JPH08171995A - 蛍光管のインバータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低温での起動性が上がり、かつ蛍光管内での明
るさのむらが少なくなる蛍光管のインバータ駆動回路を
提供すること。 【構成】入力電源２９の電圧をコントロールして、出力
電圧Ｈを出力するための電源コントロール部２４と、電
源コントロール部２４からの出力電圧Ｈを変換して、蛍
光管に高圧の出力電圧Ｇを与えるインバータ部２６と、
インバータ部２６の高圧の出力電圧Ｇの変化を、電源コ
ントロール部２４にフィードバックするためのフィード
バック部３０と、インバータ部２６の高圧の出力電圧Ｇ
の変化を、フィードバック部３０に対して電気的に絶縁
して伝達するためのフィードバック信号伝達部５０を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蛍光管のインバータ駆
動回路に関し、特に電源コントロール部からの出力電
圧、すなわちインバータ入力電圧のデューティ比を変え
ることにより、蛍光管の調光をするようになっている蛍
光管のインバータ駆動回路の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディスプレイとしての液晶表示装置は、
各種領域において多用されている。この液晶表示装置の
表示面に表示された表示内容を見やすくするために、バ
ックライトとして蛍光管が用いられている。従来のこの
種の蛍光管は、図２に示すインバータ駆動回路により駆
動および調光を行うことができる。図２の従来の蛍光管
のインバータ駆動回路は、入力部１、電源コントロール
部２、インバータ部３を有している。蛍光管４は、イン
バータ部３に接続されている。入力部１から入力電圧が
与えられた電源コントロール部２のトランジスタＱ１
は、部分Ａで示すような数Ｖ程度の方形波の出力電圧Ｈ
をインバータ部３に与えることができる。インバータ部
３のチョークコイルＬ１を流れた部分Ｂに示す数十Ｖの
電圧波形Ｆは、トランスＴ１においてピーク・ツー・ピ
ークが部分Ｃに示す数ＫＶの高電圧の管電圧Ｇになる。
この高圧の管電圧Ｇが蛍光管４を点灯させる。

【０００３】蛍光管４の電圧は、センスライン５を介し
て電源コントロール部２のＰ．Ｗ．Ｍ（パルス・ウェー
ブ・モジュレーション）部６に与えられ、このセンスラ
イン５からの蛍光管４の電圧信号に基づいて、蛍光管４
の点灯をＰＷＭ制御するようになっている。入力部１の
近くには、蛍光管４の調光を行うための可変抵抗７が設
けられている。この調光用の可変抵抗７を調整すること
により、図５に示すように部分Ａの出力電圧Ｈのオン／
オフのデューティの比率を可変する。たとえば、蛍光管
４の光量を減らして暗い状態にする場合には、図５に示
すように出力電圧Ｈのオン／オフのデューティ比を下げ
ることにより行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図２に示す従来のイン
バータ駆動回路では、液晶表示装置のバックライトとし
て用いる蛍光管の制御において、図２に示すように、図
３に示すように蛍光管４の片側が抵抗Ｒを介してグラン
ドＧＮＤに落ちている。図２の従来の駆動回路のよう
に、蛍光管４の片側（Ｌｏｗ側）を抵抗Ｒを介してグラ
ンドＧＮＤに落とす制御方法では、蛍光管４のグランド
ＧＮＤ側に近いところで、漏れ電流が発生してしまい、
蛍光管のＬｏｗ側が蛍光管のＨｉ側に比べて暗くなって
しまうという特性があり、この明るさのアンバランス
（むら）が、蛍光管の輝度むら等の原因となってしま
う。

【０００５】また、図３の従来の蛍光管のインバータ駆
動回路では、図２の駆動回路とほぼ同様の構造である
が、異なる点は蛍光管４がグランドＧＮＤから完全に電
気的に浮いた状態になっており、電源コントロール部２
は、トランスＴ１の１次側の電圧のみを制御している。
この制御方式では、低温時における蛍光管４のインビー
タンスの変化により軽負荷となってしまい、蛍光管の起
動時の立ち上がりが悪く、しかも蛍光管の明るさが温度
によって影響を受けやすい。

【０００６】そこで上記課題を解消するためになされた
ものであり、低温での起動性が上がり、かつ蛍光管内で
の明るさのむらが少なくなる蛍光管のインバータ駆動回
路を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１に
記載の発明にあっては、入力電源の電圧をコントロール
して、出力電圧を出力するための電源コントロール部
と、前記電源コントロール部からの前記出力電圧を変換
して、前記蛍光管に高圧の出力電圧を与えるインバータ
部と、前記インバータ部の前記高圧の出力電圧の変化
を、前記電源コントロール部にフィードバックするため
のフィードバック部と、前記インバータ部の前記高圧の
出力電圧の変化を、前記フィードバック部に対して電気
的に絶縁して伝達するためのフィードバック信号伝達部
と、を備える蛍光管のインバータ駆動回路により、達成
される。請求項２に記載の発明では、好ましくは前記蛍
光管は、ディスプレイの表示部に表示される内容を見や
すくするためのバックライトである。請求項３に記載の
発明では、好ましくは前記ディスプレイは、液晶表示装
置である。請求項４に記載の発明では、前記フィードバ
ック信号伝達部は、発光部と受光部を有するフォトカプ
ラであり、前記発光部が前記インバータ部側に配置さ
れ、前記受光部が前記フィードバック部側に配置されて
いる。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、請求項１に記載の発明にあ
っては、電源コントロール部は入力電源の電圧をコント
ロールして出力電圧を出力し、インバータ部は電源コン
トロール部からの出力電圧を変換して、蛍光管に高圧の
出力電圧を与える。フィードバック部は、インバータ部
の高圧の出力電圧の変化を、電源コントロール部にフィ
ードバックするための前記インバータ部の前記高圧の出
力電圧の変化を、フィードバック信号伝達部は、フィー
ドバック部に対して電気的に絶縁して伝達して、フィー
ドバック部は、インバータ部の高圧の出力電圧の変化を
電源コントロール部にフィードバックする。これによ
り、蛍光管側は、フィードバック部に対して電気的に絶
縁した状態、つまり電気的に浮いた状態であり、この状
態で電源コントロール部は蛍光管に流れる電流を制御す
ることができる。請求項２に記載の発明では、好ましく
は蛍光管は、ディスプレイの表示部に表示される内容を
見やすくするためのバックライトであれば、輝度むらの
少なく起動時の輝度の立ち上がりが良く、低温時の起動
性の良いバックライトとなり、ディスプレの表示部の表
示が見やすくなる。請求項３に記載の発明では、好まし
くは前記ディスプレイは、液晶表示装置であると、輝度
むらの少なく起動時の輝度の立ち上がりが良く、低温時
の起動性の良いバックライトとなり、蛍光表示装置の表
示部の表示が見やすくなる。請求項４に記載の発明で
は、前記フィードバック信号伝達部は、発光部と受光部
を有するフォトカプラであれば、簡単な構成であり、コ
ストが上がらない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。図１は、本発明
の蛍光管のインバータ駆動回路の好ましい実施例を示し
ている。図１において、蛍光管２１は、液晶表示装置１
０の表示部１６に対面するようにして、表示部１６の背
面側にあり、バックライトとして機能するものである。
蛍光管のインバータ駆動回路は、入力部２２、電源コン
トロール部２４、インバータ部２６、調光部２８、フィ
ードバック部３０と、フィードバック信号伝達部５０な
どを有している。入力部２２は、可変型の直流電源２９
を有していて、直流電源２９のプラス側が入力電圧Ｖｉ
ｎを与えることができ、直流電源２９のマイナス側がグ
ランドＧＮＤになっている。直流電源２９のプラス側と
マイナス側に対して、電源コントロール部２４のトラン
ジスタＱ１とＰ．Ｗ．Ｍ制御部３１が接続されている。
この電源コントロール部２４は、トランジスタＱ１と
Ｐ．Ｗ．Ｍ制御部（Ｐｕｌｓｅ ＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌ
ａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌ部）３１を備えてい
る。Ｐ．Ｗ．Ｍ制御部３１は、トランジスタＱ１のベー
スに接続されていると共に、入力部２２のグランドＧＮ
Ｄと調光部２８に接続されている。トランジスタＱ１
は、ＰＮＰトランジスタであり、トランジスタＱ１のコ
レクタ端子は次段のインバータ部２６のチョークコイル
Ｌ１に接続されている。またＰ．Ｗ．Ｍ制御部３１もイ
ンバータ部２６に接続されている。

【００１０】インバータ部２６は、チョークコイルＬ
１、抵抗Ｒ０、トランジスタＱ２，Ｑ３、コンデンサＣ
１、トランスＴ１、バラスト用コンデンサＣ２を有して
いる。チョークコイルＬ１は、電源コントロール部２４
のトランジスタＱ１のコレクタ端子に接続されていると
共に、抵抗Ｒ０の一端に接続されている。抵抗Ｒ０の他
端は、トランジスタＱ２のベースと、トランスＴ１のベ
ース巻線ＮＢを介してトランジスタＱ３のベースに接続
されている。チュークコイルＬ１の他端は、トランスＴ
１の１次巻線ＮＰの途中に接続されている。入力側の１
次巻線ＮＰの両端は、トランジスタＱ２のコレクタとト
ランジスタＱ３のコレクタに接続されている。コンデン
サＣ１は、１次巻線ＮＰの両端に接続されている。トラ
ンジスタＱ３のエミッタは、コンデンサＣ５を介して
Ｐ．Ｗ．Ｍ制御部３１の短絡保護端子に接続されてい
る。

【００１１】トランスＴ１の入力側の１次巻線ＮＰとベ
ース巻線ＮＢに対応して、出力側の２次巻線ＮＳが配置
されている。２次巻線ＮＳの一端は、コンデンサＣ２を
介して蛍光管２１の１つの電極２１ａに接続されてい
る。２次巻線ＮＳの他端は、抵抗Ｒ１，Ｒ３、発光ダイ
オードＥＤを介して蛍光管２１の別の電極２１ｂに接続
されている。

【００１２】図１の本発明の蛍光管のインバータ駆動回
路で特徴的なのは、インバータ部２６の２次側と蛍光管
２１の他方の電極２１ｂの部分と、フィードバック部３
０の間において、フィードバック信号伝達部５０が設け
られていることである。フィードバック部３０は、イン
バータ部２６の高圧の出力電圧の変化を電源コンロール
部２４のＰ．Ｗ．Ｍ制御部３１にフィードバックするた
めのものである。このフィードバック信号伝達部５０
は、好ましくはフォトカプラを用いていて、インバータ
部２６および蛍光管２１側とフィードバック部３０のセ
ンスライン５５側の間が、電気的に絶縁されている。フ
ィードバック信号伝達部５０は発光ダイオードＥＤと受
光ダイオードＲＤからなり、インバータ部２６の高圧の
出力電圧の変化を、前記フィードバック部３０に対して
電気的に絶縁して伝達するためのものである。フィード
バック信号伝達部５０の発光ダイオードＥＤは、抵抗Ｒ
１と共に、蛍光管２１の１つの電極２１ｂとトランスＴ
１の２次側コイルＮＢの間に並列に設けられている。つ
まり、蛍光管２１の電極２１ｂはグランドＧＮＤには接
続されていない。これに対して、フィードバック信号伝
達部５０の受光ダイオードＲＤは、センスライン５５の
抵抗Ｒ５と入力電圧Ｖｉｎ側のトランジスタＱ１のエミ
ッタ側に接続されている。このセンスライン５５には、
抵抗Ｒ５、ダイオードＤ２、コンデンサＣ４が配置され
ていて、Ｐ．Ｗ．Ｍ制御部３１に接続されている。

【００１３】次に、上述した蛍光管のインバータ駆動回
路の動作を説明する。液晶表示装置１０の表示面１６に
は、たとえばナビゲーション用の情報を表示している。
入力部２２の直流電源２９が、電源コントロール部２４
のトランジスタＱ１に入力電圧Ｖｉｎを与える。

【００１４】電源コントロール部２４のＰ．Ｗ．Ｍ制御
部３１は、トランジスタＱ１のベース端子にＰ．Ｗ．Ｍ
制御用の信号ＳＲを与えて、トランジスタＱ１をＰＷＭ
制御する。トランジスタはＰＷＭ制御に基づいて、オン
／オフされて、トランジスタＱ１の出力電圧をコントロ
ールする。このトランジスタＱ１の出力電圧は、図１の
部分Ａで示しており、トランジスタＱ１のコレクタ端子
にはオン／オフした方形波の出力電圧Ｈが出力される。
フィードバック部３０のセンスライン５５からＰ．Ｗ．
Ｍ制御部３１に与えられる電圧の高低により、この出力
電圧Ｈのオン／オフデューティの比率を制御するように
なっていて、これにより出力電圧Ｈをコントロールする
ことができる。この際、調光部２８の可変抵抗を調整す
ることにより、出力電圧のオン／オフデューティの比率
を換えて、管電圧を調整して蛍光管２１の調光も可能で
ある。

【００１５】トランジスタＱ１のコレクタ端子に出力さ
れた部分Ａで示す出力電圧Ｈは、インバータ部２６に入
力される。このインバータ部２６は、いわゆるロイヤー
回路で構成されている。このロイヤー回路は、２石のプ
ッシュ−プルとなっており、正負対称の正弦波の電圧を
出力する機能を有する回路である。

【００１６】トランジスタＱ１のコレクタ端子からの出
力電圧Ｈは、チョークコイルＬ１を介してトランスＴ１
に印加される。この印加される電圧Ｆは、図１の部分Ｂ
で示していて、波高値が数十Ｖレベルのものである。こ
れに対して部分Ａで示した方形波の出力電圧Ｈの波高値
は、数Ｖ程度のものである。部分Ｂで示す電圧Ｅは、ト
ランジスタＱ２，Ｑ３が互いにオン／オフを繰り返すこ
とにより、トランスＴ１を介して２次側の巻線ＮＳにお
いて図１の部分Ｃの高圧の管電圧Ｇに変換される。この
高電圧に変換された管電圧Ｇはバラスト用コンデンサＣ
２を介して、蛍光管２１の電極２１ａ，２１ｂに印加さ
れる。これにより蛍光管２１は点灯する。バラスト用コ
ンデンサＣ２を通して蛍光管に印加される電圧は、部分
Ｃに示している。この部分Ｃに示す電圧Ｇは、そのピー
ク・ツー・ピーク値が数ｋＶである。

【００１７】上述した動作において、フォトカプラであ
るフィードバック信号伝達部５０においては、蛍光管２
１に対して発生する管電圧Ｇに対応して、発光ダイオー
ドＰＤが発光し、その光を受光ダイオードＲＤが受光す
る。つまりフィードバック信号伝達部５０の受光ダイオ
ードＲＤに流れる電流により、１次側の電源コントロー
ル部２４のＰ．Ｗ．Ｍ制御部３１を、センスライン５５
を介してコントロールするようになっている。

【００１８】この時に、受光ダイオードのカソード側に
発生する電圧を抵抗Ｒ５を介してこの電圧を、ダイオー
ドＤ２とコンデンサＣ４によりピーク整流をしてセンス
ライン５５を介してＰ．Ｗ．Ｍ制御部３１にフィードバ
ックするようになっている。つまり、このカソード側に
発生する電圧を制御することにより、蛍光管２１の明る
さを制御することができるようになっている。蛍光管２
１の起動時および低温状態において蛍光管２１のインピ
ーダンスが高い場合には、トランスＴ１の１次側の電圧
を高くする。そして充分に蛍光管２１が暖まって蛍光管
２１のインピーダンスが低くなった場合には、トランス
Ｔ１の１次側の電圧を低くコントロールする。

【００１９】蛍光管２１側は電気的に浮かせた状態、す
なわち電気的に絶縁した状態でフィードバック信号伝達
部５０により、トランスＴ１の２次側と蛍光管２１側か
らフィードバック部３０側へフィードバック信号を送っ
て、フィードバック部３０を介してＰ．Ｗ．Ｍ制御部３
１に制御信号を送り、このＰ．Ｗ．Ｍ制御部３１は、蛍
光管２１に流れる電流を制御するようになっている。こ
れにより、図２の従来のインバータ駆動回路で生じた漏
れ電流の影響による蛍光管内での輝度のアンバランスの
発生を抑えることができる。このような方式のインバー
タ駆動回路では、蛍光管の起動時あるいは低温状態下で
の蛍光管の起動時において輝度むらの少ない立ち上げ特
性の良い起動を行うことができる。

【００２０】このように、本発明の実施例では、インバ
ータ部２６および蛍光管２１の２次側が、グランドＧＮ
Ｄに接続されず、フィードバック信号伝達部５０により
電気的に絶縁した状態で信号を送ることができるので、
蛍光管の起動性を向上することができ、蛍光管２１内で
の明るさのむらを少なくすることができ、漏れ電流によ
る影響が受けにくい。トランスＴ１の２次側が浮いてい
る状態で制御を行うので、蛍光管の輝度の立ち上がりが
早くなり、フォトカプラのようなフィードバック信号伝
達部５０を設ければ良いので、ローコストで回路構成が
可能である。ところで、上述した実施例では、液晶表示
装置のバックライトとしての蛍光管を駆動するために用
いているが、これに限らず本発明のインバータ駆動回路
は、他の表示装置のバックライトとして用いることがで
きる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、低
温での起動性が上がり、かつ蛍光管内での明るさのむら
が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光管のインバータ駆動回路の好まし
い実施例を示す回路図。

【図２】従来のインバータ駆動回路を示す回路図。

【図３】別の従来のインバータ駆動回路を示す回路図。

【符号の説明】 ２１ 蛍光管 ２２ 入力部 ２４ 電源コントロール部 ２６ インバータ部 ２９ 入力電源（直流電源） ３０ フィードバック部 ５０ フィードバック信号伝達部（たとえばフォトカプ
ラ） ５５ センスライン ＰＤ フィードバック信号伝達部の発光ダイオード ＲＤ フィードバック信号伝達部の受光ダイオード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電源の電圧をコントロールして、
   出力電圧を出力するための電源コントロール部と、 前記電源コントロール部からの前記出力電圧を変換し
   て、前記蛍光管に高圧の出力電圧を与えるインバータ部
   と、 前記インバータ部の前記高圧の出力電圧の変化を、前記
   電源コントロール部にフィードバックするためのフィー
   ドバック部と、 前記インバータ部の前記高圧の出力電圧の変化を、前記
   フィードバック部に対して電気的に絶縁して伝達するた
   めのフィードバック信号伝達部と、を備えることを特徴
   とする蛍光管のインバータ駆動回路。
2. 【請求項２】 前記蛍光管は、ディスプレイの表示部に
   表示される内容を見やすくするためのバックライトであ
   る請求項１に記載の蛍光管のインバータ駆動回路。
3. 【請求項３】 前記ディスプレイは、液晶表示装置であ
   る請求項２に記載の蛍光管のインバータ駆動回路。
4. 【請求項４】 前記フィードバック信号伝達部は、発光
   部と受光部を有するフォトカプラであり、前記発光部が
   前記インバータ部側に配置され、前記受光部が前記フィ
   ードバック部側に配置されている請求項１または請求項
   ３に記載の蛍光管のインバータ駆動回路。