JPH04212258A - 蛍光ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶ディスプレ
イのバックライト等に使用する熱陰極蛍光ランプの点灯
装置に関する。

【従来の技術】従来の液晶ディスプレイのバックライト
に使用する熱陰極ランプの点灯装置においては、特開昭
６３−２０２８４１号公報に記載されているように、ラ
ンプを点灯させるのにランプのフィラメントを予熱しな
いでランプ始動を行っていた。このような点灯装置を用
いている代表的なものとしては、液晶テレビのようにそ
のディスプレイが小画面のものである。そして、このよ
うな用途において予熱なしでランプ始動を行っていた理
由は、第一にコスト低減のニーズが強く、予熱回路を設
けないことによりコスト低減が可能であること、第二に
は消費電力低減のニーズが強いことにある。後者につい
てさらに説明する。液晶テレビでは、それが小容量の電
池駆動を前提としているため、その消費電力が最大でも
３Ｗ程度に制限されている。このため、上記従来の点灯
装置に予熱回路を付加するとバックライトの点灯中にお
いても、予熱回路は始動時と同様に電力を消費し、それ
が電力ロスとなる。液晶テレビの消費電力を２〜３Ｗ程
度に抑えるためには、ランプ電流は実用的には２０〜３
０ｍＡ程度となる。そして、予熱回路を設けてランプの
点灯中にもフィラメントを予熱する構成とすると、予熱
電流の値がランプ電流値に近い値となってしまい、実際
上は予熱を流している意味がない。言い替えると、予熱
を充分流しての設計は消費電力を制限されると困難であ
った。また、ランプのフィラメントの断線が起こりにく
くしてランプの長寿命化を図るためには、フイラメント
に塗布するオキサイド量を多くする必要がある。そのた
めの好適な手段としては、フィラメントとして使用する
タングステンコイルを三重コイル化して塗布表面積を増
加させることにより塗布するオキサイド量を増加させる
手段がある。しかしながら、この三重コイル化は二重コ
イルと比較して予熱電流が増加するという問題点があり
、消費電力に制約のある液晶テレビの様な用途に使用す
るバックライトのフィラメントとして実用されていなか
った。このように、従来の熱陰極ランプの点灯装置にお
いては、ランプのフィラメントを予熱しないで点灯させ
る方式のため、点灯装置のうち点灯回路の部分をシンプ
ルに出来るという利点はある。しかしながら、ランプの
始動時にフィラメントが強いイオン衝撃を受けるためフ
ィラメントが断線しやすく、ランプ寿命が短くなるとい
う問題点があった。すなわち、フィラメントを予熱しな
いでランプを点灯すると、ランプ点灯時に放電がグロー
放電領域を通過する。この時にランプを放電維持させる
ための陰極より供給される電子は、高い電圧で加速され
たイオンで電極をたたくことにより放出される電子によ
り補われる。このため、フィラメント材料であるタング
ステンをイオンが衝突してフィラメントが徐々に細くな
り、ついには断線に至るのである。これに対して、フィ
ラメントを予熱してからランプを点灯すると、予熱によ
り熱せられたオキサイドから十分な熱電子が供給される
。このため、ランプ点灯時におけるグロー放電領域を通
過する時間は極めて少なく、すぐにアーク放電に移行す
る。故に、結果的にフィラメントにはイオン衝撃が殆ど
加わらない。

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記問
題点であるところのランプの短寿命を改善することにあ
る。特に、パーソナルコンピユータやパーソナルワード
プロセッサのように、非常に長時間にわたってディスプ
レイを稼動させる装置において、バックライト付の液晶
ディスプレイを有するもののバックライト用の熱陰極蛍
光ランプの長寿命化を図るための熱陰極ランプの点灯装
置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【作用】上記目的を達成するために、蛍光ランプの始動
時に電極を予熱するための予熱手段を有する点灯回路を
熱陰極蛍光ランプの点灯装置に採用した。この予熱手段
はランプの始動時のみでなく点灯中においても電極を予
熱する。そして、点灯中の電極の予熱による電力ロスを
小さくするために、点灯中の予熱電流値は始動時のそれ
よりも小さくなるように点灯回路を構成した。特に、点
灯中の予熱電流による電力ロスは両端に電極を有する蛍
光ランプにおいて、その一端当りの点灯中の予熱による
電力ロスは１Ｗを越えないようにするのが好適である。 本発明に係る熱陰極蛍光ランプの点灯装置は、特に前述
のようにバックライト付液晶ディスプレイを有するパー
ソナルコンピュータやワードプロセッサに適用して好適
である。これらのディスプレイは液晶テレビ用の画面に
比較して大画面であり、それに使用するバックライト用
蛍光ランプのサイズも液晶テレビ用のものに比べて大き
なものを使用する。液晶ディスプレイを有するパーソナ
ルコンピュータやワードプロセッサにおいては、電池駆
動を原則とするものも少なくないため、システム全体の
消費電力抑制という制約は液晶テレビと同様に存在する
ものの、液晶テレビ用に比べてその制約はいくぶん緩や
かである。よって本発明に係る熱陰極蛍光ランプの点灯
装置においては、電極の予熱手段を設けている。本発明
においてランプの始動時のみでなく、点灯中にも予熱電
流を流す。また点灯中の予熱電流値は始動時よりも小さ
くする。その理由は、点灯中も電極の輝点温度を最適化
することにある。すなわち、本発明に係る蛍光ランプに
おいては通常用途のランプに比べてランプ電流値が小さ
いので、ランプ点灯中のランプ電流だけではフィラメン
トの輝点温度が低すぎる。輝点温度が低すぎると熱電子
が無理に放出されることになり、フィラメントに付着さ
せたオキサイドの消耗が激しくなり、ランプの寿命が短
くなる。このため、本発明においてはランプ点灯中には
ランプ電流に加えて予熱電流をも流し、フィラメントの
輝点温度を所望値まで上昇させる。尚、ランプの点灯中
における予熱電流値をランプの始動時におけるそれより
低くしているのは、ランプの点灯中の予熱電流値をラン
プ始動時と同等レベルまで増やすと逆にフィラメントの
輝点温度が上昇しすぎ、電極の金属バリウムが短時間の
うちに蒸発し、短寿命となるので好ましくないためであ
る。また、本発明においては熱陰極蛍光ランプの電極を
三重コイル化を図るうえで好適である。本発明に係る熱
陰極蛍光ランプの点灯装置においては、液晶テレビ等の
用途に使用する蛍光ランプのように、電極の三重コイル
化を実質的に阻害する要因ないのでね三重コイル化を図
ってランプを長寿命化することが好適である。また、バ
ックライト用の蛍光ランプのように、コンパクトである
ことが要求されるものについては、ランプの管径は小さ
い方が望ましい。ランプの管径が小さくなると電極の大
きさは通常の用途のものに比べて小さくなり、このため
電極に含有させるオキサイド量も小さくなる傾向にある
。これによるランプの短寿命化の傾向を改善するために
従前の二重コイルの電極にかえて三重コイル化してオキ
サイド量を増加させることが好ましい。さらには、電極
に芯線を有する三重コイルを用いると、振動及び衝撃に
よるフィラメントに付着させてあるオキサイドの脱落を
軽減できるので、このような構成をとることがさらに望
ましい。

【実施例】本発明の好適な実施例においては、ランプの
点灯回路としてインバータを用いている。そして、ラン
プを予熱始動するためにランプ点灯回路の他に二つの独
立した予熱回路をインバータのトランスの二次側に設け
ている。第１図は本発明の一実施例である蛍光ランプの
構造を示し、第２図は第１図に示す図の電極近傍の拡大
図である。第１図において、ガラス管１の両端には芯棒
２ＭＧ（ここで２ＭＧとは芯線の長さ２０ｃｍ当りの芯
線の重量が２ｍｇの意味である。ＭＧの定義は以下同様
である。）、一次巻線１ＭＧの三重コイル２にオキサイ
ド３が２ｍｇ含有されている。なお、芯線用のコイルに
は１〜３ＭＧのコイル材を用い、芯線の回りに巻きつけ
る一次巻線としてコイルには１ＭＧ以下のコイル材を用
いるのが好ましい。更に、管内には水銀４とアルゴンガ
ス５が封入されており、アルゴン圧力は１２Ｔｏｒｒで
ある。次に、第３図に点灯回路の回路構成図を示す。図
の発振方式は２石プシュプルの一般的な発振方式であり
、トランジスタの交互のオンオフによりトランス６の一
次側に正弦波の電圧を発生させ、トランス二次側の回路
７によりランプを点灯させるものである。回路７の中に
スイッチがあり、このスイッチはランプ始動時最初はオ
フ状態にあり、予熱回路８，９によりランプの両電極を
予熱させ、その後スイッチがオンとなることでランプは
点灯されるようになっている。このスイッチとしては、
例えば第４図に示すようなスイッチ回路を用いる。 同図について簡単に説明すると、スイッチ開閉の電源に
ＲＣ時定数回路を用いる。コンデンサ充電中においては
、中性点１０はＨｉｇｈの状態であるから、トランジス
タＱ２がオン状態になる。従って、トランジスタＱ１に
供給されるべきベース電流はＱ２のコレクタ電流として
流れるためＱ１がオフ、すなわちスイッチがオフ状態と
なる。次に、コンデンサが十分に充電されて中性点１０
がＬｏｗの状態となるとＱ２がオフとなりＱ１がオンと
なる。また、スイッチがオフすなわち予熱時の周波数ｆ
１はほぼ次の式のようになる。

【数１】 ここで、Ｌはトランスの１次インダクタンス、Ｃ１は１
次側のコンデンサ容量Ｃ３，Ｃ４は２次側の予熱用コン
デンサ容量、Ｎ１は１次巻数、Ｎ３，Ｎ４は予熱用回路
の巻数である。更に、スイッチがオンとなりランプが点
灯するとその時の周波数ｆ２はほぼ次式となる。

【数２】 Ｎ２は点灯回路部の巻数、Ｃ２はランプ電流制限用のコ
ンデンサ容量である。数１及び数２は第５図（ａ）及び
（ｂ）に示す第３図の部分的な等価回路から導出される
。上記より、点灯中の周波数と予熱時の周波数とを比較
するとｆ１＞ｆ２となることが分かる。従って、予熱電
流は予熱時に大きく、点灯中は予熱電流は小さくなって
いることが分かる。また、スイッチのオフからオンにな
るまでの時間は長いほど、フィラメントの温度立上りを
充分とれるので良いが長すぎるとランプの始動に時間が
かかるため問題であり、実用的には１〜３秒である。前
記ランプとインバータを組み合わせて、予熱電流を２３
０ｍＡ、ランプ電流を６０ｍＡとし、スイッチ時間２秒
にて、ランプの寿命を確認したが、２万時間まで問題な
いことを確認できる。バックライトでは１万時間は必要
であることから実用的に使用できるレベルであることを
確認出来た。このような構成をとることにより、両端に
電極を有する蛍光ランプのランプ点灯後の予熱電流によ
る電力ロスは、その一端当り１Ｗ以下となり、経験的に
はこの場合の電力ロスはランプ電力全体の１０％程度と
なる。

【発明の効果】本発明によれば、液晶表示で非常に使用
時間の長い用途でも充分ランプ寿命が長いので、使用で
きる熱陰極ランプ点灯装置である。また、熱陰極ランプ
は現在バックライトによく使用される冷陰極ランプに比
して発光効率が約２倍程度良いことから、電池使用のよ
うな用途にても優れておりまた、発熱料も小さく出来る
ためにセットの放熱設計を有利に出来るメリットがある
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱陰極ランプの全体図

【図２】図１の
電極付近の拡大図

【図３】本発明の点灯回路の回路構成図

【図４】図３の
スイッチ部分の詳細構成図

【図５】図３の回路図におけ
る予熱時と点灯時の共振回路の等価回路

【符号の説明】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイルと前記コイルに付着させた電子放射
   物質とを有する電極と、前記電極を有する熱陰極蛍光ラ
   ンプと、前記電極に予熱電流を通電することにより前記
   電極の予熱を伴って前記熱陰極蛍光ランプを始動させ、
   前記熱陰極ランプの点灯中にも前記予熱電流を通電し、
   前記熱陰極蛍光ランプの点灯中の前記予熱電流値は前記
   熱陰極蛍光ランプを始動させる時の前記予熱電流値より
   小さくなるように構成された予熱手段を有することを特
   徴とする蛍光ランプの点灯装置。
2. 【請求項２】前記電極を構成するコイルは三重コイルで
   あり、前記コイルにはオキサイドが塗布されていること
   を特徴とする請求項１記載の蛍光ランプの点灯装置。
3. 【請求項３】前記コイルはタングステン材料よりなり、
   前記三重コイルのうちの一本は芯線としての機能を有し
   、他の一本は芯線の回りに一重コイル状に巻いたものを
   更に２重コイル状に巻いたコイルで構成されていること
   を特徴とする請求項２記載の蛍光ランプ点灯の装置。
4. 【請求項４】前記芯線としての機能を有するコイルには
   １ＭＧ以上３ＭＧ以下のコイル材が用いられ、前記他の
   二本のコイルには１ＭＧ以下のコイル材が用いられるこ
   とを特徴とする請求項３記載の蛍光ランプの点灯装置。
5. 【請求項５】前記予熱手段は前記熱陰極蛍光ランプの点
   灯回路の一部を構成し、前記点灯回路は高周波インバー
   タ回路を有することを特徴とする請求項２、３または４
   記載の蛍光ランプの点灯装置。
6. 【請求項６】その両端に前記電極をそれぞれ有する前記
   熱陰極蛍光ランプの点灯中における前記予熱電流による
   電力ロスは、その一端の前記電極当り１Ｗを越えないこ
   とを特徴とする請求項１、２項、３項、４または５記載
   の蛍光ランプの点灯装置。