JP2009093831A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コロナ放電やアーク放電などの異常放電が生じた場合、検知された高周波電圧から異常放電とは異なる要因により発生する周波数成分を効果的に除去することにより、異常放電の初期状態を精度良く検知可能な放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】放電灯点灯装置１は、放電センサ回路６と、放電センサ回路６に誘起される電圧信号を検出する信号検出回路１２と、信号検出回路１２により検出された電圧信号に基いて前記トランスの二次側への給電を停止する保護手段とを備えるとともに、信号検出回路１２は、放電センサ回路６から入力される電圧信号の所定の周波数以下の成分を２次高域通過フィルタと同等か又はそれ以上に減衰させることにより、異常放電により発生した高周波信号を通過させ、前記異常放電とは異なる要因により発生した高周波信号の通過を阻止する信号弁別回路８を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置の照明用放電灯を点灯させるために好適な放電灯点灯装置に係り、特に、放電灯点灯装置の高圧回路配線に発生するコロナ放電あるいはアーク放電等の異常放電を検出する機能を備えた放電灯点灯装置に関する。

従来、液晶表示装置の照明装置として用いられるバックライトには、照明用の光源として冷陰極ランプ、メタルハライドランプなどの放電灯が多用されており、この放電灯を点灯させるために、インバータ回路等を備えた放電灯点灯装置が使用されている。ここで、放電灯は、通常、高電圧にて点灯させる必要があるため、放電灯点灯装置は、典型的には、インバータ回路を構成するスイッチング素子のスイッチング動作により発振させた交流電圧を、高電圧に昇圧するための高圧トランスを備えており、この高圧トランスの二次側に放電灯を接続する構成を有している。

このような高圧トランスを備えた放電灯点灯装置において、例えば、高圧トランスの二次側端子と配線間の接続不良、高圧トランスの二次側の配線の切断、放電灯を接続する高圧コネクタ端子間の接続不良、放電灯の結線不良、あるいは高圧トランスのコイルの被覆不良による耐圧低下が生じた場合、これらの高電圧配線回路中で生じた切断箇所の間隔（距離）が狭い場合には、いずれかの切断箇所でコロナ放電やアーク放電などの異常放電が生じることがある。このような異常放電が発生した場合、例えばアーク放電は火花を伴うため、端子や部品が損傷し、場合によっては発煙発火して放電灯点灯装置および液晶表示装置が損傷してしまうという問題がある。したがって、高圧トランスを備えた放電灯点灯装置では、コロナ放電やアーク放電などの放電を検出し、これらの放電が生じた場合には放電灯への給電を停止して放電灯点灯装置および液晶表示装置の損傷を防止する必要がある。

そこで、従来、トランスの二次側回路配線中で発生したコロナ放電やアーク放電などの異常放電の初期状態を検出して、回路を保護する放電灯点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された放電灯点灯装置６１の回路構成図を図１０に示す。この放電灯点灯装置６１は、一端がグランドに接地され他方端が制御回路６３に接続された放電検出用パターン６８を備えており、この放電検出用パターン６８を、トランス６５の二次側回路の高圧配線箇所（図９では、トランス６５の二次側端子からコネクタ６７にかけた部分）に近接配置することによって、異常放電により生じる電磁波を放電検出用パターン６８で的確に受信し、異常放電の初期状態を精度良く検知することを図るものである。

また、電流検出回路により放電灯の管電流を検出するとともに、管電流からアーク放電によるノイズ成分を抽出して検出する保護回路を備えた放電灯点灯装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された放電灯点灯装置では、図１１に示すように、保護回路７０には、電流検出回路７１の後段にハイパスフィルタ７２が設けられており、このハイパスフィルタ７２は、インバータ回路の発振周波数よりも十分に高い放電ノイズ周波数成分のみを通過させ、インバータ回路の発振周波数成分を遮断するように設定されている。

国際公開第２００７／０６９３９４号パンフレット 特開２００２−１５１２８７号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示されたような放電灯点灯装置には、以下のような問題があった。
すなわち、近年の放電灯点灯装置では、その低電力化、低コスト化の要求が高まるにつれて、インバータ回路を構成するスイッチング素子（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ）のスイッチング損失を低減することが強く望まれており、そのための１つの手段として、スイッチング素子のスイッチング動作におけるターン・オン時間及びターン・オフ時間を短縮する必要がある。その結果、スイッチング素子のターン・オン時及び／又はターン・オフ時における電圧（例えば、ドレイン・ソース間電圧）の変化が急峻になり、電圧に大きなオーバーシュート（及び／又はアンダーシュート）やリンギングが発生するとともに、それらを要因とする高周波ノイズ（以下、スイッチング・ノイズともいう）が発生し易くなる。したがって、異常放電による高周波ノイズを検知するために設けられた回路要素（例えば、図１０に示す放電検出用パターン６８、又は、図１１に示す電流検出回路７１）は、検出すべき信号である異常放電による高周波ノイズと同時に、それに重畳されるスイッチング・ノイズも検出することになるため、これらの回路要素からの出力信号はＳＮ比の小さいものとなり、放電灯点灯装置の保護動作に誤動作が生じ易くなるという問題があった。

この点に関連して、特許文献２に開示された放電灯点灯装置は、電流検出回路７１の後段にハイパスフィルタ７２を備えてはいるものの、その目的は、インバータ回路の発振周波数よりも十分に高い周波数成分のみを通過させ、インバータ回路の発振周波数成分を遮断することにある。したがって、この目的を達成するためのハイパスフィルタ７２の設定として、特許文献２には、インバータ回路の発振周波数を４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚとし、アーク放電により発生する高周波電圧の周波数を数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚとした場合、ハイパスフィルタ７２の通過帯域を数ＭＨｚ以上とすることが記載されているのみである。しかしながら、上述したスイッチング・ノイズには、典型的には、数十ＭＨｚの周波数成分が含まれており、特許文献２に記載されたハイパスフィルタ７２では、スイッチング・ノイズに含まれる数十ＭＨｚの周波数成分が通過帯域に含まれることになるため、電流検出回路７１の出力電圧からスイッチング・ノイズの周波数成分を除去し、ＳＮ比を向上させるために有効なものではない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コロナ放電やアーク放電などの異常放電が生じた場合、検知された高周波電圧から異常放電とは異なる要因により発生する周波数成分を効果的に除去することにより、異常放電の初期状態を精度良く検知可能な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、または、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）トランスと、トランス駆動回路と、該トランス駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記トランス駆動回路にて前記トランスの一次側を駆動し、前記トランスの二次側に放電灯を接続して点灯させる放電灯点灯装置において、
放電センサ回路と、該放電センサ回路に誘起される電圧信号を検出する信号検出回路と、該信号検出回路により検出された電圧信号に基いて前記トランスの二次側への給電を停止する保護手段とを備えるとともに、
前記信号検出回路は、前記放電センサ回路から入力される電圧信号の所定の周波数以下の成分を２次高域通過フィルタと同等か又はそれ以上に減衰させることにより、異常放電により発生した高周波信号を通過させ、前記異常放電とは異なる要因により発生した高周波信号の通過を阻止する信号弁別回路を含むことを特徴とする放電灯点灯装置（請求項１）。

本項に記載の放電灯点灯装置は、放電センサ回路と、放電センサ回路に誘起される電圧信号を検出する信号検出回路とを備え、この信号検出回路は、異常放電により発生する高周波信号を通過させ、前記異常放電とは異なる要因により発生する高周波信号を阻止する信号弁別回路を含んでいるため、放電センサ回路に誘起される電圧信号から、異常放電により発生する高周波信号のみを効果的に抽出することが可能となる。その際、この信号弁別回路は、前記放電センサ回路から入力される電圧信号の所定の周波数以下の成分を、２次高域通過フィルタと同等か又はそれ以上に減衰させるものであるため、信号の弁別性が向上する。
これによって、本項に記載の放電灯点灯装置では、異常放電の発生時と異常放電の発生していない正常動作時との間で、信号検出回路により検出される電圧信号の差が十分に大きくなるため、上記保護手段は、信号検出回路により検出される電圧信号に基いて、異常放電の発生時に放電の初期状態を精度良く検知してトランスの二次側への給電を停止し、放電灯点灯装置の発煙・発火等を確実に防止することが可能となるとともに、この保護手段の放電灯点灯装置の正常動作時における誤動作をなくすことができる。

（２）（１）項に記載の放電灯点灯装置において、前記トランス駆動回路はスイッチング素子を含んでおり、前記異常放電とは異なる要因により発生する高周波は、前記スイッチング素子のターン・オン時及び／又はターン・オフ時に発生する高周波ノイズを含むことを特徴とする放電灯点灯装置。
本項に記載の放電灯点灯装置によれば、放電センサ回路に誘起される電圧信号から、スイッチング素子のターン・オン時及び／又はターン・オフ時に発生する高周波信号（スイッチング・ノイズともいう）を効果的に除去することが可能となる。これによって、スイッチング損失を低減し、ひいては放電灯点灯装置の低電力化、低コスト化を実現するために、このようなスイッチング素子を高速に動作させ、その結果スイッチング・ノイズが発生し易い放電灯点灯装置においても、上記保護手段は、信号検出回路により検出される電圧信号に基いて、異常放電の発生時に放電の初期状態を精度良く検知してトランスの二次側への給電を停止し、放電灯点灯装置の発煙・発火等を確実に防止することが可能となるとともに、この保護手段の放電灯点灯装置の正常動作時における誤動作をなくすことができる。

（３）（２）項に記載の放電灯点灯装置において、前記所定の周波数は、好ましくは、数十ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの範囲内、より好ましくは、１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの範囲内の範囲内に設定されるものである。
本項に記載の放電灯点灯装置は、例えば、異常放電により発生する高周波の周波数帯域が１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚであり、特にその主要な成分の周波数帯域が、２００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚであって、異常放電とは異なる要因により発生する高周波（例えば、スイッチング・ノイズ）の主要な成分の周波数が数十ＭＨｚ程度の場合に、好適なものである。

（４）（１）〜（３）項に記載の放電灯点灯装置において、前記信号弁別回路は、ｎ次（ｎ≧２）微分回路と、該ｎ次微分回路に接続されたショットキーバリアダイオード又は理想ダイオード回路とで構成されることを特徴とする放電灯点灯装置（請求項２）。
（５）（４）項に記載の放電灯点灯装置において、好ましくは、前記ｎ次微分回路は、１次ＲＣ微分回路をｎ段縦続してなるものである。
（４）項に記載の放電灯点灯装置によれば、比較的簡易かつ安価な構成により、優れた高周波特性を有する信号弁別回路を構成することができ、（５）項に記載の放電灯点灯装置は、そのような信号弁別回路を実現する上で更に有利なものである。

（６）（１）〜（５）項に記載の放電灯点灯装置において、前記信号検出回路は、前記信号弁別回路の出力側に、ピークホールド回路をさらに備えることを特徴とする放電灯点灯装置（請求項３）。
本項に記載の放電灯点灯装置によれば、ピークホールド回路により、高周波パルス信号となる信号弁別回路の出力信号のピーク値を検出し、そのピーク値を保持することによって、異常放電の発生を確実に捉えることが可能となる。

（７）（１）〜（６）項に記載の放電灯点灯装置において、前記放電センサ回路は、一端がグランドに接地され他方端が前記信号弁別回路に接続された放電検出用パターンからなり、該放電検出用パターンの少なくとも一部は、前記トランスの二次側回路の高圧配線箇所に近接配置されることを特徴とする放電灯点灯装置（請求項４）。
本項に記載の放電灯点灯装置によれば、放電検出用パターンをアンテナとして、コロナ放電及び／又はアーク放電に伴って放射される電磁波を的確に直接受信することにより、放電の初期状態を精度良く検知することができる。その際、放電検出用パターンの一端をグランドに接地した構成は、簡素かつ安価な構成により異常放電の検知を実現する上で有利なものである。

（８）（７）項に記載の放電灯点灯装置において、１の前記放電検出用パターンと該１の放電検出用パターンに接続される１の前記信号弁別回路とからなる組を、２組以上備えることを特徴とする放電灯点灯装置（請求項５）。

本項に記載の放電灯点灯装置によれば、１の放電検出用パターンと該１の放電検出用パターンに接続される１の信号弁別回路とからなる組を２組以上備えているため、トランスの二次側回路の高圧配線箇所に近接配置される放電検出用パターンを１の放電検出パターンで構成した場合と比較して、放電検出用パターンの全長を略一定に維持しつつ、各組に含まれる個々の放電検出用パターンの長さを、異常放電により各放電検出用パターンに誘起される電圧信号の減衰が問題とならない程度にまで短縮することが可能となる。
それによって、本項に記載の放電灯点灯装置が、例えば大型の液晶表示装置のバックライトとして好適に用いられる放電灯装置のように、複数のトランスを備えているか、又は、複数の放電灯を点灯させるか、あるいは、その両方であって、放電検出用パターンを配置すべきトランスの二次側回路の高圧配線箇所が比較的広範囲に渡る場合であっても、異常放電の検出感度を良好に維持することが可能となる。

本発明は、以上のように構成したため、放電灯点灯装置のトランスの二次側回路配線中でコロナ放電やアーク放電などの異常放電が生じた場合、放電センサ回路で検知した電圧信号から、異常放電とは異なる要因により発生する高周波成分を効果的に除去し、異常放電の初期状態を精度良く検知して放電灯点灯装置の動作を停止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における放電灯点灯装置１の概略構成を示すブロック図である。図１の放電灯点灯装置１は、高圧トランス４と、高圧トランス４の入力側（一次側）に接続されたトランス駆動回路３と、トランス駆動回路３に接続された制御回路２を備えており、高圧トランス４の出力側（二次側）には、例えば冷陰極ランプからなる放電灯５が接続されている。

また、放電灯点灯装置１は、高圧トランス４の二次側に、コロナ放電やアーク放電などの異常放電を検知するための放電センサ回路６を備えており、放電センサ回路６の出力は信号検出回路１２に接続され、信号検出回路１２の出力は比較回路１１に接続され、比較回路１１の出力は、制御回路２に接続されている。ここで、信号検出回路１２は、放電センサ回路６側から順に、信号弁別回路８、積分回路９、増幅回路１０を含むものである。

図２は、図１に示す放電灯点灯装置１の回路構成の一例を示す図である。尚、図２に示す放電灯点灯装置１ａにおいて、図１に示す構成要素対応する構成要素には同一の符号を付している。
図２に示す放電灯点灯装置１ａは、高圧トランス４ａと、高圧トランス４ａの一次側に接続されたトランス駆動回路３と、トランス駆動回路３に接続された制御回路２を備え、高圧トランス４ａの二次側には、例えば冷陰極ランプからなる放電灯５ａが接続されている。放電灯点灯装置１ａにおいて、高圧トランス４ａの二次側の一端は、高圧出力コネクタ１５を介して放電灯５ａの一端に接続し、高圧トランス４ａの二次側の他方端は、抵抗Ｒｇを介して接地されている。また、放電灯５ａの他方端は、接地されている。

ここで、制御回路２は、トランス駆動回路３の駆動周波数を設定する図示しない発振回路などを備えており、放電灯点灯装置１ａは、制御回路２から出力される制御信号に基づいてトランス駆動回路３が高圧トランス４ａの一次側を駆動することにより、高圧トランス４ａの二次側に接続された放電灯５ａを点灯するものである。

トランス駆動回路３は、例えば、４つのスイッチング素子を備えたＨブリッジ回路であり、これらのスイッチング素子が例えばパワーＭＯＳＦＥＴからなる場合、制御回路２からの出力信号は、各スイッチング素子のオン／オフ動作を制御するゲート信号である。トランス駆動回路３は、入力ラインから供給される直流電圧Ｖｉｎを、４つのスイッチング素子を所定のタイミングでスイッチング動作させることにより交流電圧に変換し、高圧トランス４ａの一次側を駆動する。高圧トランス４ａは、一次側に印加されるこの交流電圧を昇圧して二次側に出力し、昇圧された出力電圧により放電灯５ａが点灯する。
尚、本実施形態におけるトランス駆動回路３は、Ｈブリッジ回路に限定されるものではなく、例えば２つのスイッチング素子を備えたハーフブリッジ回路等の、高圧トランス４の一次側を駆動するスイッチング素子を備えた任意の適切な回路を使用することができる。

本実施形態における放電灯点灯装置１ａは、本実施形態における放電センサ回路６である放電検出用パターン６ａを備えており、放電検出用パターン６ａの一端はグランド（ＧＮＤ）に接地され、他方端は信号弁別回路８ａに接続されている。更に、図２に模式的に示すように、放電検出用パターン６ａは、波形（例えば、正弦波状）に形成された部分を含んでおり、その部分が、高圧トランス４ａの二次側回路の高圧配線箇所のうち、高圧トランス４ａの二次側の端子から高圧出力コネクタ１５にかけた部分に近接配置されている。
尚、本実施形態における放電検出用パターンは、波形に形成された部分の形状としては、三角波状や矩形波状など、さまざまな形状が使用可能である。

信号弁別回路８ａは、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１からなる１次ＲＣ微分回路と、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２からなる１次ＲＣ微分回路とを２段縦続してなる２次微分回路７ａと、２次微分回路７ａに接続されたショットキーバリアダイオードＳＢＤとで構成されている。増幅回路１０は、演算増幅器ＯＰ１と抵抗Ｒ４、Ｒ５からなる非反転増幅回路であり、信号弁別回路８ａからの出力は、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３からなる積分回路９を経て、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。比較回路１１は、コンパレータＣＰ１からなり、増幅回路１０からの出力は、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。また、コンパレータＣＰ１の反転入力端子（―）には、予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。

以上のように構成された放電灯点灯装置１ａにおいて、異常放電により放電検出用パターン６ａに誘起される電圧を検出して、高圧トランス４ａの二次側への給電を停止する手段と、その放電検出動作について説明する。

一般に、コロナ放電あるいはアーク放電には高周波成分を含んだ電磁波の放射が伴う。放電検出用パターン６ａは、高圧トランス４ａの二次側回路の部分断線箇所でコロナ放電あるいはアーク放電などの異常放電が生じた場合、それらの放電に伴って放射される電磁波の受信アンテナとして機能し、その電磁波を受信することによって放電検出用パターン６ａに誘起電圧が生じる。

信号弁別回路８ａには、この放電検出用パターン６ａに生じた誘起電圧が、電圧信号として入力される。ここで、信号弁別回路８ａに含まれる２次微分回路７ａは、２次高域通過フィルタとして機能するものであり、後述するように、放電検出用パターン６ａから入力される電圧信号の所定の周波数以下の周波数成分を減衰させることにより、異常放電により発生した高周波信号を通過させ、異常放電とは異なる要因により発生した高周波信号（例えば、後述するスイッチング・ノイズ）の通過を阻止するものである。
信号弁別回路８ａを通過した高周波信号は、ショットキーバリアダイオードＳＢＤにより整流されて高周波パルス信号となり、積分回路９を経て増幅回路１０により比較のために適切なレベルにまで増幅された後、比較回路１１に入力する。そして、比較回路１１に入力された電圧信号は、コンパレータＣＰ１により予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆと比較され、入力電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆを超えた場合には、コンパレータＣＰ１の出力信号が、制御回路２に対する停止信号として比較回路１１から出力される。

制御回路２は、比較回路１１から停止信号が入力されると、制御回路２が備える発振回路（図示省略）の動作を停止させ、それによってトランス駆動回路３の動作を停止して高圧トランス４ａの二次側への給電を停止する。この結果、高圧トランス４ａの二次側回路中に生じたコロナ放電あるいはアーク放電の持続を遮断し、発煙や発火等から放電灯点灯装置１ａを保護することができる。
尚、本実施形態では、制御回路２が本実施形態における保護手段としても機能するものであるが、本発明に係る放電灯点灯装置は、制御回路２とは別の保護回路を用いるものであってもよい。

ここで、上述したような放電灯点灯装置１ａの保護動作を実施する上での、本実施形態における信号弁別回路８ａの作用効果について詳述する。

一般に、放電灯点灯装置及び放電灯点灯装置が組み込まれる被照明体（典型的には、液晶表示装置）には、様々な電磁放射源が存在する。とりわけ、トランス駆動回路３に含まれるスイッチング素子は、そのスイッチング動作の高速化にともなって、ターン・オン時及び／又はターン・オフ時に発生する高周波ノイズ（スイッチング・ノイズ）の放射源となっている。このような状況において、放電検出用パターン６ａは、異常放電が発生しているか否かに関わらず、トランス駆動回路３が動作している限り、このスイッチング・ノイズを受信している可能性が高く、このスイッチング・ノイズが、検出すべき信号（すなわち、異常放電により発生する高周波信号）に対する背景ノイズとなっている。したがって、信号検出回路１２ａにおいて単に放電検出用パターン６ａに誘起される電圧を検出するだけでは、信号検出回路１２ａの出力信号のＳＮ比が低いものとなるため、比較回路１１において異常放電の発生を判別することが困難になり、ひいては放電灯点灯装置１ａの保護動作に誤動作が生じるおそれがある。

本発明は、このような問題に対して、一般にスイッチング・ノイズの少なくとも主要な成分の周波数が、異常放電により発生する高周波の少なくとも主要な成分が分布する周波数帯域よりも低い事実に着目し、放電検出用パターン６ａから入力される電圧信号の、適切な所定の周波数以下の成分を減衰させることにより、異常放電の検出信号（信号検出回路１２ａの出力信号）のＳＮ比を改善するものである。更に、本実施形態では、このような減衰を、２次微分回路７ａにより実施することで、信号弁別回路８ａを通過させる信号と通過を阻止するノイズとを、効果的に弁別するものである。

次に、図３を用いて、２次微分回路７ａの具体例について説明する。この例は、異常放電による高周波が分布する周波数帯域が、およそ１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚ（図３中のＲで示す範囲）であり、その主要な成分の周波数帯域がおよそ２００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚであるとともに、スイッチング・ノイズの主要な成分が有する周波数が数十ＭＨｚ程度（例えば、３５ＭＨｚ）である場合に好適なものである。

図３は、それぞれ１次及び２次微分回路の減衰特性を折れ線近似で示す図である。
図３に示す折れ線Ｂは、本実施形態における２次微分回路７ａの減衰特性の好ましい一例を、折れ線近似で示すものである。折れ線Ｂで示される減衰特性は、３４０ＭＨｚの遮断周波数を有する１次微分回路と、１７０ＭＨｚの遮断周波数を有する１次微分回路とを縦続してなる２次微分回路の特性に相当するものであり、周波数３４０ＭＨｚ以上の利得は０ｄＢ、周波数１７０ＭＨｚ〜３４０ＭＨｚの範囲における利得の減衰傾度は６ｄＢ／ＯＣＴ、周波数１７０ＭＨｚ以下における利得の減衰傾度は１２ｄＢ／ＯＣＴである。
具体的には、図２に示す２次微分回路７ａの抵抗Ｒ１、Ｒ２及びコンデンサＣ１、Ｃ２の値を、それぞれＲ１＝１８０Ω、Ｒ２＝９１Ω、Ｃ１＝Ｃ２＝５ｐＦとすることによって、近似的に図３に示す折れ線Ｂで表される減衰特性を有する２次微分回路を実現することができる。
また、図３に示す折れ線Ａは、比較のために、３４０ＭＨｚの遮断周波数を有する１次微分回路の減衰特性を折れ線近似で示すものであり、周波数３４０ＭＨｚ以上の利得は０ｄＢ、周波数３４０ＭＨｚ以下における利得の減衰傾度は６ｄＢ／ＯＣＴである。

図３に示すように、折れ線Ａで示す一次微分回路と折れ線Ｂで示す二次微分回路７ａは、ともに、入力信号のうち所定の周波数である３４０ＭＨｚ以下の成分を減衰させるものである。このとき、折れ線Ｂで示す二次微分回路７ａの減衰特性は、１７０ＭＨｚ〜３４０ＭＨｚの範囲では折れ線Ａで示す一次微分回路の減衰特性と同等な（ほぼ周波数に比例する）ものであるが、１７０ＭＨｚ以下の周波数では、より急峻な（ほぼ周波数の２乗に比例する）ものとなる。例えば、一次微分回路と二次微分回路７ａの１７０ＭＨｚにおける利得は、ともに−６ｄＢであり、スイッチング・ノイズの主要な成分が有する周波数である３５ＭＨｚでは、１次微分回路の利得が−２０ｄＢであるのに対して、２次微分回路７ａの利得は−３５ｄＢである。
このように、２次微分回路７ａは、入力される電圧信号のうち、異常放電により発生する高周波成分をほとんど減衰させることなく、スイッチング・ノイズを効果的に除去するものであり、これによって、信号検出回路１２ａの出力信号のＳＮ比を大幅に向上させることができる。

さらに、本実施形態における信号弁別回路８ａは、整流素子として、一般の汎用ダイオード（順方向電圧は約０．６Ｖ）よりも順方向電圧の低いショットキーバリアダイオードＳＢＤ（順方向電圧は約０．２Ｖ）を用いているため、より低電圧の信号を検出することができ、異常放電を高精度に検出することができる。
尚、本発明の整流素子は、ショットキーバリアダイオードＳＢＤに限定されるものではなく、放電検出用パターンで検知される異常放電による高周波信号の電圧が比較的低い場合には、ショットキーダイオードの代わりに順方向電圧がほとんど０Ｖである理想ダイオード回路を使用することができる。理想ダイオード回路は、例えば、図４に示したように、演算増幅器ＯＰ２とダイオードＤ１、Ｄ２及び抵抗Ｒとで構成できる。
また、放電検出用パターンで検知される異常放電による高周波信号の電圧が比較的高い場合には、信号弁別回路の整流素子として、一般の汎用ダイオードを用いた態様も可能である。

次に、図５、図６を用いて、本発明の第２の実施形態における放電灯点灯装置について説明する。
図５は、本実施形態における放電灯点灯装置１ｂの回路構成を示す図である。図５において、図２に示す放電灯点灯装置１ａと共通する構成要素には同一符号を付しており、以下では、放電灯点灯装置１ａとの相違点を中心に説明する。

放電灯点灯装置１ｂは、複数の高圧トランスからなるトランス群４ｂを備えて、複数の放電灯からなる放電灯群５ｂを点灯させる放電灯点灯装置であり、トランス群４ｂと放電灯群５ｂは、複数の高圧出力コネクタからなる高圧出力コネクタ群１５ａを介して接続されている。

本実施形態における放電灯点灯装置１ｂにおいて、放電センサ回路は、一端がグランドに接地された２本の放電検出用パターン６ｂ、６ｃから構成され、各々の放電検出用パターン６ｂ、６ｃの他方端は、それぞれ対応する信号弁別回路８ｂ、８ｃに接続されている。
本実施形態においても、各々の信号弁別回路８ｂ、８ｃは、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１からなる１次ＲＣ微分回路と、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２からなる１次ＲＣ微分回路とを２段縦続してなる２次微分回路７ｂ、７ｃと、２次微分回路７ｂ、７ｃに接続されたショットキーバリアダイオードＳＢＤ１、ＳＢＤ２とで構成されている。各信号弁別回路８ｂ、８ｃからの出力は、積分回路９を経て、増幅回路１０で増幅された後、比較回路１１に入力され、比較回路１１は、入力された電圧信号が基準電圧Ｖｒｅｆを超えた場合には、制御回路２に対して停止信号を出力する。

本実施形態における放電灯点灯装置１ｂは、このような構成をもって図２に示す第１の実施形態の放電灯点灯装置１ａと同様の作用効果を奏することに加えて、次のような本実施形態に特有の作用効果を奏するものである。

本実施形態における放電灯点灯装置１ｂのように、トランス群４ｂを備えて放電灯群５ｂを点灯させる放電灯点灯装置の場合、放電検出用パターンを配置すべきトランスの二次側回路の高圧配線箇所が比較的広範囲に渡ることになり、そのため、放電検出用パターンを長くする必要が生じる。このとき、放電検出用パターンによる高周波の検知箇所から信号弁別回路までの距離が長くなると、誘起された電圧信号が信号弁別回路に到達する前に放電検出用パターンの途中経路で減衰する結果、信号検出回路１２ｂからの出力信号のＳＮ比が低下し、異常放電の検出感度が低下するおそれがある。

このような問題に対して、本実施形態における放電灯点灯装置１ｂは、放電検出用パターンを２本の放電検出用パターン６ｂ、６ｃから構成し、各々の放電検出用パターン６ｂ、６ｃをそれぞれ対応する信号弁別回路８ｂ、８ｃに接続したことにより、放電検出用パターンの全長を略一定に維持しつつ、各々の放電検出用パターン６ｂ、６ｃの長さを電圧信号の減衰が問題とならない程度にまで短縮することが可能となる。それによって、放電灯点灯装置１ｂでは、放電検出用パターンを配置すべきトランスの二次側回路の高圧配線箇所が比較的広範囲に渡る場合であっても、信号検出回路１２ｂからの出力信号のＳＮ比を低下させることなく、異常放電の検出感度を良好に維持することが可能となる。

ここで、本実施形態においても、各放電検出用パターン６ｂ、６ｃは、波形（例えば、正弦波状）に形成された部分を含み、その部分が、複数の高圧トランスからなるトランス群４ｂの二次側回路の高圧配線箇所のうち、各高圧トランスの二次側の端子から高圧出力コネクタ群１５ａの各高圧出力コネクタにかけた部分に近接配置されているものであり、次に、図６を用いて、このような放電検出用パターン６ｂ、６ｃの好ましい配置例を説明する。

図６は、トランス群４ｂを構成する複数（図示の例では８個）の高圧トランス４ｂ１〜４ｂ８と、高圧出力コネクタ群１５ａを構成する複数（図示の例では８個）の高圧出力コネクタ１５ａ１〜１５ａ８とが実装されたプリント基板１３を、高圧トランス４ｂ１〜４ｂ８及び高圧出力コネクタ１５ａ１〜１５ａ８が実装された面とは反対側の面（以下、裏面ともいう）から見た平面図である。図６において、各高圧トランス４ｂ１〜４ｂ８の実装箇所に対応する部分及び各高圧出力コネクタ１５ａ１〜１５ａ８の実装箇所に対応する部分は、二点鎖線で示す矩形領域としてそれぞれ対応する符号を付して示されている。また、プリント基板１３において、各高圧トランス４ｂ１〜４ｂ８の二次側の端子は、それぞれ対応する高圧出力コネクタ１５ａ１〜１５ａ８に対向する側（図６の上方側）に配置されている。

本実施形態において、放電検出用パターン６ｂ、６ｃは、プリント基板１３の裏面に形成されており、放電検出用パターン６ｂの波形に形成された部分が、高圧トランス４ｂ１〜４ｂ４の実装箇所に対応する部分（図６に示す矩形領域４ｂ１〜４ｂ４）と高圧出力コネクタ１５ａ１〜１５ａ４の実装箇所に対応する部分（図６に示す矩形領域１５ａ１〜１５ａ４）の中間に、両方の部分４ｂ１〜４ｂ４、１５ａ１〜１５ａ４の近傍またはその部分内を通過するように配置され、放電検出用パターン６ｃの波形に形成された部分が、高圧トランス４ｂ５〜４ｂ８の実装箇所に対応する部分（図６に示す矩形領域４ｂ５〜４ｂ８）と高圧出力コネクタ１５ａ５〜１５ａ８の実装箇所に対応する部分（図６に示す矩形領域１５ａ５〜１５ａ８）の中間に、両方の部分４ｂ５〜４ｂ８、１５ａ５〜１５ａ８の近傍またはその部分内を通過するように配置されている。
これによって、本実施形態における放電検出用パターン６ｂ、６ｃでは、各高圧トランス４ｂ１〜４ｂ８の二次側の端子から高圧出力コネクタ１５ａ１〜１５ａ８にかけた部分のうち、各高圧トランス４ｂ１〜４ｂ８の二次側の端子と高圧出力コネクタ１５ａ１〜１５ａ８との両方に近接配置する構成が実現されているため、放電の初期状態をより高精度に検知することができる。

尚、図２に示す放電灯点灯装置１ａの場合のように、１本の放電検出用パターン６ａにより放電センサ回路を構成する場合でも、高圧トランス４ａ及び高圧出力コネクタ１５が実装されるプリント基板の裏面に放電検出用パターン６ａを形成し、その波形に形成された部分を、高圧トランス４ａの実装箇所に対応する部分と高圧出力コネクタ１５の実装箇所に対応する部分の中間に、その両方の部分に近傍またはその部分内を通過するように配置する構成が適用できることは言うまでもない。

ここで、本実施形態における放電灯点灯装置１ｂでは、放電検出用パターン６ｂ、６ｃと各放電検出用パターン６ｂ、６ｃに接続される信号弁別回路７ｂ、７ｃとからなる組を２組備えるものとした。
本発明に係る放電灯点灯装置において、放電センサ回路を、一端をグランドに接地した放電検出用パターンから構成したことにより、簡素かつ安価な構成により異常放電の検知を実現することができる利点を生かしつつ、上記組数を複数として、異常放電の検出感度を良好に維持するためには、各組に含まれる放電検出用パターンに誘起される電圧信号が、それぞれ対応する信号弁別回路に到達するまで十分なレベルを維持している程度の長さである限り、上記組数を、可能な限り少数とすること、少なくとも複数の高圧トランスの個数及び／又は複数の放電灯の本数よりも少数とすることが好ましい。
この点において、８個の高圧トランス４ｂ１〜４ｂ８を備える放電灯点灯装置において、放電検出用パターン６ｂ、６ｃと各放電検出用パターン６ｂ、６ｃに接続される信号弁別回路７ｂ、７ｃとからなる組を２組とした本実施形態における放電灯点灯装置１ｂは、例えば大型の液晶表示装置用のバックライトとして好適に用いられる面状照明装置において、簡素かつ安価な構成により異常放電の検知を実現することができる利点と、高感度な異常放電の検出を達成できる利点とを、高度にバランスさせた構成の例となっているものである。
但し、本発明において、上記組数は、高圧トランス及び放電灯の数に応じて確保すべき放電検出用パターンの全長、放電検出用パターン上の信号の許容可能な減衰レベル、上記組数の増大に伴うコスト等を勘案の上、最適な組数が決定されるものであり、必要に応じて、この組数を２以上とするものであってもよい。

図７は、上述した第１及び第２の実施形態における放電灯点灯装置１ａ、１ｂの信号検出回路１２ａ、１２ｂの出力信号のＳＮ比を測定した結果を示した表である。図７には、比較のために、第１の実施形態と同様の１本の放電検出用パターンを有するととともに、信号弁別回路を有しない放電灯点灯装置（比較例１）と、第１の実施形態と同様の１本の放電検出用パターン及びこの放電検出用パターンに接続された１次微分回路を含む信号弁別回路を有する放電灯点灯装置の、同様のＳＮ比の測定結果も示されている。

ここで、図７に表示されたＳＮ比は、放電灯と高圧出力コネクタとの距離を０．５ｍｍ離すことにより、異常放電を発生させた状態で放電灯点灯装置を動作させたときに測定した信号検出回路の出力信号の実効値（Ｖａ）と、正常動作時に測定した信号検出回路の出力信号の実効値（Ｖｎ）を用いて、「Ｖａ／Ｖｎ」により定義された値である。
図７に示すように、比較例１、比較例２、第１の実施形態、及び第２の実施形態のＳＮ比は、それぞれ１．２、７．５、２０、及び６０となった。このように、第１及び第２の実施形態における放電灯点灯装置１ａ、１ｂは、いずれも、比較例１、２の放電灯点灯装置と比較してＳＮ比が大幅に改善されており、特に、第２の実施形態における放電灯装置１ｂでは、その改善の度合いが著しいことがわかる。

次に、図８、図９を用いて、本発明の第３の実施形態における放電灯点灯装置について説明する。図８は、本実施形態における放電灯点灯装置１ｃの回路構成を示す図である。図８に示す放電灯点灯装置１ｃは、図２に示す放電灯点灯装置１ａとその基本構成を共有するものであり、図２と共通する構成要素には同一符号を付し、以下では、放電灯点灯装置１ａとの相違点を中心に説明する。

本実施形態における放電灯点灯装置１ｃは、その信号検出回路１２ｃの信号弁別回路７ａの出力側に、ダイオードＤ１とコンデンサＣ４からなるピークホールド回路１４を含む点で放電灯点灯装置１ａと相違しており、図８に示す例では、増幅回路１０の出力がピークホールド回路１４に接続され、ピークホールド回路１４からの出力が、比較回路１１に入力されるものである。

ここで、図９を用いて、ピークホールド回路１４の作用効果を説明する。図９（ａ）は増幅回路１０の出力端Ｇの電圧波形、図９（ｂ）はピークホールド回路１４の出力端Ｈの電圧波形を示している。放電灯点灯装置１ｃでは、放電検出用パターン６ａで検知されて信号弁別回路８ａを通過した高周波パルス信号は、積分回路９、増幅器１０を経て、ピークホールド回路１４に入力される。異常放電に起因する高周波パルス信号は、図９（ａ）に示すように、振幅変動が非常に激しいため、この信号をそのまま比較回路１１に入力すると、コンパレータＣＰ１の出力信号のチャタリングにより、制御回路２が比較回路１１からの停止信号を検出できないおそれがあり、異常放電の検知感度を落とすことにつながる。
この問題に対して、本実施形態における放電灯点灯装置１ｃでは、ピークホールド回路１４が、増幅回路１０から入力した高周波パルス信号のピーク値を検出して、出力信号をそのピーク値に保持することにより、図９（ｂ）に示すように、比較回路１１の入力信号が安定し、コンパレータＣＰ１の出力信号のチャタリングが解消されることにより、異常放電を確実に検出することが可能となるものである。

尚、本実施形態における放電灯点灯装置１ｃは、その基本構成を第１の実施形態における放電灯点灯装置１ａと共通ものとしたが、第２の実施形態における放電灯点灯装置１ｂが、ピークホールド回路１４を備えるものであってもよいことは言うまでもない。

以上、本発明の好ましい実施形態ついて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述した実施形態において、信号弁別回路には、１次ＲＣ微分回路を２段縦続してなる２次微分回路が含まれるものとしたが、本発明に係る信号弁別回路は、この態様に限定されるものではない。例えば、本発明に係る信号弁別回路は、トランス駆動回路に含まれるスイッチング素子のスイッチング速度の更なる高速化に伴うスイッチング・ノイズの高周波化等に応じて、３次以上の高次の微分回路を含むものであってもよく、及び／又は、演算増幅器等の能動素子を用いた微分回路を含むものであってもよい。
さらに、本発明に係る信号弁別回路は、放電センサ回路から入力される電圧信号の所定の周波数以下の成分を２次高域通過フィルタと同等か又はそれ以上に減衰させることにより、異常放電により発生した高周波信号を通過させ、異常放電とは異なる要因により発生した高周波信号の通過を阻止するものである限りにおいてその特有の作用効果を奏するものであり、必ずしも全周波数帯域に渡って高域通過フィルタそのものとして機能するものでなくともよい。例えば、異常放電により発生する高周波信号が分布する周波数帯域を超えた周波数において再び利得が減衰する帯域通過フィルタであってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明に係る放電センサ回路を、トランスの二次側回路の高圧配線箇所に配置される放電検出用パターンにより構成するものとしたが、本発明に係る放電センサ回路は、例えば、高圧トランスの低圧側、又は、放電灯の接地側に接続されるものであってもよい。

また、上述した実施形態では、異常放電とは異なる要因により発生する高周波ノイズを、スイッチング・ノイズとして説明したが、本発明に係る信号弁別回路により除去される高周波ノイズが、その発生要因によらないことは言うまでもない。本発明に係る信号弁別回路により除去することによって、異常放電の検出信号のＳＮ比が改善される高周波ノイズの他の例には、例えば放電灯点灯装置の被照明体がテレビジョン受像機の液晶表示装置であった場合、テレビジョン信号の受信回路等から放射される高周波ノイズが含まれる。

本発明の第１の実施形態における放電灯点灯装置の構成を概念的に示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における放電灯点灯装置の回路構成図である。 本発明の第１の実施形態における２次微分回路の減衰特性を示すグラフである。 本発明の整流素子として、理想ダイオード回路を用いた場合のその一例を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態における放電灯点灯装置の回路構成図である。 本発明の第２の実施形態における放電検出用パターンの、配置構成の一例を示す図である。 本発明の第１及び第２の実施形態における放電灯点灯装置における異常放電の検出信号のＳＮ比を、比較例とともに示す表である。 本発明の第３の実施形態における放電灯点灯装置の回路構成図である。 本発明の第３の実施形態における放電灯点灯装置において、ピークホールド効果の作用を示す図であり、（ａ）は増幅回路の出力端の電圧波形、（ｂ）はピークホールド回路の出力端の電圧波形を、それぞれ示す図である。 従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路構成図である。 従来の放電灯点灯装置の別の例を概念的に示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ：放電灯点灯装置、２：制御回路、３：トランス駆動回路、４，４ａ，４ｂ１〜４ｂ８：高圧トランス（トランス）、４ｂ：トランス群、５，５ａ:放電灯、５ｂ：放電灯群、６，６ａ，６ｂ，６ｃ：放電検出用パターン（放電センサ回路）、７ａ，７ｂ，７ｃ：２次微分回路、８，８ａ，８ｂ，８ｃ：信号弁別回路、９：積分回路、１０：増幅回路、１１：比較回路、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ：信号検出回路、１３：プリント基板、１４：ピークホールド回路、１５，１５ａ１〜１５ａ８：高圧出力コネクタ、１５ａ：高圧出力コネクタ群、ＯＰ１，ＯＰ２：演算増幅器、ＣＰ１：コンパレータ、Ｖｒｅｆ：基準電圧、Ｖｉｎ：直流電圧、Ｒ１〜Ｒ６，Ｒｇ：抵抗、Ｃ１〜Ｃ４：コンデンサ、ＳＢＤ，ＳＢＤ１，ＳＢＤ２：ショットキーバリアダイオード、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３：ダイオード

Claims (5)

1. トランスと、トランス駆動回路と、該トランス駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記トランス駆動回路にて前記トランスの一次側を駆動し、前記トランスの二次側に放電灯を接続して点灯させる放電灯点灯装置において、
   放電センサ回路と、該放電センサ回路に誘起される電圧信号を検出する信号検出回路と、該信号検出回路により検出された電圧信号に基いて前記トランスの二次側への給電を停止する保護手段とを備えるとともに、
   前記信号検出回路は、前記放電センサ回路から入力される電圧信号の所定の周波数以下の成分を２次高域通過フィルタと同等か又はそれ以上に減衰させることにより、異常放電により発生した高周波信号を通過させ、前記異常放電とは異なる要因により発生した高周波信号の通過を阻止する信号弁別回路を含むことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記信号弁別回路は、ｎ次（ｎ≧２）微分回路と、該ｎ次微分回路に接続されたショットキーバリアダイオード又は理想ダイオード回路とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置
3. 前記信号検出回路は、前記信号弁別回路の出力側に、ピークホールド回路をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
4. 前記放電センサ回路は、一端がグランドに接地され他方端が前記信号弁別回路に接続された放電検出用パターンからなり、該放電検出用パターンの少なくとも一部は、前記トランスの二次側回路の高圧配線箇所に近接配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
5. １の前記放電検出用パターンと該１の放電検出用パターンに接続される１の前記信号弁別回路とからなる組を、２組以上備えることを特徴とする請求項４に記載の放電灯点灯装置。
   

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