的に示す模式的回路ブロック図であり、（ｂ）は、本発明の光源装置の別の実施形態の構成の概略を部分的に示す模式的回路ブロック図である。
【図５】図１に示す光源装置に用いられる圧電セラミックトランスの一実施形態の模式的斜視図である。
【図６】図１に示す光源装置に用いられるバランサ部の別の実施形態の模式的回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１１ 光源装置
１２ 電源
１４ 駆動部
１６ 圧電セラミックトランス（圧電トランス）
１７ 圧電セラミックインバータ部（圧電インバータ部）
１７ａ 電圧監視部
１７ｂ バラストコンデンサ部
１８ 発光部
１８ａ 冷陰極放電管、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ；冷陰極管）
１９ バランス回路
２０ 合計電流検出回路
２１ 電流差検出回路
２２ バランサ部
２４ 第１電圧制御発振回路
２４ａ 整流部
２４ｂ アナログＳＷ回路
２４ｃ積分回路
２５ 第２電圧制御発振回路
２６ 発振部
２７ａ 駆動信号生成回路
２７ｂ プレ昇圧部
２７ｃ，２７ｃ’ ＬＣフィルタ部
２８ 保護回路
３０ 駆動回路
３０ａ 分周用Ｄ型フリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）
３０ｂ 波形整形部
３０ｃ ゲート部
３０ｄ 断続波生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電セラミックトランスを用いる光源装置に係り、詳しくは、圧電セラミックトランスを用い、ハイパワー（高電力）駆動を行っても、圧電セラミックトランスを破壊に至らしめることがなく、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、放電管を発光させることができ、特に、複数の放電管に流れる電流を均一にして複数の放電管を同時に均一に、かつ効率よく、しかも安定して、発光させることができる小型から大型の液晶表示装置の面状照明装置として適用できる光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶テレビやコンピュータの表示装置として用いられる液晶ディスプレイ等のように、自己発光しない装置では、その表示面の裏面側から照明する面状照明装置、いわゆるバックライト装置が用いられている。このような面状照明装置では、面状照明光源として、冷陰極放電管または冷陰極蛍光管（以下、単に冷陰極管という；ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられる場合が多い。そして、従来は、この冷陰極管を点灯させるための冷陰極管用インバータの昇圧トランスとして、巻線トランスが用いられている。
【０００３】
近年、冷陰極管点灯用インバータの昇圧トランスとして、圧電セラミックスを用いた圧電セラミックトランス（以下、単に圧電トランスという）も用いられるようになってきている。これは、圧電トランスは、大電流（ハイパワー）が取れないことや、駆動時の周波数制御が困難であるなどの短所もあるが、巻線トランスに比べて、厚みを薄くできるし、変換効率が高いし、２次側の絶縁が取りやすく構造が簡単になり、昇圧比を高くできるなどの長所が多いことにある。
ところが、圧電トランスが始めて実用化されたのは、モバイルコンピュータなどの小型コンピュータの液晶表示装置のバックライト装置の放電管点灯用圧電インバータとしてであった。このことからも分かるように、従来の圧電トランスは、２〜３Ｗの駆動能力しかないため、小型の冷陰極放電管を１〜２本程度光らせることしかできず、その用途は、特殊な小型コンピュータの液晶表示装置に用いられるバックライト装置の小型の冷陰極放電管を点灯する用途に限られているのが現状である。
【０００４】
ところで、巻線トランスは、２次側、すなわち出力側の負荷、例えば、冷陰極放電管に異常が生じ、２次側が短絡（ショート）などのアブノーマル状態になると、トランスの巻線に大電流が流れ、巻線の温度上昇とともに、巻線の絶縁被覆が溶け、最後には巻線間で短絡（ショート）が発生する結果、巻線などから発煙や発火が生じる可能性がある。
これに対し、圧電トランスも、同様に、２次側に異常が生じ、２次側が開放または短絡などアブノーマルの状態になると熱暴走するが、ついには、割れて、破壊されてしまうので、１次側も２次側も、電流が流れなくなる。このために、たとえ、異常が生じ、熱暴走しても、発煙や発火をもたらす危険性がない、もしくはそのような危険性はまれであり、圧電トランスは、巻線トランスに比べて安全であるという長所がある。
その結果、比較的小型のコンピュータのバックライト装置のインバータとしては、小出力（低電力）の圧電トランスを用いる圧電インバータが急速に用いられるようになってきている。
【０００５】
しかしながら、近年では、液晶表示装置の大画面化が進んでおり、バックライト装置の画面サイズも大きくなってきているため、使用される冷陰極管の長さが長くなり、その本数も多くなってきている。このように、多数本の冷陰極管を使用する場合、冷陰極管のそれぞれの輝度ばらつきは、面光源、すなわち、バックライト装置の面状の光射出面での輝度ムラを発生させるため無視できない。このため、多数本の冷陰極管を使用するバックライト装置では、各々の冷陰極管に流れる管電流をほぼ均一にして、その輝度ばらつきを抑制する必要がある。このため、複数本の冷陰極管を同時に、かつ均一に、安定して点灯するためのインバータが必要となっている。
このため、複数本の冷陰極管を点灯するのに適したインバータおよびこれらを用いる照明装置や面光源システムなどが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１には、インバータによって、近接して配置された冷陰極管が略同位相、略同電圧および略同周波数の駆動電圧により駆動されること、および、冷陰極管の両電極に位相が略１８０°異なる駆動電圧を入力するように制御されること、ならびに、複数本の冷陰極管毎に設けられた圧電トランスにより構成されるインバータによって複数本の冷陰極管が略同駆動周波数で駆動されることにより、リーク電流が低減され、冷陰極管の長寿命化およびインバータの高効率化が可能となり、冷陰極管の輝度の均一化を図ることができるインバータ、これを用いる照明装置、バックライト装置および液晶表示装置が開示されている。
【０００７】
また、特許文献１には、インバータとして、巻線トランスを用いる電磁トランス式インバータが用いられる場合には、冷陰極管に流れ込む電流を制限するためのバラストコンデンサが、非漏洩磁束性巻線昇圧トランスの２次側に冷陰極管と直列に接続されている通常の電磁式インバータ、または、漏洩磁束性巻線昇圧トランスの漏れインダクタンスと巻線トランスの２次側において冷陰極管に並列に接続されたコンデンサとの共振を利用する共振型の電磁式インバータが開示され、さらに、圧電トランスを用い、バラストコンデンサや共振用コンデンサを用いない圧電インバータが開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、昇圧トランスの二次側において２つのコイルを接続し、これら２つのコイルがそれぞれに発生する磁束が対向し、磁束が相殺されるように磁気的に結合された電流の分流トランスを構成し、２つのコイルのそれぞれに放電管を接続し、各放電管に流れる管電流が均衡する放電管用インバータ回路において、分流トランスの均衡に関わるインダクタンスのインバータ回路動作周波数におけるリアクタンスが放電管の負性抵抗を上回るようにすることにより、過剰なリアクタンスの設定を排除し、小型かつ高性能な分流特性を得ることができ、複数の放電管に流れる電流を均衡させて全灯を平均的にかつ均一に点灯させることができる多灯点灯の放電管用インバータ回路およびこれを用いる面光源システムが開示されている。
また、昇圧トランスとして、非漏洩磁束性昇圧トランス、漏洩磁束性昇圧トランスおよび圧電トランスを、インバータとして、特許文献１と同様に、通常の電磁式インバータ、共振型の電磁式インバータおよび圧電インバータを用いることができることが開示されている。
【０００９】
また、特許文献２に開示の複数の冷陰極管を使用する放電管用インバータ回路では、保護手段として、分流トランスの各巻線に対して並列に適宜ダイアックを配置し、不点灯等を含む冷陰極管の異常が発生した場合に、巻線の電流がダイアックの方に流れて巻線を保護することによって分流トランスを保護している。
また、特許文献２に開示のインバータ回路では、冷陰極管に異常が発生した場合に、それを検出するために、分流トランスの各巻線に対して設けられたダイオードを介して各巻線に発生する電圧を一つに束ねて、ツェナー・ダイオードに入力し、異常の発生のために電圧がツェナー・ダイオードＺｄの降伏電圧を超えたときに流れる電流をフォトカプラを用いて検出する異常検出回路を設けることにより、インバータ回路の保護を行っている。
さらに、特許文献２には、その従来の公知技術として、一つの放電管が不点灯になるなどして電流バランサの電流が偏った際の飽和を、分流トランスに新たな巻線を設け、電流バランサに発生する磁束波形の変形を検出することで検出し、インバータ回路の異常検出を行って回路の動作を遮断することを開示している。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１６４１８５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献１および特許文献２は、いずれも巻線トランスを用いる電磁式インバータでは、バラストコンデンサや共振用コンデンサが用いられることを開示するものではあるが、バラストコンデンサや共振用コンデンサが用いない圧電トランスを用いる圧電インバータを開示するものに過ぎない。
また、特許文献１では、基本的に、圧電インバータは、冷陰極管ごとに設けられるものであり、実施形態では、照明装置の表示画面のサイズは、１５インチ程度であり、また、冷陰極管を点灯させるのに必要な入力電力は、１０Ｗ程度であることを開示しているに過ぎない。このため、特許文献１には、表示画面のサイズがさらに大きくなり、多数本の冷陰極管を点灯させるのに必要な入力電力としてさらに高電力が要求される場合に、圧電トランスを用いる圧電インバータにおいて、多数本の冷陰極管を同時、均一かつ安定して点灯させるのに必要となる回路構成および冷陰極管に不点灯等の異常が発生した場合の保護回路については全く考慮されていないという問題があった。
【００１２】
また、特許文献２では、冷陰極管に不点灯等の異常が発生した場合の分流トランスの保護や異常検出およびインバータ回路の保護を開示するものではあるが、インバータ回路および面光源システムの複数の様々な異常に対応したそれぞれに適した異常検出手段や保護手段を備えているわけではないので、インバータ回路の負荷である冷陰極管などの様々な異常時に適切なるシステム保護が行われるわけではないという問題があった。
【００１３】
特に、上述したように、危険度の高い高圧発生部に発煙や発火の危険性のある巻線トランスを用いる電磁式インバータに比べて、安全性の高い圧電トランスを用いる圧電インバータにおいて、圧電トランスを、さらに高電力化していった時に必要となる駆動回路の構成や、高電力化に伴って不可避的に生じる、圧電トランスの負荷、すなわち冷陰極管の異常、例えば、圧電トランスの２次側の開放または短絡などの異常状態における１次側インピーダンスの低下による１次側電流の増加や、その結果としての圧電トランスの熱暴走や破損などの問題は、圧電トランスの駆動が高電力になるに従って大きくなるが、特許文献１および特許文献２では、十分に対処しえていないという問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、ハイパワー（高電力）駆動を行っても、発煙や発火の危険性のない圧電セラミックトランスを破壊に至らしめることがなく、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、放電管を発光させることができ、特に、複数の放電管に流れる電流を均一にして複数の放電管を同時に均一に、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、発光させることができる小型から大型の液晶表示装置の面状照明装置として適用できる、圧電セラミックトランスを用いる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、入力された１次側交流信号に基づいて２次側交流信号を出力する圧電セラミックトランスと、前記圧電セラミックトランスに前記１次側交流信号を入力する駆動部と、前記圧電セラミックトランスの出力側に接続され、前記圧電セラミックトランスの駆動によって発光する放電管を備える発光部と、前記圧電セラミックトランスと前記発光部との間に接続され、前記圧電セラミックトランスの出力インピーダンスと前記発光部の前記放電管の負性抵抗とのマッチング用のバラストコンデンサと、前記発光部の前記放電管に流れる管電流を検出する管電流検出回路を備えるバランサ部とを有し、前記駆動部は、前記バランサ部の前記管電流検出回路によって検出された前記管電流に応じて制御された発振周波数の基本波を発生する電圧制御発振回路と、前記電圧制御発振回路から出力される前記基本波に基づいて前記圧電セラミックトランスを駆動する矩形波状の基本駆動信号を発生する駆動信号生成回路と、前記駆動信号生成回路の出力側に接続され、前記駆動信号生成回路から出力される前記基本駆動信号の電圧を、前記圧電セラミックトランスを駆動するのに要求される前記１次側交流信号の電圧まで事前に昇圧して、矩形波状第２駆動信号を生成するプレ昇圧回路と、前記プレ昇圧回路から出力される前記矩形波状第２駆動信号を正弦波状の前記１次側交流信号に変換するＬＣフィルタとを有することを特徴とする圧電セラミックトランスを用いる光源装置を提供するものである。
【００１６】
ここで、前記駆動部は、さらに、前記駆動信号生成回路による前記基本駆動信号の発生を制限するものである保護回路とを有するのが好ましい。
また、前記保護回路は、前記駆動信号生成回路に流れる電流値が所定電流値を超えた時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものであるのが好ましい。
また、さらに、前記圧電セラミックトランスと前記バラストコンデンサとの間に接続され、前記圧電セラミックトランスの出力側の電圧を監視する電圧監視部を有し、前記保護回路は、前記電圧監視部が、所定の第１電圧値より高い過電圧を検知した時、または、所定の第２電圧値より低い電圧を検知した時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものであるのが好ましい。
また、前記保護回路は、前記管電流検出回路によって検出された前記管電流が所定設定範囲から外れた時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものであるのが好ましい。
【００１７】
また、前記発光部は、前記放電管として、複数の冷陰極放電管を備え、前記管電流検出回路は、発光している前記複数の冷陰極放電管に流れる前記管電流の合計電流を検出するものであるのが好ましい。
また、前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した、複数組の２管直列光源からなり、前記管電流検出回路は、同極性の１対の巻線数の等しいコイルと前記複数組の２管直列光源の前記合計電流を取り出すためのコイルとを１つの第１のコアに巻き付けたものであるのが好ましい。
【００１８】
また、前記バランサ部は、さらに、前記管電流検出回路の直列に接続され、前記発光部の前記複数の冷陰極放電管に流れる各管電流を等しくするようにバランスを取るバランス回路を有するのが好ましい。
また、前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、前記バランス回路は、隣接する２組の２管直列光源それぞれの冷陰極放電管同士の接続部間において、それぞれ極性が逆向きの１対の巻線数の等しいコイルを１つの第２のコアに巻き付けたバランスコイルによって構成されているものであるのが好ましい。
【００１９】
また、前記バランサ部は、さらに、前記管電流検出回路の直列に接続され、前記複数の冷陰極放電管に流れる各管電流の差である電流差を取り出す電流差検出回路を有するのが好ましい。
また、前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、前記電流差検出回路は、逆極性の１対の巻線数の等しいコイルと前記複数組の２管直列光源の電流差を取り出すためのコイルとを第３のコアに巻き付けたものであるのが好ましい。
また、前記保護回路は、前記電流差検出回路によって検出された前記電流差が所定の電流差より大きくなった時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものであるのが好ましい。
また、前記２次側交流信号が、略１８０度位相の異なる２相の交流信号であるのが好ましい。
また、前記光源装置が、面状の光射出面を持つ面状照明装置として機能するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、発煙や発火の危険性のない圧電セラミックトランスを破壊に至らしめることなく、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、駆動、特に、ハイパワー駆動を行うことができ、したがって、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、放電管を発光させることができ、特に、複数の放電管に流れる電流を均一にして複数の放電管を同時に均一に、安全に、かつ効率よく、しかも安定して、発光させることができる小型から大型の液晶表示装置の面状照明装置として適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る、圧電セラミックトランスを用いる光源装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る、圧電セラミックトランスを用いる光源装置の一実施形態の概略を示すブロック図である。図２は、図１に示す光源装置の駆動部の一実施形態の回路ブロック図である。図３は、図１に示す光源装置の駆動部を除く部分の一実施形態の回路ブロック図である。図４（ａ）は、図１に示す光源装置の実施形態の概略構成を部分的に示す模式的回路ブロック図であり、（ｂ）は、本発明の光源装置の別の実施形態の概略構成を部分的に示す模式的回路ブロック図である。図５は、図１に示す光源装置に用いられる圧電セラミックトランスの一実施形態の模式的斜視図である。
【００２２】
同図に示すように、本発明の光源装置１０は、電源１２と、駆動部１４と、圧電セラミックトランス（以下、単に、圧電トランスという）１６、電圧監視部１７ａおよびバラストコンデンサ部１７ｂを備える圧電セラミックインバータ部（以下、単に、圧電インバータ部という）１７と、放電管、図示例では、４本の冷陰極放電管または冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ；以下、単に冷陰極管という）１８ａを備える発光部１８と、バランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１を備えるバランサ部２２とを有する。
また、駆動部１４は、第１電圧制御発振回路２４および第２電圧制御発振回路２５を備える発振部２６と、駆動信号生成回路２７ａ、プレ昇圧部２７ｂ、ＬＣフィルタ部２７ｃおよび保護回路２８を備える駆動回路３０とを備える。
【００２３】
電源１２は、ＤＣ２４Ｖの直流電圧を出力する直流電源である。この直流電圧ＤＣ２４Ｖは駆動回路１４に供給される。なお、電源１２が出力する直流電圧は、ＤＶ２４Ｖに限定されない。
続いて、駆動部１４は、圧電インバータ部１７の圧電トランス１６を駆動するための駆動信号、すなわち、圧電トランス１６に入力する１次側交流信号を生成するものである。
駆動部１４の発振部２６は、１次側交流信号を生成するための所定周波数のクロック（基本波および長周期波）を発振するものであり、図１および図２に示すように、基本波（約４０ＫＨｚ）を発振する第１電圧制御発振回路２４および長周期のパルス幅変調（ＰＷＭ）波（約１００〜２００Ｈｚ）を発振する第２電圧制御発振回路２５を備える。
【００２４】
ここで、第１電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２４は、バランサ部２２の合計電流検出回路２０から供給される発光部１８の放電管（４本の冷陰極管１８ａ）の管電流の合計電流値に応じて、その発振周波数が変化する初期周波数、例えば、約４０ＫＨｚの基本波を発生する。すなわち、図２に示すように、発振部２６では、バランサ部２２の合計電流検出回路２０から出力される管合計電流は、発振部２６の整流部２４ａを経て直流に変換された後、発振部２６のアナログスイッチ（ＳＷ）回路２４ｂを経由し、発振部２６の積分回路２４ｃを兼ねたコンパレータ２４ｄにて基準電流量を決める電圧値２４ｅと比較され、その差分量の電圧を第１電圧制御発振回路２４に戻して、基本波の周波数をコントロールして、管合計電流が常に一定になるようにしている。ここで、管合計電流が経由するアナログＳＷ２４ｂは、詳細は後述する第２電圧制御発振回路２５の出力によって制御されるもので、第２電圧制御発振回路２５が発生するＰＷＭ波のオフ（ＯＦＦ）期間では正確な比較ができないため、このＰＷＭ波のオン（ＯＮ）期間のみ電流比較するために設けられている。
【００２５】
図示例においては、管合計電流を基本波の周波数で制御する方法を採っているので、第１電圧制御発振回路２４は、例えば、管合計電流が基準電流量よりも少ない場合には基本波の周波数を初期周波数よりも低くする方向に制御し、逆に管合計電流が基準電流量よりも多い場合には基本波の周波数を初期周波数よりも高くする方向に制御する。なお、基準電流量、すなわち、基準電流量を決める電圧値２４ｅは、外部から制御可能であり、必要に応じて可変できる。
この基本波は、同じく駆動部１４の駆動回路３０に供給される。
【００２６】
次に、第２電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２５は、調光を可能とする基本波より長周期のパルス幅変調（ＰＷＭ）波（約１００〜２００Ｈｚ）を発生する。この第２電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２５から出力されるＰＷＭ波は、矩形波であり、直流電圧の値２５ａにより矩形波のオンデューティ（ＯＮ−ＤＵＴＹ）を変えることが可能であり、この直流電圧の値２５ａも、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
このＰＷＭ波も、同じく駆動部１４の駆動回路３０に供給される。
なお、発振部２６、第１電圧制御発振回路２４および第１電圧制御発振回路２５、さらには、整流部２４ａ、アナログＳＷ回路２４ｂおよび積分回路２４ｃなどの具体的な構成は、何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
駆動部１４の発振部２６は、基本的に以上のように構成される。
【００２７】
駆動部１４の駆動回路３０は、電源１２から供給される直流電圧、例えば、ＤＣ２４Ｖと、第１電圧制御発振回路２４から供給される基本波および第２電圧制御発振回路２５から供給されるＰＷＭ波とに基づいて、圧電インバータ部１７の圧電トランス１６を駆動する２相の駆動信号、すなわち、１次側交流信号を生成する。また、圧電トランス１６に入力する１次側の交流信号は、詳細は後述するが、片側を接地（ＧＮＤ）とした単相であっても良い（図４（ｂ）参照）。本実施形態の場合、２相（２種）の駆動信号は、例えば約６５０Ｖｐ−ｐ（ピークツーピーク）、約４０ＫＨｚで、１８０度逆位相の交流信号（正弦波）である。第１電圧制御発振回路２４から供給される基本波の周波数に応じて駆動信号の周波数が変化し、発光部１８の４本の冷陰極管１８ａの管電流、すなわち発光部１８の輝度が、常に同じ一定値に保たれる。
【００２８】
駆動回路３０は、具体的には、図２に示すように、分周用Ｄ型フリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）３０ａ、波形整形部３０ｂおよび保護回路２８を構成するゲート部３０ｃならびに上述した駆動信号生成回路２７ａ、プレ昇圧部２７ｂ、ＬＣフィルタ部２７ｃおよび保護回路２８を備える。なお、Ｄ−ＦＦ３０ａおよび波形整形部３０ｂは、断続波生成部３０ｄを構成する。
駆動回路３０の断続波生成部３０ｄにおいて、Ｄ−ＦＦ３０ａは、第１電圧制御発振回路２４からの基本波を互いに逆位相の２種の基本波（Ｑ出力とＱバー出力と）に分周し、波形整形部３０ｂは、Ｄ−ＦＦ３０ａで分周された２種の基本波と第２電圧制御発振回路２５からのＰＷＭ波とをそれぞれ乗じた互いに逆位相の２種の断続波を生成する。なお、ＰＷＭ波のオンデューティ（ＯＮ−ＤＵＴＹ）が広ければ、断続波生成部３０ｄで生成された断続波のオン（ＯＮ）区間が多くなり、発光部１８の冷陰極管１８ａに流れる平均電流が多くなり、明るくする方向に制御できる。逆に、ＰＷＭ波のＯＮ−ＤＵＴＹが狭ければ、断続波のオン（ＯＮ）区間が少なくなり、発光部１８の冷陰極管１８ａに流れる平均電流が少なくなり、暗くする方向に制御できる。
【００２９】
断続波生成部３０ｄにおいて、これらの２種の基本波とＰＷＭ波との乗算により発生した駆動のための互いに逆位相の２種の断続波は、ゲート部３０ｃのゲート回路を経て、後段の駆動信号生成回路２７ａ（ドライブ回路）へ注入される。ゲート部３０ｃは、後述する保護回路２８からの保護信号を受けて、断続波生成部３０ｄで生成された駆動用断続波の駆動信号生成回路２７ａへの注入を停止するためのものである。すなわち、ゲート部３０ｃのゲート回路は、保護回路２８によって保護をかけるための論理回路であり、圧電トランス１６の２次側の負荷（例えば、ＣＣＦＬ１８ａ）の開放（オープン）や短絡（ショート）などの様々なアブノーマルモードから本システム（圧電インバータ部１７や光源装置１０）を守る。
【００３０】
次に、ゲート部３０ｃを通過した２種の駆動用断続波は、駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａに注入される。駆動信号生成回路２７ａは、図２および図４に示すように、複数のＦＥＴを使ったブリッジ回路からなり、断続波生成部３０ｄからゲート部３０ｃを介して入力された駆動用断続波に基づいて、低インピーダンスの負荷（例えば、ＣＣＦＬ）を十分に駆動できるような互いに逆位相の２種の駆動信号を生成するためのものである。すなわち、上述したように、駆動用断続波は、前段の断続波生成部３０ｄのＤ−ＦＦ３０ａにより位相が１８０度異なる２つの信号に生成された後、各々波形整形部３０ｂの波形整形回路を通過し、駆動信号生成回路２７ａに入る。なお、上述した波形整形部３０ｂの波形整形回路の目的は、駆動信号生成回路２７ａのブリッジ回路の上側のＦＥＴと下側のＦＥＴが同時にオン（ＯＮ）し、貫通電流が流れることを防止するためである。
また、駆動信号生成回路２７ａには、駆動信号生成回路２７ａにおける過電流検出のための出力があり、その出力は、保護回路２８に入り、前述のゲート部３０ｃのゲート回路に向かうが、詳細は後述する。
【００３１】
次に、駆動信号生成回路２７ａで生成された互いに逆位相の２種の駆動信号は、図１、図２および図４（ａ）示すようにそれぞれプリ昇圧部２７ｂに注入される。プリ昇圧部２７ｂは、駆動信号を、圧電インバータ部１７の圧電トランス１６を駆動するのに十分な電圧に昇圧するためのものである。すなわち、各駆動信号は、プリ昇圧部２７ｂにおいて、圧電トランス１６を駆動するのに十分な電圧にするために、例えば４８Ｖｐ−ｐを２６０Ｖｐ−ｐに昇圧される。この部分には巻線型トランスを用いることができるが、この部分において扱う電圧は低圧（商用電源程度のもの）であり、また、昇圧率も高くないため、細い巻き線を使用せずにすむ。よって、このプリ昇圧部２７ｂのトランスにおいて、巻線間ショートが発生することは無く、安全である。
なお、プリ昇圧部２７ｂを設けることによるメリットは、圧電トランス１６の仕様変更等で入力インピーダンスが変化したときでもプリ昇圧部２７ｂのトランスの巻線比の変更で、容易に対応可能であること、および駆動部１４に供給される電源１２の直流電源電圧が変更されても、プリ昇圧部２７ｂのトランスの巻線比の変更で容易に対応可能なことである。
【００３２】
次に、プリ昇圧部２７ｂを経た互いに逆位相の２種の駆動信号は、ＬＣフィルタ部２７ｃへ注入される。プリ昇圧部２７ｂで予め所定の昇圧率で昇圧された駆動信号は、その波形が矩形波となっている。ＬＣフィルタ部２７ｃは、それぞれ直列に接続されるコイル等のインダクターと並列に接続され、他端が接地されるコンデンサ等のキャパシタとから構成される２組のＬＣ（インダクタンス・キャパシタンス）フィルタを有し、その波形が矩形波である駆動信号の波形を正弦波に変換するためのものである。なお、矩形波のまま圧電トランス１６を駆動しようとすると、圧電トランス１６において高次振動が発生して圧電トランス１６での効率が低下してしまうため、ＬＣフィルタ部２７ｃのＬＣフィルタを通して矩形波を正弦波に変換しているのである。
正弦波に変換された互いに逆位相の２種の駆動信号は、ＬＣフィルタ部２７ｃから圧電インバータ部１７の圧電トランス１６に注入される。
【００３３】
ところで、上述した例では、図４（ａ）に示すように、駆動信号生成回路２７ａで生成され、プリ昇圧部２７ｂおよびＬＣフィルタ部２７ｃを通過した互いに略逆位相の２相の駆動信号を、１次側交流信号として圧電トランス１６に入力しているが、本発明ではこれに限定されず、前述の通り、図４（ｂ）に示すように、圧電トランス１６に入力される１次側交流信号を、片側で接地とし、駆動信号生成回路２７ａからプリ昇圧部２７ｂおよびＬＣフィルタ部２７ｃ’を通過した単相の駆動信号としても良い。
ここで、図４（ａ）は、図１に示す光源装置１０の部分的に示すもので、互いに略逆位相の２相の駆動信号を、１次側交流信号として圧電トランス１６に入力する場合の概略構成、具体的には、駆動部１４の駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａ、プリ昇圧部２７ｂおよびＬＣフィルタ部２７ｃの構成、圧電インバータ部１７の圧電トランス１６およびバラストコンデンサ１７ｂの構成、４本のＣＣＦＬ１８ａを備える発光部１８、およびバランス回路１９（合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１は省略）を備えるバランサ部２２を示すものである。
【００３４】
これに対し、図４（ｂ）は、本発明の光源装置の別の実施形態を部分的に示すもので、図４（ａ）に示す光源装置１０において、プリ昇圧部２７ｂ〜圧電トランス１６の入力までの構成が異なる別の実施形態を示すものである。
図４（ｂ）に示す光源装置１１は、駆動信号生成回路２７ａから出力された互いに略逆位相の２相の駆動信号を、プリ昇圧部２７ｂに入力し、プリ昇圧部２７ｂで昇圧された駆動信号を一方の出力のみから取り出し、他方の出力は接地する。次に、プリ昇圧部２７ｂから一方のみから出力される単相の駆動信号は、１組のみのＬＣフィルタを備えるＬＣフィルタ部２７ｃ’に入力される。続いて、入力された単相の駆動信号は、ＬＣフィルタ部２７ｃ’において、矩形波信号から正弦波信号に変換される。この後、正弦波信号に変換された単相の駆動信号は、ＬＣフィルタ部２７ｃ’から圧電トランス１６の一方（片側、図示例では上側）の入力電極に入力される。ここで、圧電トランス１６の他方（片側、図示例では下側）の入力電極は接地される。
【００３５】
また、プリ昇圧部２７ｂは、以下の理由により、ＬＣフィルタ部２７ｃの前段に配置するのが好ましい。
ＬＣフィルタ部２７ｃのＬＣ直列共振回路は、共振周波数付近では合成インピーダンスが非常に小さくなり、大電流が流れる。一方、ＬＣフィルタ部２７ｃのＬおよびＣの両端電圧は、印加電圧よりはるかに大きな電圧が発生する。したがって、ＬＣ共振回路では、印加電圧の２０〜３０倍程度の電圧を容易に発生できる。また、理想的なＬおよびＣの場合は、大電流となっても電力の損失はない。このことを利用して矩形波・正弦波変換と昇圧とを同時に実現できる。よって、ＬＣフィルタ部２７ｃのＬＣ共振回路だけでも、圧電トランス１６を十分に駆動できるが、ＬおよびＣに流れる電流を大きくしなければならないため、Ｌ、Ｃおよびスイッチング回路の電力損失が大きくなり高効率が達成できない。
【００３６】
したがって、高効率にするためには、ＬＣフィルタ部２７ｃのＬＣ共振回路における昇圧は、電力損失が大きくならない範囲にとどめて、プリ昇圧部２７ｂの昇圧コイルを併用して、必要な電圧まで昇圧するほうが回路効率が良い。また、圧電トランス１６の共振特性の高次成分との影響により、ＬＣフィルタ部２７ｃをプリ昇圧部２７ｂの前段に設置した場合、異常振動（高次振動）が発生するため、この課題解決のためには、プリ昇圧部２７ｂは、ＬＣフィルタ部２７ｃの前段に設置するのが良い。
【００３７】
また、図１、図２および図３に示すように、駆動回路３０が備える保護回路２８は、駆動信号生成回路２７ａにおける回路過電流保護、詳細は後述する電圧監視部１７ａで監視されている検知電圧による圧電トランス１６の出力側の過電圧検知（オープン保護）および低電圧検知（ショート保護）、詳細は後述する合計電流検出回路２０からの管合計電流による管電流制御保護および詳細は後述する電流差検出回路２１からの電流差による管電流差保護を行うもので、それぞれの電流や電圧が許容値を超えた場合や許容範囲から外れた場合には、駆動回路３０から駆動信号の出力を停止するように制御するものである。
【００３８】
すなわち、保護回路２８を備えることにより、発光部１８の冷陰極管１８ａ等に何らかの異常（例えば、開放や短絡）が発生した場合に、例えば、圧電トランス１６の１次側のインピーダンスが低下し、圧電トランス１６を流れる電流が増加し、圧電トランス１６の振動が大きくなり、圧電トランス１６の温度が上昇したとしても、電流値や電圧値が許容値を超えた場合や許容範囲から外れた時点で保護回路２８が圧電トランス１６の駆動信号を停止するので、圧電トランス１６の駆動が停止され、電流も流れなくなり、圧電トランス１６の振動も停止するので、圧電トランス１６が熱暴走し、破壊されるのを未然に防止することができる。
なお、保護回路２８の具体的構成および作用や保護回路２８による保護モードの詳細については後述する。
【００３９】
なお、駆動部１４、駆動回路３０、断続波生成部３０ｄ、Ｄ−ＦＦ３０ａ、波形整形部３０ｂ、駆動信号生成回路２７ａ、プレ昇圧部２７ｂ、ＬＣフィルタ部２７ｃまたは２７ｃ’および保護回路２８などの具体的な回路構成は、何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
駆動部１４およびその駆動回路３０は、基本的に以上のように構成される。
【００４０】
次に、駆動部１４の駆動回路３０のＬＣフィルタ部２７ｃにおいて正弦波に変換された駆動信号、例えば、互いに逆位相の２種（２相）の駆動信号（図１、図２、図４（ａ）参照）、または単相の駆動信号（図４（ｂ）参照）が入力される圧電インバータ部１７について説明する。
ここで、圧電インバータ部１７は、図１、および図３に示すように、圧電トランス１６と、電圧監視部１７ａと、バラストコンデンサ部１７ｂとを備える。
まず、圧電トランス１６は、図１に示すように、入力された１次側交流信号に基づいて２次側交流信号を出力するものであるが、本実施形態においては、例えば、本出願人の一人に係る特開２００５−１２９４７５号公報に開示されたハイパワー圧電トランスを用いることができる。なお、その構成および作用は、同公報によって詳細に説明されているので、以下に、簡単に説明する。
【００４１】
圧電トランス１６は、図５に示すように、所定厚さを持つ長方形の平板形状の圧電セラミックス３２と、第１入力電極３４ａ、３４ｂと、第２入力電極３６ａ、３６ｂと、第１出力電極３８と、第２出力電極４０とから構成され、入力される駆動信号を圧電セラミックス３２を、その厚み方向に挟むように、設けられた入力電極対である第１入力電極３４ａ、３４ｂおよび第２入力電極３６ａ、３６ｂに印加し、それから発生する振動を利用して長さ方向に取り付けられた出力電極対である第１および第２出力電極３８および４０から電力として取り出すものである。
【００４２】
圧電セラミックス３２は、所定厚さを持つ長方形の平板形状の圧電セラミックス素子であり、例えば、その長さ方向の寸法Ｌ：８０ｍｍ、幅方向の寸法Ｗ：１８ｍｍ、厚さ方向の寸法ｔ：４ｍｍとすることができる。圧電セラミックス３２は、本実施形態の場合、長さ方向の寸法Ｌと幅方向の寸法Ｗとの比Ｗ／Ｌが０．２前後となるように構成され、長さ方向の２次振動モード（λモード）で振動する。従って、振動の中心周波数を決定するのは長さ方向の寸法Ｌであり、電圧増幅率は、長さ方向の寸法Ｌと厚さ方向の寸法ｔとの比Ｌ／ｔで決定される。なお、本実施形態では、長さ方向の２次振動モード（λモード）を用いているが、本発明はこれには限定されず、幅方向の振動モード、または、厚さ方向の振動モードを用いるようにしても良い。
【００４３】
圧電セラミックス３２は、図５に示すように、長さ方向の一方（図５中左側）の端部から他方（図５中右側）の端部まで、第１領域３２ａ、第２領域３２ｂ、第３領域３２ｃ、第４領域３２ｄおよび第５領域３２ｅに５分割され、それぞれの領域の長さ方向の長さの割合は、約２：２：１：２：２である。第２領域３２ｂおよび第４領域３２ｄは入力電圧（駆動回路３０のＬＣフィルタ部２７ｃから入力される駆動信号）の入力部であり、第１領域３２ａおよび第５領域３２ｅは，出力電圧（高圧信号）の出力部、第３領域３２ｃは剛体部である。
【００４４】
第１入力電極３４ａ、３４ｂ、第２入力電極３６ａ、３６ｂ、第１出力電極３８および第２出力電極４０は焼成銀で形成されている。
第１入力電極３４ａ、３４ｂは、圧電セラミックス３２の第２領域３２ｂの厚さ方向の両面（図５中上下面）に、それぞれ配置されている。第２入力電極３６ａ、３６ｂは、同様に、圧電セラミックス３２の第４領域３２ｄの厚さ方向の両面に、それぞれ配置されている。ここで、第１入力電極３４ａの入力端子４２ａと第２入力電極３６ａの入力端子４４ａとは、互いに接続され、第１入力電極３４ｂの入力端子４２ｂと第２入力電極３６ｂの入力端子４４ｂとは、互いに接続される。
また、第１出力電極３８は、圧電セラミックス３２の長さ方向の一方の端面（図５中左面）に配置され、同様に、第２出力電極４０は、同他方の端面（図５中右面）に配置されている。
【００４５】
また、図５中矢印で示すように、第１領域３２ａは、第２領域３２ｂ側から圧電セラミックス３２の長さ方向の一方の端面側に向かって分極されており、同様に、第５領域３２ｅは、第４領域３２ｄ側から圧電セラミックス３２の長さ方向の他方の端面側に向かって分極されている。また、第２領域３２ｂは、上述したように、圧電セラミックス３２の厚さ方向の下面側から上面側、すなわち、下面の第１入力電極３４ｂ側から、上面の第１入力電極３４ａ側に向かって分極されており、逆に、第４領域３２ｄは、圧電セラミックス３２の厚さ方向の上面側から下面側、すなわち、上面の第２入力電極３６ａ側から、下面の第２入力電極３６ｂ側に向かって分極されている。すなわち、圧電セラミックス３２において、第２領域３２ｂと第４領域３２ｄとは、互いに逆方向に分極されている。なお、第３領域３２ｃは、未分極状態である。
【００４６】
前述の通り、圧電セラミックス３２の第２領域３２ｂおよび第４領域３２ｄの厚さ方向に、それぞれ第１入力電極３４ａ、３４ｂおよび第２入力電極３６ａ、３６ｂという２組の入力電極が取り付けられているが、第２領域３２ｂおよび第４領域３２ｄでは、それぞれ厚さ方向に対する分極の方向が約１８０度異なる。例えば、第２領域３２ｂでは、上面の第１入力電極３４ａ側ではプラス、下面の第１入力電極３４ｂ側ではマイナスになり、第４領域３２ｄでは、上面の第２入力電極３６ａ側ではマイナス、下面の第２入力電極３６ａ側ではプラスに分極するように構成されている。
圧電トランス１６には、駆動部１４の駆動回路３０のＬＣフィルタ部２７ｃから、厚み方向に、すなわち第１入力電極３４ａおよび第２入力電極３６ａと、第１入力電極３４ｂおよび第２入力電極３６ｂとに、入力電圧として、それぞれ１８０度位相が異なる２相の駆動信号（正弦波の交流信号）が入力され、または、その一方に単相の駆動信号が入力され、その他方が接地される。
【００４７】
具体的には、互いに逆位相の２相の駆動信号が入力される場合には、図４（ａ）に示すように、図５中上面側の各入力端子４２ａおよび４４ａが互いに接続された第１入力電極３４ａおよび第２入力電極３６ａには、一方の駆動信号が入力され、図５中下面側の各入力端子４２ｂおよび４４ｂが互いに接続された第１入力電極３４ｂおよび第２入力電極３６ｂには、他方の駆動信号が入力される。
一方、単相の駆動信号が入力される場合には、図４（ｂ）に示すように、図５中上面側の各入力端子４２ａおよび４４ａが互いに接続された第１入力電極３４ａおよび第２入力電極３６ａに、単相の駆動信号が入力され、図５中下面側の各入力端子４２ｂおよび４４ｂが互いに接続された第１入力電極３４ｂおよび第２入力電極３６ｂは、接地される。
【００４８】
入力電圧として、２相または単相の駆動信号が与えられると、逆圧電効果により、圧電セラミックス３２に応力が生じて振動し、第２領域３２ｂおよび第４領域３２ｄは、厚さ方向に機械的歪みを生じる。すると、第１領域３２ａおよび第５領域３２ｅには、圧電効果により、その分極方向に電位差が生じる。その結果、第１出力電極３８および第２出力電極４０からは、駆動信号とほぼ等しい周波数で、駆動信号よりも高い電圧の１８０度位相が異なる２相の高圧信号（正弦波の交流信号）が、各々の出力端子４６および４８を通って同時に出力される。
なお、圧電セラミックス３２の中央部に未分極の第３領域３２ｃが設けられていることにより、この未分極部分が振動しない強固な剛体部として機能し、ハイパワー（高電力）の出力時に発生する捩り方向の振動モードや、蛇行方向の振動モードをより好適に抑制することができる。
【００４９】
本実施形態では、駆動回路３０から入力される駆動信号の、例えば６５０Ｖｐ−ｐの入力電圧が、例えば、約１０倍に昇圧され、６５００Ｖｐ−ｐの出力電圧が得られる。例えば、発光部１８に使用される冷陰極管（ＣＣＦＬ）１８ａが、管長５２７ｍｍ、管外形φ２．６ｍｍ程度であれば、１本当たり電圧１０００〜１２００Ｖｒｍｓで点灯可能であるが、例えば、発光部１８内に冷陰極管１８ａが２本ずつ直列に接続されている場合には、２本分の冷陰極管１８ａを点灯させるために必要な電圧２０００〜２４００Ｖｒｍｓまで昇圧する。
【００５０】
なお、本実施形態では、昇圧用圧電トランス１６として、３０Ｗ級のハイパワー出力が可能な圧電セラミックトランスを使用しているが、これに限定されず、光源装置１０の用途に応じて、例えば、通常の３Ｗ級のローパワー出力の圧電トランスを使用してもよいし、逆に、圧電セラミックス３２の厚みを厚くして、さらには、断面を矩形化し、あるいは、圧電セラミック３２の断面を円形または楕円形化して、さらに、ハイパワー化した圧電トランス用いても良い。要するに、発光部１８が必要とする電圧を出力可能な圧電トランスを使用すればよい。なお、前述したとおり、圧電トランス１６に入力する１次側交流信号は、片側を接地（グランド；ＧＮＤ）とした単相であっても良いのはもちろんである。
【００５１】
圧電トランス１６で昇圧された出力電圧信号は、図１および図３に示すように、圧電トランス１６の出力側に設けられている電圧監視部１７ａに入力される。
電圧監視部１７ａは、圧電トランス１６の出力側に設けられ、発光部１８のＣＣＦＬ１８ａのオープン保護のために、圧電トランス１６の出力側の過電圧を検知し、また、発光部１８のＣＣＦＬ１８ａのショート保護のために、圧電トランス１６の出力側の低電圧を検知するためのものである。すなわち、電圧監視部１７ａは、圧電トランス１６の出力側の過電圧検知部および低電圧検知部としての両方の機能を持つ。このため、電圧監視部１７ａは、図３に示すように、圧電トランス１６から出力される両端の電圧を監視できるように、それぞれを抵抗分圧した後、整流素子で整流し、合成し、さらに、その電流を抵抗で受けて検出用電圧に変換している。すなわち、電圧監視部１７ａは、両方の出力端を図示例では、４つの抵抗で接続し、その中間を接地し、両出力端と接地との間の２つの抵抗の中間から出力を取り出し、整流後、合成し、変換後、検出用電圧を出力している。
電圧監視部１７ａの検出用電圧の出力は、駆動部１４の駆動回路３０の保護回路２８にフィードバックされ、その保護回路セクション７４および保護回路セクション７６に入力される。
【００５２】
電圧監視部１７ａは、発光部１８のＣＣＦＬ１８ａ等の破損により、圧電トランス１６の出力がオープン（ＯＰＥＮ）、あるいは軽負荷になった場合（圧電トランス１６の負荷が無負荷あるいは軽負荷（例えば、複数のＣＣＦＬ１８ａ中の１本が破損した場合等を含む）となった場合）には、通常の出力電圧に比べて高電圧が発生するので、その状態を検知し、保護回路２８にフィードバックし、保護回路２８によって駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａのドライブを停止し、圧電トランス１６からの高電圧出力を停止させ、高電圧出力による危険から使用者等を保護すると共に、発光部１８のＣＣＦＬ１８ａの故障等により、圧電トランス１６の出力がショート（ＳＨＯＲＴ）になった場合（圧電トランス１６の負荷が重負荷または過負荷となった場合）には、通常の出力電圧に比べて低電圧が発生するので、その状態を検知し、保護回路２８にフィードバックし、保護回路２８によって駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａのドライブを停止し、圧電トランス１６からの低電圧出力を停止させ、重負荷または過負荷によって圧電トランス１６の許容電力をオーバーし、破壊に至らしめる危険を保護する。
なお、保護回路２８の具体的構成および作用や保護回路２８による保護モードの詳細については後述する。
【００５３】
次に、図１および図３に示すように、圧電トランス１６から出力され、電圧監視部１７ａを経た２相（２種）の駆動高圧信号は、バラストコンデンサ部１７ｂを介して発光部１８に入力される。
バラストコンデンサ部１７ｂは、圧電トランス１６の出力インピーダンスと発光部１８の冷陰極管１８ａの負性抵抗とのマッチング用のバラストコンデンサを備えるもので、図３に示すように、電圧監視部１７ａの２つの出力にそれぞれ接続される２つのバラストコンデンサを備え、それぞれ電圧監視部１７ａからの２種の駆動信号に作用する。具体的には、圧電トランス１６から出力される一方の高圧信号が、図３中上側のバラストコンデンサを介して発光部１８の上側２本の冷陰極管１８ａに入力され、他方の高圧信号が、下側のバラストコンデンサを介して発光部１８の下側２本の冷陰極管１８ａに入力されている。
【００５４】
従来の３Ｗ級以下のローパワー出力の圧電トランスと冷陰極管との組合せでは、圧電トランスの出力インピーダンスが大きいため、バラストコンデンサを使用せずとも、冷陰極管を駆動できていた。しかし、本発明において好ましく用いられる圧電トランス１６のように、３０Ｗ級のハイパワー出力の圧電トランス１６の場合、その厚さが従来よりも厚いために出力インピーダンスが小さくなり、冷陰極管１８ａの負性抵抗とのバランスがとれずに安定点灯しにくくなる。
これは、負荷側（冷陰極管１８ａ側）の負性抵抗よりも、入力側（圧電トランス１６側）の出力インピーダンスの方が大きくないと、発光部１８の冷陰極管１８ａが安定点灯しないという理由による。すなわち、本実施形態のように、ハイパワー化した圧電トランス１６と冷陰極管１８ａとの組合せにおいては、圧電トランス１６と発光部１８との間にバラストコンデンサ部１７ｂを初めて設けて、圧電トランス１６の出力側と冷陰極管１８ａとの間にバラストコンデンサを介在させることにより、冷陰極管１８ａを初めて安定点灯させることが可能となる。
【００５５】
なお、前述の通り、例えば、３Ｗ級以下のローパワー出力の圧電トランスのように、その出力インピーダンスが大きい圧電トランスを用いる場合には、バラストコンデンサは必ずしも必要ではないが、このような場合にも、本発明を適用することができるのはもちろんであり、圧電トランスの出力側と冷陰極管との間にバラストコンデンサを介在させても良いのはもちろんである。
また、圧電インバータ部１７、圧電トランス１６、電圧監視部１７ａおよびバラストコンデンサ部１７ｂなどの具体的な回路構成は、何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
圧電インバータ部１７は、基本的に以上のように構成される。
【００５６】
次に、圧電インバータ部１７のバラストコンデンサ部１７ｂを経た２相（２種）の駆動高圧信号は、発光部１８の冷陰極管１８ａに入力される。
本実施形態の発光部１８は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）１８ａ、好ましくは、図１、図３および図４に示すように、複数の冷陰極管（ＣＣＦＬ）１８ａを配置したものである。例えば、発光部１８では、４本の冷陰極管１８ａを、図３に示すように結線して、４本同時点灯を可能としている。図示例では、発光部１８は、２本の冷陰極管１８ａを直列に接続した２管直列光源を２組使用して、好ましくは、それぞれ、２系統が交差しないように、一方の２本の冷陰極管１８ａの２管直列光源の周囲を囲むように他方の２管直列光源を並列に配置し、複数同時点灯を可能にしている。すなわち、それぞれの２管直列光源は、２本の冷陰極管１８ａを並列に配置し、その同じ方向の一方の端子（図３および図４中右側の端子）が直列に接続されている。また、２組の２管直列光源は、一方（図３および図４中外側）の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａが、他方（図３中内側）の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａと並列に、その両側を挟むように配置されているのが好ましい。
この場合には、図示例の４本の各冷陰極管１８ａは、その仕様も含め、特に制限されるわけではないが、一例として、例えば、その仕様が、管長５２７ｍｍ、管外形φ２．６ｍｍ、管内径φ２．０ｍｍ、色温度６５００Ｋ前後、Ｎｉ電極、ガス圧７０Ｔｏｒｒ、輝度約３００００ｃｄ／ｍ２であるものを用いることができる。
【００５７】
なお、発光部１８は、４本の冷陰極管１８ａを使用するものに限定されず、４本以上の複数本の冷陰極管１８ａを同時点灯するように構成してもよい。例えば、６本の冷陰極管１８ａを同様に結線して３組の２管直列光源を使用する場合、１組目の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａと並列に、その両側を挟むように、（図中において上下に配置する）２組目の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａを配置し、さらに２組目の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａと並列に、その両側を挟むように３組目の２管直列光源の２本の冷陰極管１８ａを配置する。４組以上の２管直列光源を使用する場合も同様である。
【００５８】
続いて、発光部１８は、図１、図３および図４に示すように、バランサ部２２に接続されている。ここで、図示例のバランサ部２２は、バランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１を備えている。すなわち、図３に示すように、発光部１８の２組の２管直列光源のそれぞれの冷陰極管１８ａの接続部間には、バランス回路１９と、合計電流検出回路２０と、電流差検出回路２１とが直列に挿入され、バランサ部２２を構成している。なお、本発明においては、発光部１８は、直接合計電流検出回路２０に接続されていれば良く、バランサ部２２は、合計電流検出回路２０のみを有していれば良く、バランス回路１９および電流差検出回路２１を有していなくても良いが、好ましくは、これらの２つの回路のいずれか１つまたは両方とも備えているのが良い。例えば、図４に示すように、バランサ部２２は、バランス回路１９のみでも良い。
【００５９】
バランサ部２２のバランス回路１９は、発光部１８のそれぞれの冷陰極管１８ａに流れる管電流（交流電流値）を常にほぼ均一に揃えるものである。バランス回路１９は、図３に示すように、冷陰極管１８ａの冷陰極側において、隣接する２組の２管直列光源それぞれの冷陰極管１８ａ同士の接続部間において、極性の異なるコイルを配置した、すなわち、それぞれ極性（コイルを巻く方向）が逆向きの１対の巻線数の等しいコイルを１つのコアに巻き付けた非常に構成が単純なバランスコイル（カレントトランス）によって構成されている。
ここで、図３に示すバランスコイルにおいて、１対のコイル近傍に示すドット‘・’が同じ側にある場合、その極性が同じであることを表し、違う側にある場合、その極性が逆であることを表す。他の図面においても同様である。
【００６０】
ここで、バランス回路１９の動作原理としては、次のように説明することができる。
バランス回路１９のバランスコイルにおいて、１対のコイル間に電流差が発生すると、両者は互いに逆向きの電圧を発生する。電流の大きい方は電圧を下げる向きに、電流の小さい方は電圧を上げる向きに作用する。その結果、大きい方の電流が小さくなる方向に、かつ、小さい方の電流が大きくなる方向に制御され、両者は、ほぼ一致するところで安定して平衡する。このような動作原理で、図示例の２組の２管直列光源の冷陰極管１８ａの管電流が揃えられる。こうして、図示例の４本の冷陰極管１８ａの各々に流れる交流電流値を常にほぼ均一に揃えることができる。
これにより、それぞれＶ（電圧）−Ｉ（電流）特性が異なる冷陰極管１８ａであっても、４本の冷陰極管１８ａの管電流をほぼ均一に揃えることができ、輝度ばらつきを２〜３％以内と大幅に低減することができ、また、輝度ばらつきをなくすことができる。
【００６１】
本実施形態の光源装置１０では、バランス回路１９によって、２組の２管直列光源のそれぞれの冷陰極管１８ａの管電流のバランスをとりつつ、４本の冷陰極管１８ａの同時点灯を実現している。前出の特許文献２に開示の多灯点灯技術では、複数の冷陰極管の管電流をバランスさせるために、各段分岐点に各々のバランサ（分流トランス）を挿入しているため、分流トランスを冷陰極管の高圧部に設置せざるを得なかった。このため、リーケージ等の影響を受けやすく、また、効率低下を招いていた。また、他に各冷陰極管各々にバラストコンデンサを挿入するといった方法もあるが、バラストコンデンサで分圧される分の電圧ロスが大きく、効率低下を招いていた。
【００６２】
これに対し、本実施形態のバランス回路１９では、上記構成によって、電流バランスをとりつつ、同時に多灯点灯を実現するが、２組の２管直列光源それぞれの冷陰極管１８ａの接続部間において、すなわち、各組の２管直列光源の逆相駆動される中点同士においてバランスコイルを挿入することから、したがって、低圧部にバランスコイルを挿入することになるので、リーケージ等の影響を受けにくく、効率低下しないという特徴がある。
なお、２組以上の複数組の２管直列光源を使用する場合には、バランスコイルを多段接続することも可能である。
【００６３】
続いて、合計電流検出回路２０は、発光部１８に配置されているの冷陰極管に１８ａに流れる管電流を検出する本発明の管電流検出回路であって、図１および図３に示す例においては、バランス回路１９に直列接続され、複数本（４本）の冷陰極管１８ａに流れる管電流の合計電流、すなわち、２組の２管直列光源の合計電流を出力（ピックアップ）するものである。合計電流検出回路２０は、図３では概念的に示しているが、本実施形態の場合、リング状のコアに、３つのコイルを巻きつけたトロイダル型コイルが用いられている。２つのコイルは、お互いに同相となるよう巻きつけてある１対のコイル、すなわち、２系統の２管直列光源に各々直列に接続されたバランス回路１９の一対のコイルに各々直列に接続された同極性の１対の巻線数の等しいコイルであって、２系統の２管直列光源に流れ、バランス回路１９に流れる管電流の合計電流を算出（ピックアップ）する。もう一つのコイルは、その合計電流を取り出す（出力する）ためのコイルである。
【００６４】
図１および図３に示すように、合計電流検出回路２０から出力される合計電流は、前述の駆動部１４の発振部２６の第１電圧制御発振回路２４にフィードバックされる。フィードバックされた合計電流が供給された場合の発振部２６の第１電圧制御発振回路２４の動作は前述の通りである。
また、発光部１８の冷陰極管１８ａの異常時（過電流防止等）に備え、図１および図３に示すように、合計電流検出回路２０から出力される合計電流は、前述の駆動部１４の駆動回路３０内の保護回路２８にもフィードバックされる。フィードバックされた合計電流が供給された場合の保護回路２８の動作および作用や、保護回路２８の具体的構成および保護回路２８による保護モードの詳細については後述する。
なお、本実施形態では、２組の２管直列光源の合計電流を求めているが、例えば、１つのコアに、３組の２管直列光源それぞれの冷陰極管１８ａの接続部に接続された同極性の巻線数の同じコイルを巻き付けることによって、３組の２管直列光源の合計電流を求めることも可能である。同様にして、４組以上の２管直流光源の合計電流を求めることもできる。
【００６５】
また、電流差検出回路２１は、図１および図３に示すように、発光部１８の複数（４本）の冷陰極管に１８ａに流れる管電流の差分電流、すなわち、図３に示す例では、２組の２管直列光源の電流差（差分電流）をコイルによってピックアップし、出力するものである。電流差検出回路２１は、図３に示すように、合計電流検出回路２０の１対のコイルに各々直列に接続された逆極性の、１対の巻線数の等しいコイルをコアに巻き付け、すなわち、コアを通して巻き付けた極性の異なるコイルを２組の２管直列光源の直列接続部間に配置し、さらに、同じコアにもう１つの電流差を取り出すためのコイルを巻き付け、検出用コイルを設けたものである。
【００６６】
電流差検出回路２１から出力される電流差は、前述の駆動部１４の駆動回路３０内の保護回路２８にフィードバックされる。
発光部１８の冷陰極管１８ａ等に異常が発生した場合、例えば、図３に示す２組の２管直列光源のうちの１組の２管直列光源の１本の冷陰極管１８ａに異常が発生し、電流過多となった場合でも、前述のバランス回路１９により、２組の２管直列光源の管電流をほぼ均一に揃えようと働く。このように、２組の２管直列光源の管電流が揃えられた結果、合計電流が多くなれば、合計電流検出回路２０によって異常が検知される。しかし、バランス回路１９により、２組の２管直列光源の管電流が、通常時ほど、揃えられなかった場合に、合計電流が、設定されている基準値（電流量）から大きく外れない場合がある。その場合には、これで異常を検出することはできない。従って、各組の２管直列光源の管電流のそれぞれを監視する手段が必要となる。
【００６７】
一般的には、絶縁を確保するために、フォトカプラ等でそれぞれの電流を駆動部１４の駆動回路３０内の保護回路２８にフィードバックする方法が考えられる。このため、本実施形態では、巻線型の電流差検出回路２１を設け、２組の２管直列光源それぞれの冷陰極管１８ａの接続部間の電流差を検出することを可能にしている。この電流差は、保護回路２８に供給され、保護回路２８において異常を検知することが可能となり、異常が検出されると、保護回路２８によって駆動回路３０から駆動信号の出力が停止される。
またさらに、合計電流と電流差という相対的な情報をもとに、多数本の冷陰極管１８ａに流れている電流の絶対量を特定し、各冷陰極管１８ａの異常の有無を判定しても良い。この２つの情報の合成から、各冷陰極管１８ａの状態を判定する部分は、オペアンプと、ウインドコンパレータを組み合わせた回路を保護回路２８内に入れれば良く、異常が検出された場合には、駆動信号の出力を停止する。
なお、従来の合計電流検出回路では、冷陰極管１本づつにカレントトランスを挿入し、そのトランス出力をオペアンプ（ＯＰ−ＡＭＰ）等の回路で合計していたため、回路規模が大きくなり、小型化が困難であったが、上述したように、本実施形態の合計電流検出回路２０では、２本直列接続した冷陰極管の中点に同相とした巻き線を、同じコアに巻いたカレントトランスを挿入することにより、巻き線自身で合計を出せるため、回路規模を小さくすることができる。また、本実施形態の電流差保護回路２１では、カレントトランスを逆相にすることにより、巻き線自身で差を検出することが可能にしている。
【００６８】
なお、上記バランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１は、図３に示す回路構成には限定されず、同様の機能を果たす別のどのような構成の回路でも実現可能である。また、図１および図３においては、バランス回路１９、合計電流検出回路２０、電流差検出回路２１の順に直列に接続されているが、その配置順序は、何ら限定されない。また、図示例のバランサ部２２では、上記の３つのバランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１をそれぞれ設けているが、本発明はこれに限定されず、これらの３つの回路をまとめて１つのバランサ部（バランサ回路）として構成しても良いし、同様の機能を実現できるのであれば、いかなる他の構成の各種の回路を採用することも可能である。
【００６９】
続いて、図１、図２および図３を参照して、保護回路２８について詳細に説明する。
本実施形態では、負荷（冷陰極管１８ａ等）が、異常（アブノーマル）状態となったことを検知して、駆動部１４内の駆動回路３０のゲート部３０ｃの保護ゲートを制御するため、様々な保護をかけるための保護手段を設けている。それらの詳細について説明する。
上述したように、本実施形態において、保護回路２８が行う保護は、駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａ（ドライブ段）での回路過電流保護、圧電トランス１６の出力側の過電圧検知（オープン保護）、圧電トランス１６の出力側の低電圧検知（ショート保護）、合計電流検出回路２０からの管合計電流による管電流制御保護および電流差検出回路２１からの電流差による管電流差保護の５つの保護である。
【００７０】
そもそも、本発明では、危険率や危険度の高い高圧発生部に発煙や発火の危険性のある巻線トランスを使用せず、圧電トランス１６を用いているので、安全性が高いのは前述のとおりである。しかしながら、圧電インバータに対する負荷（冷陰極管１８ａ等）の異常時に、自らのシステムを停止できるような保護も併せて、より安全性の高いものとしている。
なお、発光部１８の冷陰極管１８ａにおいて、想定しうる異常（アブノーマルモード）としては、異常発熱による近接導体とのショート（過電流）、破損による不灯（オープン）、ガス等の消耗で管電圧や点灯開始電圧の上昇（不灯やオープン）等がある。したがって、本実施形態のシステムとして求められるのは、過電流保護、オープン（ＯＰＥＮ）検出（電流検出）、開放保護である。
【００７１】
ここで、図２にしめすように、保護回路２８は、上述した５つの保護を行うために、駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａ（ドライブ段）での回路過電流保護を行うための保護回路セクション７２と、圧電トランス１６の出力側の過電圧検知によるオープン保護を行うための保護回路セクション７４と、圧電トランス１６の出力側の低電圧検知によるショート保護を行うための保護回路セクション７６と、合計電流検出回路２０からの管合計電流による管電流制御保護を行うための保護回路セクション７８と、電流差検出回路２１からの電流差による管電流差保護を行うための保護回路セクション８０とを有する。
【００７２】
まず、保護回路セクション７２は、駆動回路３０の駆動信号生成回路２７ａでの回路過電流保護を行うためのもので、圧電トランス１６を駆動している駆動信号生成回路２７ａのＦＥＴ構成によるドライブ段での電流の監視を行っている。発光部１８の冷陰極管１８ａがアブノーマル状態に入り、ショートとなった時には、圧電トランス１６の負荷が増えて破壊に至る。また、駆動信号生成回路２７ａ（ドライブ段）へもダメージを与える。保護回路セクション７２は、この異常状態に入ったときに機能する。
駆動信号生成回路２７ａは、図２に示すように、複数のＦＥＴによりブリッジ回路を構成されており、このＦＥＴ構成の設置（ＧＮＤ）リターン側に電流検出用の抵抗７２ａが挿入されており、扱う電流を電圧に変換している。扱う電流が多くなった場合には抵抗７２ａの両端の電圧が大きく上昇する。この抵抗端は、コンパレータ７２ｂにつながっており、コンパレータ７２ｂで基準電圧７２ｃと比較される。コンパレータ７２ｂでは、設定したドライブ段電流と、実際のドライブ電流を比較し、設定より大きいと検知された場合には、異常とされ、比較結果を保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかけ、設定より大きくなければ保護が不要な正常信号ロウ（Ｌ）として出力とし、保護をかけない。また、基準電流量を決める基準電圧７２ｃの電圧値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
【００７３】
コンパレータ７２ｂの出力は、時定数をもったタイマ回路７２ｄにつながっている。このタイマ回路７２ｄは、突入電流などの瞬間的な過電流に反応しないようにするため、約１０ｍｓｅｃの無反応期間を持たせている。タイマ回路７２ｄは、駆動部１４の駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、タイマ回路７２ｄを通過した信号としては、異常時には保護信号（Ｈ）がゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオフさせ、断続波生成部３０ｄの波形整形部３０ｂから駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号（断続波）の伝送を停止させる。こうして、本システムはシャットダウンされる。
一方、正常時にはタイマ回路７２ｄから正常信号（Ｌ）がゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、断続波生成部３０ｄから駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号（断続波）を伝送させる。
【００７４】
次に、保護回路セクション７４は、圧電トランス１６の出力側の過電圧検知でのオープン保護を行うためのもので、電圧監視部１７ａによって圧電トランス１６の出力側の過電圧を検知している。発光部１８の冷陰極管１８ａがオープンとなる異常状態になった時に、圧電トランス１６の負荷が軽くなり、圧電トランス１６は、通常の出力電圧より高い電圧を出力する。その高電圧が回路内あるいは金属近接物にリークすると、使用者に危険を及ぼす。この異常状態に入った時に、保護回路セクション７４は機能する。
前述したように、圧電トランス１６の出力側に設けられている電圧監視部１７ａは、圧電トランス１６から出力される両端の電圧を監視し、検出用電圧を出力している。圧電インバータ部１７の圧電トランス１６圧電インバータの出力電圧が大きくなった場合には、電圧監視部１７ａの抵抗端の検出用電圧が大きく上昇する。この電圧監視部１７ａの抵抗端は、コンパレータ７４ａに接続されており、このコンパレータ７４ａは、電圧監視部１７ａの抵抗端の検出用電圧を基準電圧７４ｂと比較する。すなわち、保護回路セクション７４では、設定された圧電トランス１６の出力側電圧（基準電圧７４ｂで表される）と、実際の圧電トランス１６の出力側電圧（電圧監視部１７ａの検出用電圧）とを比較し、設定値より大きいと検知された場合に、異常とされ、比較結果を保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかける。また、基準電流量を決める基準電圧７４ｂの電圧値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
【００７５】
コンパレータ７４ａの出力は、駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、コンパレータ７４ａの出力信号は、ゲート部３０ｃ内のゲート回路に入力され、異常時には、入力された保護信号（Ｈ）がゲート回路をオフさせ、断続波生成部３０ｄから駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号（断続波）の伝送を停止させる。こうして、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の入力が遮断され、本システムはシャットダウンされる。
なお、保護回路セクション７４では、実際の圧電トランス１６の出力側電圧が設定値より大きくなければ、コンパレータ７４ａから保護が不要な正常信号ロウ（Ｌ）が出力され、その後、ゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、駆動信号生成回路２７ａに駆動信号を入力させる。
【００７６】
次に、保護回路セクション７６は、圧電トランス１６の出力側の低電圧検知でのショート保護を行うためのもので、電圧監視部１７ａによって圧電トランス１６の出力側の低電圧を検知している。発光部１８の冷陰極管１８ａがショートとなる異常状態になった時に、圧電トランス１６の負荷が重くなるとともに、その出力電圧は通常時より低い電圧となる。このままの状態が続くと、負荷が重くなったのが原因して圧電トランス１６の許容電力を超過（オーバー）し、ついには破壊に至る。この異常状態に入った時に、保護回路セクション７６は機能する。
保護回路セクション７６も、保護回路セクション７４と同様に、圧電トランス１６の出力側における電圧監視部１７ａの検出用電圧を利用するものであるので、電圧監視部１７ａの検知出力端は、コンパレータ７６ａに接続されており、このコンパレータ７６ａは、電圧監視部１７ａの検知出力端の検出用電圧を基準電圧７６ｂと比較する。すなわち、保護回路セクション７６では、設定された圧電トランス１６の出力側電圧（基準電圧７６ｂで表される）と、実際の圧電トランス１６の出力側電圧（電圧監視部１７ａの検出用電圧）とを比較し、設定値より小さいと検知された場合に、異常とされ、比較結果を保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかける。なお、基準電流量を決める基準電圧７６ｂの電圧値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
【００７７】
コンパレータ７６ｂの出力は、タイマ回路７６ｃを介して駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、コンパレータ７６ｂの出力信号は、タイマ回路７６ｃ経由してゲート部３０ｃ内のゲート回路に入力される。保護回路セクション７６においても、保護回路セクション７４と同様に、異常時には、入力された保護信号（Ｈ）がゲート回路をオフさせ、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の伝送を停止させる。こうして、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の入力が遮断され、本システムはシャットダウンされる。
なお、このタイマ回路７６ｃは、第２電圧制御発振回路２５の出力（ＰＷＭ波）によって制御される。したがって、タイマ回路７６ｃには、低周波でＰＷＭ制御している最中の、オン期間での基準電圧との比較結果のみ通過させる機能と、システム起動時における突入電流等の瞬間的な過電流には反応しないようにするために、無反応期間を持たせるための機能がある。この理由は、ＰＷＭ波のオフ期間では、圧電トランス１６にかけられている駆動信号もオフであり、このオフ期間の圧電トランス１６の出力を検出してしまうと、正常状態にあるにもかかわらず、異常状態として判断されてしまうからである。また、システム起動時における突入電流等の瞬間的な過電流には反応しないようにするため、管電流制御が安定するまでの間、例えば、約１００ｍｓｅｃ無反応とする期間を持たせるためである。
なお、保護回路セクション７６も、保護回路セクション７４と同様に、実際の圧電トランス１６の出力側電圧が設定値より小さくなければ、コンパレータ７６ａから正常信号ロウ（Ｌ）が出力され、タイマ回路７６ｃを経由してゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、駆動信号生成回路２７ａに駆動信号を入力させる。
【００７８】
続いて、保護回路セクション７８は、合計電流検出回路２０からの管合計電流による管電流制御保護を行うためのもので、合計電流検出回路２０の検出結果である管合計電流の状態を検知している。
本実施形態では、バランサ部２２内の合計電流検出回路２０と、駆動部１４の発振部２６内の第１電圧制御発振回路２４において管電流が一定となるように定常的に制御がかけられているが、発光部１８内の冷陰極管１８ａが異常状態（オープンまたはショート）に入った場合、バランサ部２２のバランス回路１９が、冷陰極管１８ａに流れる電流のバランスを取ろうとする結果、通常時よりも電流値が極端に大きくなったり小さくなったりする場合もある。この異常状態を検知した時に、保護回路セクション７８は機能する。なお、この保護回路セクション７８の機能が無い場合、第１電圧制御発振回路２４を極端に変化させて、出力される周波数が大幅に低くしたり高くしたりされてしまうため、圧電トランス１６への負担が大きく、圧電トランス１６が破壊に至るケースもあるので、これはその防止にもなっている。
【００７９】
本実施形態の保護回路セクション７８においては、合計電流検出回路２０から、発信部２６の管電流フィードバック制御側の整流部２４ａに入力され、次いで、そのアナログＳＷ回路２４ｂを経由し、積分回路２４ｃを兼ねたコンパレータ２４ｄから出力される管合計電流値（出力信号）を、ウインドコンパレータ７８ａに入力し、設定された管電流値と実際の管電流値を比較し、設定範囲より外れたものと検知された場合に、異常とされ、比較結果を、保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかける。ここで、ウインドコンパレータ７８ａは、設定した２つの電圧範囲内にあるかどうかを比較するコンパレータである。なお、基準管電流範囲量を決める電圧範囲値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
次に、このウインドコンパレータ７８ａの出力は、タイマ回路７８ｂを介して駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、ウインドコンパレータ７８ａの出力信号は、タイマ回路７８ｂを経由してゲート部３０ｃ内のゲート回路に入力される。保護回路セクション７８においても、保護回路セクション７６と同様に、異常時には、入力された保護信号（Ｈ）がゲート回路をオフさせ、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の伝送を停止させる。こうして、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の入力が遮断され、本システムはシャットダウンされる。
【００８０】
なお、このタイマ回路７８ｂも、保護回路セクション７６のタイマ回路７６ｃと全く同様に、第２電圧制御発振回路２５の出力（ＰＷＭ波）によって制御され、ＰＷＭ制御中の、オン期間での基準電圧との比較結果のみ通過させる機能と、システム起動時の無反応期間を持たせるための機能とを備える。その理由も、保護回路セクション７６のタイマ回路７６ｃの場合と全く同様であるが、保護回路セクション７８のタイマ回路７８ｂでは、システム起動時の無反応期間を約１ｓｅｃとしている点で異なる。
なお、保護回路セクション７８においても、実際の管電流値が設定範囲から外れていなければ、保護回路セクション７６と同様に、ウインドコンパレータ７８ａから正常信号ロウ（Ｌ）が出力され、タイマ回路７８ｂを経由してゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、駆動信号生成回路２７ａに駆動信号を入力させる。
【００８１】
また、保護回路セクション８０は、電流差検出回路２１からの電流差による管電流差保護を行うためのもので、本実施形態では、電流差検出回路２１によって、２組の２管直列光源（２本直列接続された冷陰極管）の、それぞれに流れる管電流の各々の組の差を検出し、各組の管電流をそれぞれ監視している。
発光部１８の冷陰極管１８ａ等に異常が発生した場合、例えば２組の２本直列に接続された冷陰極管１８ａの内の１組の２本の冷陰極管１８ａの内の１本に異常があり、電流過多となった場合でも、前述したバランス回路１９により２組の２管直列光源の管電流を均等に揃えようと働く。また、このように、２組の２管直列光源の管電流が揃えられた結果、合計電流が多くなれば、合計電流検出回路２０によって異常が検知される。しかし、バランス回路１９により、２組の２管直列光源の管電流が、通常時ほど、揃えられなかった場合に、合計電流が設定されている基準値（電流量）から大きく外れない場合がある。その場合には、これで異常を検出することはできない。したがって、２組の２管直列光源の各組の管電流をそれぞれ監視する手段が必要となる。
本実施形態では、フォトカプラの代わりに巻線型の電流差検知回路２１を設けて、２組の直列接続された２本の冷陰極管の接続部間の電流差を検出することを可能とし、駆動部１４の駆動回路３０内の保護回路２８に、その情報を伝え、異常を検知することを可能としている。
【００８２】
保護回路セクション８０では、電流差検知回路２１のコイルによってピックアップされた管電流の差分信号は、整流部８０ａにおいて整流され、直流に変換された後、基準電圧と比較するコンパレータ８０ｂに入る。このコンパレータ８０ｂにおいて基準電圧８０ｃによって設定された電流差より大きいと判断された場合には、異常とされ、比較結果を、保護が必要な保護信号（エラー信号）であることを示すハイ（Ｈ）として出力し、保護をかける。なお、基準電流量を決める基準電圧８０ｃの電圧値は、外部からコントロール可能であり、必要に応じて可変できる。
コンパレータ８０ｂの出力は、タイマ回路８０ｄを介して駆動回路３０内のゲート部３０ｃに接続され、コンパレータ８０ｂの出力信号は、タイマ回路８０ｃを経由してゲート部３０ｃ内のゲート回路に入力される。保護回路セクション８０においても、保護回路セクション７８と同様に、異常時には、入力された保護信号（Ｈ）がゲート回路をオフさせ、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の伝送を停止させる。こうして、駆動信号生成回路２７ａへの駆動信号の入力が遮断され、本システムはシャットダウンされる。
【００８３】
なお、このタイマ回路８０ｃは、システム起動時の突入電流などの過電流に反応しないようにするため、システム起動後の約１ｓｅｃの無反応期間を持たせている。
なお、保護回路セクション８０においても、実際の管電流の差分信号が設定電流差より大きくなければ、保護回路セクション７８と同様に、コンパレータ８０ｂから正常信号ロウ（Ｌ）が出力され、タイマ回路８０ｃを経由してゲート部３０ｃに入力され、その内部のゲート回路をオンの状態で維持し、駆動信号生成回路２７ａに駆動信号を入力させる。
【００８４】
次に、バランサ部およびこれに対応する保護回路の保護モードについて説明する。
図６は、バランス回路１９、合計電流検出回路２０および電流差検出回路２１をまとめて１つのバランサ回路として構成した別の実施形態を示す。
図６に示すバランサ部６０においては、図６中左側の２管直列光源の冷陰極管１８ａの接続部間には２つの同極性のコイルが直列に接続されている。それぞれのコイルはコアに巻き付けられ、それぞれ同極性の巻線数の等しいコイルが同じコアに巻き付けられて、それぞれカレントトランス６２、６４が構成されている。同様に、右側の２管直列光源の冷陰極管１８ａの接続部間にも２つの同極性のコイルが直列に接続されている。それぞれのコイルはコアに巻き付けられ、それぞれ同極性の巻線数の等しいコイルが同じコアに巻き付けられて、それぞれカレントトランス６６、６８が構成されている。
【００８５】
上側の左右２つのカレントトランス６２、６６を構成する内側の２つのコイルは、その一方の端子（図６中下側の端子）が互いに接続され、他方の端子（図６中上側の端子）は、それぞれ「差」と記載されている部分に接続されている。一方、下側の左右２つのカレントトランス６４、６８を構成する内側の２つのコイルは、右側のコイルの一方の端子（図６中下側の端子）と左側のコイルの他方の端子（図６中上側の端子）が互いに接続され、右側のコイルの他方の端子（図６中上側の端子）と左側のコイルの一方の端子（図６中下側の端子）は、それぞれ「和」と記載されている部分に接続されている。
図６中右側の２管直列光源と左側の２管直列光源とは、各々のカレントトランス６２、６４、６６、６８を介して互いに接続されることによって、左右両方の２管直列光源に流れる管電流はほぼ均一となるように制御される。つまり、図３に示すバランス回路１９と同様の機能が実現されている。
【００８６】
また、図６中下側の左右のカレントトランス６４、６８を構成する内側の２つのコイルの端子は互いに交差するように接続されているので、下側の「和」と記載されている部分からは、インピーダンス素子を介して、図３に示す合計電流検出回路２０から出力される合計電流と等しい合計電流を取り出すことができる。つまり、図３に示す合計電流検出回路２０と同様の機能が実現されている。
一方、上側の左右のカレントトランス６２、６６を構成する内側の２つのコイルの端子は互いに交差しないように接続されているので、上側の「差」と記載されている部分からは、同じくインピーダンス素子を介して、図３に示す電流差検出回路２１から出力される電流差と等しい電流差を取り出すことができる。つまり、図３に示す電流差検出回路２１と同様の機能が実現されている。
【００８７】
次に、図６に示すバランサ部６０に対応する保護回路２８の保護回路セクション７８および８０の保護モードについて説明する。
具体的には、バランサ部６０の(和)と(差)に流れる電流をインピーダンス素子で受け、その結果を、電流差検出の場合は、保護回路セクション８０において、整流部８０ａ、コンパレータ８０ｂ、タイマ回路８０ｃおよびゲート部３０ｃのゲート回路を経由するルートで管電流差保護回路セクションを形成し、合計電流検出の場合は 保護回路セクション７８において、整流部２４ａ、アナログスイッチ回路２４ｂおよび積分回路２４ｃを兼ねたコンパレータ２４ｄを経由した後、一方は、発振部２６の第１電圧制御発振回路２４へ行き、電流量を一定に機能させ、もう一方は ウインドコンパレータ７８ａ、タイマ回路７８ｂおよびゲート部３０ｃのゲート回路へ向かい、保護回路２８を機能させる。
【００８８】
なお、保護回路２８およびこれを構成する保護回路セクション７２、７４、７６、７８および８０、バランサ部２２および６０などの具体的な回路構成は、何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
なお、本実施形態の保護回路２８および本発明の光源装置１０は、基本的に以上のように構成される。
【００８９】
また、上記各実施形態は、本発明の光源装置の一例を示すものであり、本発明は、上記構成に限定されない。また、本発明の光源装置は、例えば、図１〜図６に示す各構成要素以外の各種の構成要素を含んでいてもよい。また、本発明の光源装置は、液晶テレビやコンピュータの表示装置として用いられる液晶ディスプレイなどのバックライト装置として好適に利用可能であるが、これに限らず、各種の光源装置としても利用可能である。
【００９０】
以上、本発明の光源装置について種々の実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る、圧電セラミックトランスを用いる光源装置の一実施形態の概略を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光源装置の駆動部の一実施形態の回路ブロック図である。
【図３】図１に示す光源装置の駆動部を除く部分の一実施形態の回路ブロック図である。
【図４】（ａ）は、図１に示す光源装置の構成の概略を部分的に示す模式的回路ブロック図であり、（ｂ）は、本発明の光源装置の別の実施形態の構成の概略を部分的に示す模式的回路ブロック図である。
【図５】図１に示す光源装置に用いられる圧電セラミックトランスの一実施形態の模式的斜視図である。
【図６】図１に示す光源装置に用いられるバランサ部の別の実施形態の模式的回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１１ 光源装置
１２ 電源
１４ 駆動部
１６ 圧電セラミックトランス（圧電トランス）
１７ 圧電セラミックインバータ部（圧電インバータ部）
１７ａ 電圧監視部
１７ｂ バラストコンデンサ部
１８ 発光部
１８ａ 冷陰極放電管、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ；冷陰極管）
１９ バランス回路
２０ 合計電流検出回路
２１ 電流差検出回路
２２ バランサ部
２４ 第１電圧制御発振回路
２４ａ 整流部
２４ｂ アナログＳＷ回路
２４ｃ積分回路
２５ 第２電圧制御発振回路
２６ 発振部
２７ａ 駆動信号生成回路
２７ｂ プレ昇圧部
２７ｃ，２７ｃ’ ＬＣフィルタ部
２８ 保護回路
３０ 駆動回路
３０ａ 分周用Ｄ型フリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）
３０ｂ 波形整形部
３０ｃ ゲート部
３０ｄ 断続波生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された１次側交流信号に基づいて２次側交流信号を出力する圧電セラミックトランスと、
前記圧電セラミックトランスに前記１次側交流信号を入力する駆動部と、
前記圧電セラミックトランスの出力側に接続され、前記圧電セラミックトランスの駆動によって発光する放電管を備える発光部と、
前記圧電セラミックトランスと前記発光部との間に接続され、前記圧電セラミックトランスの出力インピーダンスと前記発光部の前記放電管の負性抵抗とのマッチング用のバラストコンデンサと、
前記発光部の前記放電管に流れる管電流を検出する管電流検出回路を備えるバランサ部とを有し、
前記駆動部は、
前記バランサ部の前記管電流検出回路によって検出された前記管電流に応じて制御された発振周波数の基本波を発生する電圧制御発振回路と、
前記電圧制御発振回路から出力される前記基本波に基づいて前記圧電セラミックトランスを駆動する矩形波状の基本駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、
前記駆動回路の出力側に接続され、前記駆動信号生成回路から出力される前記基本駆動信号の電圧を、前記圧電セラミックトランスを駆動するのに要求される前記１次側交流信号の電圧まで事前に昇圧して、矩形波状第２駆動信号を生成するプレ昇圧回路と、
前記プレ昇圧回路から出力される前記矩形波状第２駆動信号を正弦波状の前記１次側交流信号に変換するＬＣフィルタとを有することを特徴とする圧電セラミックトランスを用いる光源装置。
【請求項２】
前記駆動部は、さらに、前記駆動信号生成回路による前記基本駆動信号の発生を制限するものである保護回路とを有する請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記保護回路は、前記駆動信号生成回路に流れる電流値が所定電流値を超えた時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものである請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
さらに、前記圧電セラミックトランスと前記バラストコンデンサとの間に接続され、前記圧電セラミックトランスの出力側の電圧を監視する電圧監視部を有し、
前記保護回路は、前記電圧監視部が所定の第１電圧値より高い過電圧を検知した時に、または所定の第２電圧値より低い電圧を検知した時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものである請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記保護回路は、前記管電流検出回路によって検出された前記管電流が所定設定範囲から外れた時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものである請求項２〜４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
前記発光部は、前記放電管として、複数の冷陰極放電管を備え、
前記管電流検出回路は、発光している前記複数の冷陰極放電管に流れる前記管電流の合計電流を検出するものである請求項１〜５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、
前記管電流検出回路は、同極性の１対の巻線数の等しいコイルと前記複数組の２管直列光源の前記合計電流を取り出すためのコイルとを１つの第１のコアに巻き付けたものである請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記バランサ部は、さらに、前記管電流検出回路に直列に接続され、前記発光部の前記複数の冷陰極放電管に流れる各管電流を等しくするようにバランスを取るバランス回路を有する請求項６または７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、
前記バランス回路は、隣接する２組の２管直列光源それぞれの冷陰極放電管同士の接続部間において、それぞれ極性が逆向きの１対の巻線数の等しいコイルを１つの第２のコアに巻き付けたバランスコイルによって構成されているものである請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記バランサ部は、さらに、前記管電流検出回路に直列に接続され、前記複数の冷陰極放電管に流れる各管電流の差である電流差を取り出す電流差検出回路を有する請求項６〜９のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１１】
前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、
前記電流差検出回路は、逆極性の１対の巻線数の等しいコイルと前記複数組の２管直列光源の電流差を取り出すためのコイルとを第３のコアに巻き付けたものである請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記保護回路は、前記電流差検出回路によって検出された前記電流差が、所定の電流差より大きくなった時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものである請求項１０または１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記２次側交流信号が、略１８０度位相の異なる２相の交流信号である請求項１〜１２のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１４】
前記光源装置が、面状の光射出面を持つ面状照明装置として機能する請求項１〜１３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１】
入力された１次側交流信号に基づいて２次側交流信号を出力する圧電セラミックトランスと、
前記圧電セラミックトランスに前記１次側交流信号を入力する駆動部と、
前記圧電セラミックトランスの出力側に接続され、前記圧電セラミックトランスの駆動によって発光する放電管を備える発光部と、
前記圧電セラミックトランスと前記発光部との間に接続され、前記圧電セラミックトランスの出力インピーダンスと前記発光部の前記放電管の負性抵抗とのマッチング用のバラストコンデンサと、
前記発光部の前記放電管に流れる管電流を検出する管電流検出回路を備えるバランサ部とを有し、
前記駆動部は、
前記バランサ部の前記管電流検出回路によって検出された前記管電流に応じて制御された発振周波数の基本波を発生する電圧制御発振回路と、
前記電圧制御発振回路から出力される前記基本波に基づいて前記圧電セラミックトランスを駆動する矩形波状の基本駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、
前記駆動回路の出力側に接続され、前記駆動信号生成回路から出力される前記基本駆動信号の電圧を、前記圧電セラミックトランスを駆動するのに要求される前記１次側交流信号の電圧まで事前に昇圧して、矩形波状第２駆動信号を生成するプレ昇圧回路と、
前記プレ昇圧回路から出力される前記矩形波状第２駆動信号を正弦波状の前記１次側交流信号に変換するＬＣフィルタとを有することを特徴とする圧電セラミックトランスを用いる光源装置。
【請求項２】
前記駆動部は、さらに、前記駆動信号生成回路による前記基本駆動信号の発生を制限するものである保護回路とを有する請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記保護回路は、前記駆動信号生成回路に流れる電流値が所定電流値を超えた時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものである請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
さらに、前記圧電セラミックトランスと前記バラストコンデンサとの間に接続され、前記圧電セラミックトランスの出力側の電圧を監視する電圧監視部を有し、
前記保護回路は、前記電圧監視部が所定の第１電圧値より高い過電圧を検知した時に、または所定の第２電圧値より低い電圧を検知した時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものである請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記保護回路は、前記管電流検出回路によって検出された前記管電流が所定設定範囲から外れた時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものである請求項２〜４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
前記発光部は、前記放電管として、複数の冷陰極放電管を備え、
前記管電流検出回路は、発光している前記複数の冷陰極放電管に流れる前記管電流の合計電流を検出するものである請求項１〜５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、
前記管電流検出回路は、同極性の１対の巻線数の等しいコイルと前記複数組の２管直列光源の前記合計電流を取り出すためのコイルとを１つの第１のコアに巻き付けたものである請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記バランサ部は、さらに、前記管電流検出回路に直列に接続され、前記発光部の前記複数の冷陰極放電管に流れる各管電流を等しくするようにバランスを取るバランス回路を有する請求項６または７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、
前記バランス回路は、隣接する２組の２管直列光源それぞれの冷陰極放電管同士の接続部間において、それぞれ極性が逆向きの１対の巻線数の等しいコイルを１つの第２のコアに巻き付けたバランスコイルによって構成されているものである請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記バランサ部は、さらに、前記管電流検出回路に直列に接続され、前記複数の冷陰極放電管に流れる各管電流の差である電流差を取り出す電流差検出回路を有する請求項６〜９のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１１】
前記複数の冷陰極放電管は、並列に配置された２本の冷陰極放電管の同じ方向の一方の端子を直列に接続した複数組の２管直列光源からなり、
前記電流差検出回路は、逆極性の１対の巻線数の等しいコイルと前記複数組の２管直列光源の電流差を取り出すためのコイルとを第３のコアに巻き付けたものである請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記保護回路は、前記電流差検出回路によって検出された前記電流差が、所定の電流差より大きくなった時に、前記駆動信号生成回路における前記基本駆動信号の発生を停止するものである請求項１０または１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記２次側交流信号が、略１８０度位相の異なる２相の交流信号である請求項１〜１２のいずれかに記載の光源装置。
【請求項１４】
前記光源装置が、面状の光射出面を持つ面状照明装置として機能する請求項１〜１３のいずれかに記載の光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２８０８７６（Ｐ２００７−２８０８７６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０８７０８（Ｐ２００６−１０８７０８）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【出願人】（５０１４８８５９４）京都技術研究所株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【出願人】（５０１４８８５９４）京都技術研究所株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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