JP4797511B2 - 冷陰極管点灯装置、管電流制御方法、及び集積回路 - Google Patents

Description

この発明は、冷陰極管点灯装置、管電流制御方法、及び集積回路に係り、特に、液晶表示装置のバックライトに用いられる複数の冷陰極管の両側の入力端に対してインバータで駆動する場合に用いて好適な冷陰極管点灯装置、管電流制御方法、及び集積回路に関する。

液晶表示装置は、近年では、パソコンのモニタだけでなく、液晶テレビなど、多種のディスプレイとして用いられ、特に液晶テレビなどでは液晶パネルの大型化が進んでいる。このため、液晶表示装置に用いられるバックライトも大型になり、バックライトに使用される冷陰極管も長くなっている。この冷陰極管を点灯させる場合、短い冷陰極管では、一方の入力端を低圧側とし、他方の高圧側の入力端から駆動パルスが入力されるが、長い冷陰極管や冷陰極管の径が小さい場合では、同冷陰極管のインピーダンスが高くなるため、同冷陰極管の片側の入力端（高圧側）から駆動パルスを入力して駆動すると、高圧側の入力端の近辺は明るく、低圧側の入力端の近辺が暗くなり、輝度傾斜が発生する。このため、冷陰極管の両側の入力端から駆動パルスを互いに逆位相で印加して点灯させる両側高圧駆動法により、輝度傾斜が防止される。また、バックライトの効率改善のため、冷陰極管の形状が、たとえば“Ｕ”型や“コ”型の場合の他、冷陰極管の径が小さい場合などでも、両側高圧駆動法が用いられることがある。また、１つのインバータで複数の冷陰極管を点灯させる方法があるが、この方法でも、冷陰極管が長い場合には、冷陰極管の両側の入力端から高圧を入力しないと、冷陰極管に輝度傾斜が発生する。

冷陰極管の輝度は、同冷陰極管に流れる管電流によって決まり、冷陰極管の片側の入力端に駆動パルスが印加される片側高圧駆動法では、駆動パルスが印加されない低圧側に抵抗などで構成された電流検出回路を設け、検出された電流値に基づいて冷陰極管の輝度を一定に保つ制御が行われるが、両側高圧駆動法では、冷陰極管の両入力端に印加される駆動パルスがいずれも高圧であり、抵抗などの電流検出回路を挿入できないため、同冷陰極管の管電流を検出することが困難である。

従来、この種の技術としては、たとえば、次のような文献に記載されたものがある。
特許文献１に記載された圧電トランスの駆動装置は、図１２に示すように、電源１１と、駆動回路１２と、可変発振回路１３と、発振制御回路１４と、圧電トランス１５と、電圧検出回路１６と、電流検出回路１７と、位相差検出回路１８と、有効電流検出回路１９とから構成されている。また、圧電トランス１５と電流検出回路１７との間には、冷陰極管２０が接続されている。冷陰極管２０の近傍には、アースされた反射板２１が設けられ、同冷陰極管２０と反射板２１との間に浮遊容量Ｃｘが形成されている。この圧電トランスの駆動装置では、冷陰極管２０の管電流（圧電トランス１５の出力電流）が電流検出回路１７で検出され、圧電トランス１５の出力電流と電圧との位相差が位相差検出回路１８により検出される。この位相差に基づき、有効電流検出回路１９により、冷陰極管２０に流れる有効電流が検出され、同有効電流が所定の設定値に等しくなるように、発振制御回路１４、可変発振回路１３、及び駆動回路１２を介して圧電トランス１５が駆動制御される。

特許文献２に記載された多灯点灯の放電管用インバータ回路では、１つのインバータから分流トランスを介して複数の放電管（冷陰極管）に駆動パルスが印加され、各冷陰極管が点灯する。分流トランスは、冷陰極管の負性抵抗特性を上回るインダクタンスを有している。インダクタンスを調整することにより、各冷陰極管に流れる管電流が均一となる。

特許文献３に記載された冷陰極管調光装置では、インバータの高圧側からの駆動パルスがバラストコンデンサを介して複数の冷陰極管の片側（高圧側）の入力端に印加される。
インバータの低圧側には、抵抗で構成された電流検出回路が設けられ、検出された電流値に基づいて駆動パルスのデューティが制御され、冷陰極管の輝度を一定に保つ制御が行われる。

特許文献４に記載された他励式インバータでは、一次巻線がプッシュプル構成であるインバータトランスと、同一次巻線の両端をオン／オフ制御する２つのスイッチング素子と、２つのスイッチング素子に互いに逆位相のクロック信号を供給するクロック信号発生回路とが設けられている。このため、発振周波数を、インバータトランスの共振周波数に束縛されることなく自由に設定できる。

特許文献５に記載された放電灯点灯装置では、光源として冷陰極管を用いた映像機器において、インバータの高圧側からの駆動パルスが１つの冷陰極管の片側（高圧側）の入力端に印加される。インバータの低圧側には、抵抗で構成された電流検出回路が設けられ、検出された電流値に基づいて、冷陰極管の管電流の制御がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）により行われ、同ＰＷＭの分解能がビットリダクション回路により拡大される。

特許文献６に記載された冷陰極管点灯装置では、複数の冷陰極管それぞれに少なくとも一つずつ接続されている複数のバラストと共通の低インピーダンス電源とにより、共通の電源で複数の冷陰極管が一様かつ安定に点灯する。

特許文献７に記載されたランプ駆動装置では、ランプの外部電極の近傍に温度センサが設けられ、ランプの状態が監視される。これにより、ランプの温度が臨界温度範囲になると、管電流が低下し、温度が臨界温度範囲を超過すると、ランプに対する電源供給がオフ状態となる。
特開２００２−０１７０９０号公報（要約書、図１） 特開２００４−３３５４４３号公報（要約書、図１） 実案第３０９６２４２号公報（要約書、図１） 特開２００１−０５２８９１号公報（要約書、図１） 特開２００４−２３５１２３号公報（要約書、図１） 特開２００５−０６３９４１号公報（要約書、図１） 特開２００５−０６３９７０号公報（要約書、図３）

しかしながら、上記従来の技術では、次のような問題点があった。
すなわち、特許文献１に記載された圧電トランスの駆動装置では、圧電トランス１５の出力電圧が高圧であるため、この出力電圧が印加される部品を高耐圧部品とする必要があり、コストが高くなるという問題点がある。また、冷陰極管２０の片側で管電流が検出されるため、圧電トランス１５や冷陰極管２０の端子のばらつきによって同管電流を正確に検出することができないという問題点がある。

また、特許文献２に記載された放電管用インバータ回路では、各冷陰極管に流れる管電流が均一となるが、管電流の値の変更などはできないので、同冷陰極管の輝度を一定に保つ制御は行われない。特許文献３に記載された冷陰極管調光装置は、片側高圧駆動法により各冷陰極管が駆動されるものであり、この発明とは主旨や構成が異なる。特許文献４に記載された他励式インバータは、複数の冷陰極管をそれぞれ独立に調光するものであり、この発明とは主旨や構成が異なる。

特許文献５に記載された放電灯点灯装置は、片側高圧駆動法により冷陰極管が駆動されるものであり、この発明とは主旨や構成が異なる。特許文献６に記載された冷陰極管点灯装置は、片側高圧駆動法により複数の冷陰極管が駆動されるものであり、この発明とは主旨や構成が異なる。特許文献７に記載されたランプ駆動装置は、ランプの温度を温度センサにより検出して同ランプに対する電源供給を制御するものであり、この発明とは主旨や構成が異なる。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、インバータにより複数の冷陰極管を両側高圧駆動する場合、これらの冷陰極管に流れる管電流を一定として輝度が変化しない冷陰極管点灯装置、管電流制御方法、及び集積回路を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、互いに並列に接続された複数の冷陰極管の各両側の入力端のうち、一方の側にある各入力端と第１のインバータとの間、及び、他方の側にある各入力端と第２のインバータとの間に、前記各入力端毎に前記各冷陰極管の管電流を均一化するためのバラスト素子が介挿され、前記第１及び第２のインバータから出力される各駆動パルスを、前記各冷陰極管の両側の前記入力端に、前記各バラスト素子を介して互いに逆位相で印加して点灯させる冷陰極管点灯装置に係り、少なくとも一の前記冷陰極管について、その両側の前記入力端に接続された前記各バラスト素子の両端の電圧を検出して電圧検出信号を生成し、生成された前記電圧検出信号に基づいて前記各バラスト素子に流れる各電流を検出し、検出した前記各電流の加算値に基づいて前記管電流を求め、該管電流を所定値に制御する管電流制御手段が設けられていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の冷陰極管点灯装置に係り、前記第１及び第２のインバータが、それぞれ他励式インバータで構成され、かつ、前記管電流制御手段が、前記各他励式インバータに対して前記各駆動パルスのデューティを制御して、前記管電流を前記所定値に制御する構成とされていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の冷陰極管点灯装置に係り、前記第１及び第２のインバータが、それぞれ他励式インバータで構成され、かつ、前記管電流制御手段が、前記各他励式インバータに対して前記各駆動パルスの周波数を制御して、前記管電流を前記所定値に制御する構成とされていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の冷陰極管点灯装置に係り、前記第１及び第２のインバータが、それぞれ自励式インバータで構成され、かつ、前記管電流制御手段が、前記各自励式インバータに対して前記各駆動パルスを出力する時間幅を制御して、前記管電流を前記所定値に制御する構成とされていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の冷陰極管点灯装置に係り、少なくとも一の前記冷陰極管の温度を検出する温度検出手段が設けられ、かつ、前記管電流制御手段が、前記各バラスト素子に流れる各電流及び前記温度検出手段で検出された前記冷陰極管の温度に基づいて前記冷陰極管に流れる管電流を検出し、該管電流を所定値に制御する構成とされていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちのいずれか一に記載の冷陰極管点灯装置に係り、前記各冷陰極管の各入力端に印加される前記各駆動パルスの電圧を検出し、少なくとも一つの駆動パルスの電圧に異常が発生したときに前記第１及び第２のインバータの動作を停止する電圧監視手段が設けられていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、互いに並列に接続された複数の冷陰極管の各両側の入力端のうち、一方の側にある各入力端と第１のインバータとの間、及び、他方の側にある各入力端と第２のインバータとの間に、前記各入力端毎に前記各冷陰極管の管電流を均一化するためのバラスト素子が介挿され、前記第１及び第２のインバータから出力される各駆動パルスを、前記各冷陰極管の両側の前記入力端に、前記各バラスト素子を介して互いに逆位相で印加して点灯させる冷陰極管点灯装置に係り、前記各バラスト素子は、コイルでそれぞれ構成され、前記複数の冷陰極管のうちの１つの冷陰極管の両側の入力端に設けられている前記各コイルとそれぞれ誘導結合されて前記各コイルの両端の電圧よりも低い電圧を発生する第１及び第２の減圧用コイルが設けられ、かつ、前記第１及び第２の減圧用コイルの各両端の電圧を検出して電圧検出信号を生成し、生成された前記電圧検出信号に基づいて前記第１及び第２の減圧用コイルに流れる各電流を検出し、検出した前記各電流の加算値に基づいて前記管電流を求め、該管電流を所定値に制御する管電流制御手段が設けられていることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、管電流制御方法に係り、互いに並列に接続された複数の冷陰極管の各両側の入力端のうち、一方の側にある各入力端と第１のインバータとの間、及び、他方の側にある各入力端と第２のインバータとの間に、前記各入力端毎に前記各冷陰極管の管電流を均一化するためのバラスト素子が介挿され、前記第１及び第２のインバータから出力される各駆動パルスを、前記各冷陰極管の両側の前記入力端に、前記各バラスト素子を介して互いに逆位相で印加して点灯させる冷陰極管点灯装置に用いられ、少なくとも一の前記冷陰極管について、その両側の前記入力端に接続された前記各バラスト素子の両端の電圧を検出して電圧検出信号を生成し、生成された前記電圧検出信号に基づいて前記各バラスト素子に流れる各電流を検出し、検出した前記各電流の加算値に基づいて前記管電流を求め、該管電流を所定値に制御することを特徴としている。

請求項９記載の発明は、集積回路に係り、請求項５記載の温度検出手段及び管電流制御手段と請求項６記載の電圧監視手段とを１チップに構成したことを特徴としている。

この発明の構成によれば、管電流制御手段により、各バラスト素子に流れる各電流に基づいて各冷陰極管に流れる管電流が検出され、同管電流が所定値に制御されるので、同各冷陰極管の輝度を一定にできる。また、管電流制御手段により、複数の冷陰極管の各両側のバラスト素子に流れる各電流が検出され、同各電流の加算値に基づいて管電流が求められ、同管電流が所定値になるように他励式インバータに対して各駆動パルスのデューティが設定されるので、同各冷陰極管の輝度を一定にできる。また、管電流制御手段により、複数の冷陰極管の各両側のバラスト素子に流れる各電流が検出され、同各電流の加算値に基づいて管電流が求められ、同管電流が所定値になるように他励式インバータに対して各駆動パルスの周波数が設定されるので、同各冷陰極管の輝度を一定にできる。

また、管電流制御手段により、複数の冷陰極管の各両側のバラスト素子に流れる各電流が検出され、同各電流の加算値に基づいて管電流が求められ、同管電流が所定値になるように自励式インバータに対して各駆動パルスを出力する時間幅が制御されるので、同各冷陰極管の輝度を一定にできる。また、管電流制御手段により、各減圧用コイルに発生する電圧に基づいてバラスト素子としての各コイルに流れる電流が検出されるので、同管電流制御手段は、低電圧仕様の部品を使用して構成することができる。また、管電流制御手段により、各バラスト素子に流れる各電流及び温度検出手段で検出された冷陰極管の温度に基づいて各冷陰極管に流れる管電流が検出され、同管電流が所定値に制御されるので、より高精度で同各冷陰極管の輝度を一定にできる。また、電圧監視手段により、各冷陰極管の各入力端に印加される各駆動パルスの電圧が検出され、少なくとも一つの駆動パルスの電圧に異常が発生したときに各インバータの動作が停止されるので、同各冷陰極管の輝度を一定にできると共に、駆動パルスの電圧が過大になることによる事故を防止できる。

複数の冷陰極管の各両側のバラスト素子としてのコイルに流れる各電流が検出され、同各電流の加算値に基づいて同冷陰極管に流れる管電流値が求められ、同管電流値が所定値になるように駆動パルスのデューティ又は周波数が設定され、同冷陰極管の輝度が一定となる冷陰極管点灯装置を提供する。

図１は、この発明の第１の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この例の冷陰極管点灯装置は、同図に示すように、発振器３１と、ＤＵＴＹ（デューティ）制御部３２と、トランス駆動回路３３，３４と、トランス３５，３６と、共振コンデンサ３７，３８と、コイル３９，４０と、冷陰極管４１，４２と、電圧検出部４３，４４と、除算器４５，４６と、加算器４７とから構成されている。発振器３１は、所定の周波数の矩形波あるいは三角波などの出力信号ｐを発生し、その発振周波数は、トランス３５，３６の２次側３５ｂ，３６ｂのインダクタンスと共振コンデンサ３７，３８とで構成される共振回路の共振周波数近傍に固定して設定されている。ＤＵＴＹ制御部３２は、発振器３１の出力信号ｐを入力し、加算器４７からの管電流値αに対応したデューティに制御して高周波パルスｐａ，ｐｂを出力する。

トランス駆動回路３３，３４は、たとえばＭＯＳＦＥＴによるバッファなどで構成され、ＤＵＴＹ制御部３２からの高周波パルスｐａ，ｐｂに基づいてトランス３５，３６の１次側３５ａ，３６ａに対応したレベルの高周波パルスｐｃ，ｐｄを出力する。トランス３５，３６は、トランス駆動回路３３，３４からの高周波パルスｐｃ，ｐｄを１次側３５ａ，３６ａに入力し、２次側３５ｂ，３６ｂの高圧側から互いに逆位相で駆動パルスｅ１，ｅ２を出力する。これらの駆動パルスｅ１，ｅ２の電圧は、冷陰極管４１，４２を点灯するために十分な値に設定されている。共振コンデンサ３７，３８は、トランス３５，３６の２次側３５ｂ，３６ｂのインダクタンスとの組み合わせで共振回路をそれぞれ構成する。これらのトランス駆動回路３３，３４、トランス３５，３６及び共振コンデンサ３７，３８により、２つの他励式インバータが構成されている。

コイル３９，４０は、それぞれコイル３９ａ，３９ｂ、コイル４０ａ，４０ｂで構成され、冷陰極管４１，４２の両側の入力端（電極）に接続され、同冷陰極管４１，４２の管電流を均一化するためのバラスト素子である。ここで、１つのトランス（インバータ）から複数の冷陰極管に駆動パルスを印加する場合、トランスの出力側と同冷陰極管との間にコイル又はコンデンサによるバラスト素子を同冷陰極管毎に挿入しないと、同冷陰極管の負性抵抗特性により、特定の１つの冷陰極管のみが点灯する。このため、各冷陰極管毎にバラスト素子を接続する必要がある。電圧検出部４３，４４は、コイル３９ｂ，４０ｂの両端の電圧ｖａ，ｖｂを検出して電圧検出信号ｖｃ，ｖｄを生成する。除算器４５，４６は、電圧検出部４３，４４からの電圧検出信号ｖｃ，ｖｄを、予め設定されているコイル３９ｂ，４０ｂのインピーダンス（２πｆＬ、Ｌ；インダクタンス、ｆ；駆動パルス電圧ｅ１，ｅ２の周波数）の値で除算してコイル３９ｂ，４０ｂの電流値ｉａ，ｉｂを生成する。加算器４７は、電流値ｉａと電流値ｉｂとを加算して冷陰極管４２の管電流値αを生成する。上記ＤＵＴＹ制御部３２は、発振器３１からの出力信号ｐに対して、加算器４７からの管電流値αが所定の値になるようにデューティを制御して高周波パルスｐａ，ｐｂを出力する。上記電圧検出部４３，４４、除算器４５，４６、加算器４７及びＤＵＴＹ制御部３２で、管電流制御手段が構成され、また、これらが１チップの集積回路として構成されている。

図２は、図１中のトランス駆動回路３３，３４、トランス３５，３６、共振コンデンサ３７，３８、及び冷陰極管４１，４２を抽出した図である。
同図２に示すように、トランス駆動回路３３は、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（以下、「ｐＭＯＳ」という）３３ａと、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（以下、「ｎＭＯＳ」という）３３ｂとを有している。ｐＭＯＳ３３ａは、ＤＵＴＹ制御部３２から出力される高周波パルスｐａのｐｃｈ（チャネル）パルス１によりオン／オフ制御され、ｎＭＯＳ３３ｂは、同高周波パルスｐａのｎｃｈパルス１によりオン／オフ制御される。トランス駆動回路３４は、ｐＭＯＳ３４ａと、ｎＭＯＳ３４ｂとを有している。ｐＭＯＳ３４ａは、ＤＵＴＹ制御部３２から出力される高周波パルスｐｂのｐｃｈパルス２によりオン／オフ制御され、ｎＭＯＳ３４ｂは、同高周波パルスｐｂのｎｃｈパルス２によりオン／オフ制御される。

図３は、図２の動作を説明するタイムチャートである。
この図を参照して、この例の冷陰極管点灯装置に用いられる管電流制御方法の処理内容について説明する。
この冷陰極管点灯装置では、冷陰極管４１，４２の各両側の入力端に、駆動パルスｅ１，ｅ２がコイル３９，４０を介して互いに逆位相で印加され、同コイル３９，４０中のコイル３９ｂ，４０ｂに流れる各電流に基づいて冷陰極管４２に流れる管電流が検出され、同管電流が所定値になるように駆動パルスｅ１，ｅ２のデューティが制御される。

すなわち、発振器３１から所定の周波数の出力信号ｐが発生し、ＤＵＴＹ制御部３２に入力される。ＤＵＴＹ制御部３２から管電流値αに対応したデューティに制御された高周波パルスｐａ，ｐｂが出力される。トランス駆動回路３３，３４から、高周波パルスｐａ，ｐｂに基づいて高周波パルスｐｃ，ｐｄが出力される。高周波パルスｐｃ，ｐｄはトランス３５，３６の１次側３５ａ，３６ａに入力され、２次側３５ｂ，３６ｂの高圧側から互いに逆位相の駆動パルスｅ１，ｅ２が出力される。駆動パルスｅ１，ｅ２は、コイル３９，４０を介して冷陰極管４１，４２に印加され、同冷陰極管４１，４２が点灯する。

電圧検出部４３，４４により、コイル３９，４０中のコイル３９ｂ，４０ｂの両端の電圧ｖａ，ｖｂが検出されて電圧検出信号ｖｃ，ｖｄが生成される。電圧検出信号ｖｃ，ｖｄは、除算器４５，４６により、コイル３９ｂ，４０ｂのインピーダンス（２πｆＬ）の値で除算されて同コイル３９ｂ，４０ｂの電流値ｉａ，ｉｂが生成される。電流値ｉａ及び電流値ｉｂは、加算器４７で加算され、冷陰極管４２の管電流値αが生成される。ＤＵＴＹ制御部３２により、発振器３１からの出力信号ｐに対して、管電流値αが所定の値になるようにデューティが制御される。

すなわち、ＤＵＴＹ制御部３２により、図３（ａ）に示すように、ｐｃｈパルス１，２のパルス幅ａとｎｃｈパルス１，２のパルス幅ｂとは、同比率で変化し、ｐＭＯＳ３３ａ，３４ａ及びｎＭＯＳ３３ｂ，３４ｂのオン時間は同等とし、同オン時間を加算器４７から出力される管電流値αに対応して制御することにより、冷陰極管４１，４２の管電流が所定値となる。たとえば、管電流を多くする場合、図３（ｂ）に示すように、オン時間を長くし、管電流を少なくする場合、図３（ｃ）に示すように、オン時間を短くする。この制御により、冷陰極管４１，４２の管電流が所定値となり、同冷陰極管４１，４２の輝度が一定に保たれる。

以上のように、この第１の実施例では、冷陰極管４１，４２の各両側のコイル３９，４０中のコイル３９ｂ，４０ｂに流れる各電流が検出され、同各電流の加算値に基づいて冷陰極管４２に流れる管電流値αが求められ、同管電流値αが所定値になるように駆動パルスｅ１，ｅ２のデューティが設定されるので、同冷陰極管４１，４２の輝度が一定となる。

図４は、この発明の第２の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図であり、第１の実施例を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この例の冷陰極管点灯装置では、同図４に示すように、図１中の発振器３１及びＤＵＴＹ制御部３２が削除され、遅延回路４８、電圧制御発振器４９、周波数検出部５０、乗算器５１が設けられている。また、図１中の除算器４５，４６に代えて、異なる機能を有する除算器４５Ａ，４６Ａが設けられている。遅延回路４８は、たとえば、この冷陰極管点灯装置の電源投入時など、冷陰極管４１，４２に電流が安定して流れ始めるまで、加算器４７から出力される管電流値αを送出せず、同冷陰極管４１，４２に電流が安定して流れ始めた後、同管電流値αを管電流値αｂとして電圧制御発振器４９へ送出する。

電圧制御発振器４９は、遅延回路４８から送出される管電流値αｂが所定値になるように発振周波数を設定して高周波パルスｐｅ，ｐｆを出力する。周波数検出部５０は、高周波パルスｐｅ，ｐｆの周波数を検出し、周波数検出信号ｖｅを生成する。乗算器５１は、周波数検出信号ｖｅとコイル３９ｂ，４０ｂのインダクタンスＬとを乗算してコイル１つに相当するインピーダンス（２πｆＬ、Ｌ；インダクタンス、ｆ；駆動パルス電圧ｅ１，ｅ２の周波数）を算出し、インピーダンス値ｖｚを生成する。除算器４５Ａ，４６Ａは、電圧検出部４３，４４からの電圧検出信号ｖｃ，ｖｄを、インピーダンス値ｖｚで除算してコイル３９ｂ，４０ｂの電流値ｉａ，ｉｂを生成する。また、トランス駆動回路３３，３４は、電圧制御発振器４９からの高周波パルスｐｅ，ｐｆに基づいてトランス３５，３６の１次側３５ａ，３６ａに対応したレベルの高周波パルスｐｃ，ｐｄを出力する。他は、図１と同様の構成である。上記電圧検出部４３，４４、除算器４５Ａ，４６Ａ、加算器４７、遅延回路４８、電圧制御発振器４９、周波数検出部５０、及び乗算器５１で、管電流制御手段が構成され、また、これらが１チップの集積回路として構成されている。

この冷陰極管点灯装置に用いられる管電流制御方法では、冷陰極管４１，４２の各両側の入力端に、駆動パルスｅ１，ｅ２がコイル３９，４０を介して互いに逆位相で印加され、同コイル３９，４０中のコイル３９ｂ，４０ｂに流れる各電流に基づいて冷陰極管４２に流れる管電流が検出され、同管電流が所定値になるように駆動パルスｅ１，ｅ２の周波数が制御される。

すなわち、電圧制御発振器４９は、電源投入直後では所定の周波数で発振し、高周波パルスｐｅ，ｐｆがトランス駆動回路３３，３４に送出される。トランス駆動回路３３，３４では、高周波パルスｐｅ，ｐｆに基づいて高周波パルスｐｃ，ｐｄが出力される。この高周波パルスｐｃ，ｐｄの周波数に対応してトランス３５，３６が駆動される。また、高周波パルスｐｅ，ｐｆの周波数が周波数検出部５０で検出され、周波数検出信号ｖｅが乗算器５１に出力される。乗算器５１では、周波数検出信号ｖｅとコイル３９ｂ，４０ｂのインダクタンスＬとが乗算されてコイル１つに相当するインピーダンス（２πｆＬ）が算出され、インピーダンス値ｖｚが生成される。

電圧検出部４３，４４からの電圧検出信号ｖｃ，ｖｄは、除算器４５Ａ，４６Ａでインピーダンス値ｖｚで除算されてコイル３９ｂ，４０ｂの電流値ｉａ，ｉｂが生成される。電流値ｉａ及び電流値ｉｂは加算器４７で加算され、冷陰極管４２の管電流値αが生成される。管電流値αは、冷陰極管４１，４２に電流が安定して流れ始めた後、遅延回路４８を経て管電流値αｂとして電圧制御発振器４９へ送出される。電圧制御発振器４９では、管電流値αｂが所定値になるように発振周波数が設定されて高周波パルスｐｅ，ｐｆが出力される。この動作が繰り返されることにより、冷陰極管４１，４２の輝度が一定となる。

図５は、この発明の第３の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図であり、第１の実施例を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この例の冷陰極管点灯装置では、同図５に示すように、図１中のコイル３９，４０及び電圧検出部４３，４４に代えて、異なる構成のコイル３９Ａ，４０Ａ及び電圧検出部４３Ａ，４４Ａが設けられている。コイル３９Ａ，４０Ａでは、コイル３９ｂ，４０ｂとそれぞれ誘導結合されて同コイル３９ｂ，４０ｂの両端の電圧ｖａ，ｖｂよりも低い電圧ｖｆ，ｖｇを発生する減圧用コイル３９ｃ，４０ｃが設けられている。この場合、減圧用コイル３９ｃ，４０ｃは、コイル３９ｂ，４０ｂとコアを共有する構成となっている。これらのコイル３９Ａ，４０Ａで管電流検出回路が構成されている。電圧検出部４３Ａ，４４Ａは、減圧用コイル３９ｃ，４０ｃの両端の電圧ｖｆ，ｖｇを検出して電圧検出信号ｖｃ，ｖｄを生成する。他は、図１と同様の構成である。上記電圧検出部４３Ａ，４４Ａ、除算器４５，４６、加算器４７及びＤＵＴＹ制御部３２で、管電流制御手段が構成され、また、これらが１チップの集積回路として構成されている。

この冷陰極管点灯装置に用いられる管電流制御方法では、減圧用コイル３９ｃ，４０ｃにより、コイル３９ｂ，４０ｂの両端の電圧ｖａ，ｖｂよりも低い電圧ｖｆ，ｖｇが発生する。このため、第１の実施例の利点に加え、電圧検出部４３Ａ，４４Ａは、低電圧仕様の部品により構成することが可能となる。

図６は、この発明の第４の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この例の冷陰極管点灯装置では、同図６に示すように、図１中の発振器３１、ＤＵＴＹ制御部３２、トランス駆動回路３３，３４及び共振コンデンサ３７，３８が削除され、積分器６１、発振器６２、比較器６３、スイッチ６４、電源６５、及び共振コンデンサ６６が設けられている。共振コンデンサ６６は、トランス３５，３６の１次側３５ａ，３６ａの各インダクタンスとの組み合わせにより共振回路６７を構成する。これらの共振コンデンサ６６は及びトランス３５，３６により、自励式インバータが構成されている。この自励式インバータは、電源６５の電源電圧ｖｈがスイッチ６４を経てトランス３５，３６の１次側３５ａ，３６ａに印加されたとき、共振回路６７によって発振を開始する。

積分器６１は、加算器４７からの管電流値αを積分することにより、所定の単位時間に冷陰極管４２に流れる電流の実効値を検出し、電流検出信号（電圧値）αｃを生成する。発振器６２は、共振回路６７よりも十分に遅く、目にちらつきを感じさせない周波数で発振し、図示しないＦ／Ｖ（周波数／電圧）コンバータにより同周波数に対応した基準電圧ｐｇを生成する。比較器６３は、電流検出信号αｃと基準電圧ｐｇとを比較し、所定の単位時間で冷陰極管４２に流れる電流が所定の値となるようにスイッチ６４にオン／オフ制御信号ｓｃを送出する。スイッチ６４は、オン／オフ制御信号ｓｃに基づいて、電源６５の電源電圧ｖｈを電源電圧ｖｊ，ｖｋとしてトランス３５，３６の１次側３５ａ，３６ａに断続的に印加する。図６中の電圧検出部４３，４４、除算器４５，４６、加算器４７、積分器６１、発振器６２、比較器６３及びスイッチ６４で、管電流制御手段が構成され、また、これらが１チップの集積回路として構成されている。

この冷陰極管点灯装置に用いられる管電流制御方法では、冷陰極管４１，４２の各両側の入力端に、駆動パルスｅ１，ｅ２がコイル３９，４０を介して互いに逆位相で印加され、同コイル３９，４０中のコイル３９ｂ，４０ｂに流れる各電流に基づいて冷陰極管４２に流れる管電流が検出され、同管電流が所定値になるように上記自励式インバータに対して駆動パルスｅ１，ｅ２を出力する時間幅が制御される。

すなわち、加算器４７からの管電流値αが積分器６１により積分されることにより、所定の単位時間に冷陰極管４２に流れる電流の実効値が検出され、同積分器６１から電流検出信号αｃが出力される。電流検出信号αｃと発振器６２からの基準電圧ｐｇとが比較器６３で比較され、スイッチ６４にオン／オフ制御信号ｓｃが出力される。オン／オフ制御信号ｓｃに基づいて、電源６５の電源電圧ｖｈがスイッチ６４を経て電源電圧ｖｊ，ｖｋとしてトランス３５，３６の１次側３５ａ，３６ａに断続的に印加され、管電流値αが所定値になるように冷陰極管４１，４２がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動される。これにより、所定時間で冷陰極管４１，４２に流れる電流が一定となり、同冷陰極管４１，４２の輝度が一定となる。

図７は、この発明の第５の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この例の冷陰極管点灯装置では、同図７に示すように、図１中の加算器４７に代えて、異なる機能を有する加算器４７Ａが設けられ、バックライト温度検出部７１及び電圧変換部７２が設けられている。バックライト温度検出部７１は、冷陰極管４２の管壁温度ｔを検出する。電圧変換部７２は、バックライト温度検出部７１で検出された冷陰極管４２の管壁温度ｔを電圧値ｕに変換する。加算器４７Ａは、電圧値ｕ、除算器４５からの電流値ｉａ、及び除算器４６からの電流値ｉｂを加算して電圧αを出力する。他は、図１と同様の構成である。また、電圧検出部４３，４４、除算器４５，４６、加算器４７Ａ、ＤＵＴＹ制御部３２、バックライト温度検出部７１及び電圧変換部７２で、管電流制御手段が構成され、また、これらが１チップの集積回路として構成されている。

この冷陰極管点灯装置に用いられる管電流制御方法では、コイル３９，４０中のコイル３９ｂ，４０ｂに流れる各電流及びバックライト温度検出部７１で検出された冷陰極管４２の温度に基づいて同冷陰極管に流れる管電流が検出され、同管電流が所定値になるように駆動パルスｅ１，ｅ２のデューティが制御される。すなわち、バックライト温度検出部７１により、冷陰極管４２の管壁温度ｔが検出される。管壁温度ｔは、電圧変換部７２で電圧値ｕに変換される。電圧値ｕ、除算器４５からの電流値ｉａ、及び除算器４６からの電流値ｉｂが加算器４７Ａで加算されて電圧αが出力される。この後、第１の実施例と同様の処理が行われる。これにより、冷陰極管４１，４２に流れる電流の変化、及び温度変化による同冷陰極管４１，４２の輝度変化が抑制され、同冷陰極管４１，４２の輝度が一定となる。

図８は、この発明の第６の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この例の冷陰極管点灯装置では、同図８に示すように、図１中の発振器３１に代えて、異なる機能を有する発振器３１Ａが設けられ、かつ電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５が設けられている。電圧検出部８１は、たとえばコンパレータなどで構成され、コイル３９ａと冷陰極管４１との接続点の電圧ｖ１を所定の基準電圧と比較し、同電圧ｖ１が同基準電圧よりも大きいとき、異常電圧検出信号ｍ１を生成する。電圧検出部８２は、コイル３９ｂと冷陰極管４２との接続点の電圧ｖ２を所定の基準電圧と比較し、同電圧ｖ２が同基準電圧よりも大きいとき、異常電圧検出信号ｍ２を生成する。電圧検出部８３は、コイル４０ａと冷陰極管４１との接続点の電圧ｖ３を所定の基準電圧と比較し、同電圧ｖ３が同基準電圧よりも大きいとき、異常電圧検出信号ｍ３を生成する。電圧検出部８４は、コイル４０ｂと冷陰極管４２との接続点の電圧ｖ４を所定の基準電圧と比較し、同電圧ｖ４が同基準電圧よりも大きいとき、異常電圧検出信号ｍ４を生成する。

ＯＲ回路８５は、異常電圧検出信号ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４のうちの少なくとも一つが生成されたとき、異常検出信号ｍ５を生成する。発振器３１Ａは、ＯＲ回路８５で異常検出信号ｍ５が生成されたとき、動作が停止する。上記電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５で電圧監視手段が構成されている。また、電圧検出部４３，４４、除算器４５，４６、加算器４７、ＤＵＴＹ制御部３２、電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５が１チップの集積回路として構成されている。

この冷陰極管点灯装置に用いられる管電流制御方法では、電圧監視手段により、冷陰極管４１，４２の入力端に印加される駆動パルスｅ１，ｅ２の電圧が検出され、たとえば、同冷陰極管４１，４２の接続不良などにより同駆動パルスｅ１，ｅ２の電圧が過大になった場合など、少なくとも一つの駆動パルスの電圧に異常が発生したとき、発振器３１Ａの動作が停止して各インバータの動作が停止される。すなわち、電圧検出部８１，８２，８３，８４により、電圧ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４うちの少なくとも一つに異常が検出されたとき、異常電圧検出信号ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４のうちの該当する検出信号が生成され、ＯＲ回路８５から異常検出信号ｍ５が生成される。そして、発振器３１Ａの動作が停止する。これにより、冷陰極管４１，４２の輝度が一定に保たれると共に、駆動パルスｅ１，ｅ２の電圧が過大になることによる事故が防止される。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、上記各実施例では、冷陰極管点灯装置により２本の冷陰極管４１，４２を点灯する例を示したが、より多数の冷陰極管を点灯する場合でも、冷陰極管の数に応じた構成とすることにより、上記各実施例とほぼ同様の作用、効果が得られる。たとえば、図９に示すように、３本の冷陰極管４１，４２，９１を点灯する場合、コイル９２，９３を付加し、電圧ｖａ，ｖｂを検出して上記各実施例と同様の制御を行うことにより、ほぼ同様の作用、効果が得られる。また、図１０に示すように、４本の冷陰極管４１，４２，９１，９４を点灯する場合、コイル９５，９６を付加し、電圧ｖｃ，ｖｄを検出して上記各実施例と同様の制御を行うことにより、ほぼ同様の作用、効果が得られる。

また、上記各実施例では、トランス３５，３６は、それぞれ１次側３５ａ，３６ａ及び２次側３５ｂ，３６ｂを有しているが、図１１に示すように、トランス１００の１次側１００ａを共通とし、同１次側１００ａと誘導結合された２次側１００ｂ，１００ｃを設けた構成としても良い。このトランス１００を用いる場合、２次側１００ｂには、共振コンデンサ３７及びコイル３９が接続され、２次側１００ｃには、共振コンデンサ３８及びコイル４０が接続される。また、１次側１００ａには、トランス駆動回路が接続される。この場合、トランス駆動回路は１つで良いため、上記各実施例で用いられている２つのトランス駆動回路３３，３４に比較して部品点数の削減が可能となる。

第２の実施例を示す図４中のコイル３９，４０及び電圧検出部４３，４４に代えて、第３の実施例を示す図５中のコイル３９Ａ，４０Ａ及び電圧検出部４３Ａ，４４Ａを設けた構成としても良い。同様に、第４の実施例を示す図６中のコイル３９，４０及び電圧検出部４３，４４に代えて、図５中のコイル３９Ａ，４０Ａ及び電圧検出部４３Ａ，４４Ａを設けた構成としても良い。また、図４、図５又は図６中の加算器４７に代えて、第５の実施例を示す図７中の加算器４７Ａ、バックライト温度検出部７１及び電圧変換部７２を設けた構成としても良い。

また、図１、図５又は図７中の発振器３１に代えて、第６の実施例を示す図８中の発振器３１Ａ、電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５を設けた構成としても良い。この場合、上記電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５、図１中の電圧検出部４３，４４、除算器４５，４６、加算器４７及びＤＵＴＹ制御部３２を、１チップの集積回路として構成しても良い。また、電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５、図５中の電圧検出部４３Ａ，４４Ａ、除算器４５，４６、加算器４７及びＤＵＴＹ制御部３２を、１チップの集積回路として構成しても良い。また、電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５、図７中の電圧検出部４３，４４、除算器４５，４６、加算器４７Ａ、ＤＵＴＹ制御部３２、バックライト温度検出部７１及び電圧変換部７２を、１チップの集積回路として構成しても良い。

また、図４に示す冷陰極管点灯装置に電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５を設け、同図４中の電圧制御発振器４９を、ＯＲ回路８５からの異常検出信号ｍ５により動作が停止する構成としても良い。この場合、電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５、図４中の電圧検出部４３，４４、除算器４５Ａ，４６Ａ、加算器４７、遅延回路４８、電圧制御発振器４９、周波数検出部５０及び乗算器５１を、１チップの集積回路として構成しても良い。また、図６に示す冷陰極管点灯装置に電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５を設け、同図６中の発振器６２を、ＯＲ回路８５からの異常検出信号ｍ５により動作が停止する構成としても良い。この場合、電圧検出部８１，８２，８３，８４及びＯＲ回路８５、図６中の電圧検出部４３，４４、除算器４５，４６、加算器４７、積分器６１、発振器６２、比較器６３及びスイッチ６４を、１チップの集積回路として構成しても良い。

また、上記各実施例では、バラスト素子としてコイルが用いられているが、第３の実施例を除き、コンデンサを用いても、上記各実施例とほぼ同様の作用、効果が得られる。ただし、この場合、より高い電圧の駆動パルスｅ１，ｅ２が必要となる。

この発明は、液晶表示装置のバックライトに用いられる複数の冷陰極管の両側の入力端に対してインバータで駆動する冷陰極管点灯装置全般に適用できる。

この発明の第１の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 図１中のトランス駆動回路３３，３４、トランス３５，３６、共振コンデンサ３７，３８、及び冷陰極管４１，４２を抽出した図である。 図２の動作を説明するタイムチャートである。 この発明の第２の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 この発明の第３の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 この発明の第４の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 この発明の第５の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 この発明の第６の実施例である冷陰極管点灯装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 ３本の冷陰極管を用いた場合のコイルの接続状態を示す図である。 ４本の冷陰極管を用いた場合のコイルの接続状態を示す図である。 トランスの変形例を示す図である。 特許文献１に記載された圧電トランスの駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

３１，３１Ａ 発振器（インバータの一部）
３２ ＤＵＴＹ（デューティ）制御部（管電流制御手段の一部）
３３，３４ トランス駆動回路（インバータの一部）
３５，３６，１００ トランス（インバータの一部）
３７，３８，３９，４０ 共振コンデンサ（インバータの一部）
３９，４０，３９Ａ，４０Ａ，９２，９３，９５，９６ コイル（バラスト素子）
３９ｃ，４０ｃ 減圧用コイル
４１，４２，９１，９４ 冷陰極管
４３，４４，４３Ａ，４４Ａ 電圧検出部（管電流制御手段の一部）
４５，４６，４５Ａ，４６Ａ 除算器（管電流制御手段の一部）
４７，４７Ａ 加算器（管電流制御手段の一部）
４８ 遅延回路（管電流制御手段の一部）
４９ 電圧制御発振器（インバータの一部）
５０ 周波数検出部（管電流制御手段の一部）
５１ 乗算器（管電流制御手段の一部）
６１ 積分器（管電流制御手段の一部）
６２ 発振器（インバータの一部）
６３ 比較器（管電流制御手段の一部）
６４ スイッチ（管電流制御手段の一部）
６５ 電源（インバータの一部）
６６ 共振コンデンサ（インバータの一部）
６７ 共振回路（インバータの一部）
７１ バックライト温度検出部（温度検出手段の一部）
７２ 電圧変換部（温度検出手段の一部）
８１，８２，８３，８４ 電圧検出部（電圧監視手段の一部）
８５ ＯＲ回路（電圧監視手段の一部）

Claims (9)

1. 互いに並列に接続された複数の冷陰極管の各両側の入力端のうち、一方の側にある各入力端と第１のインバータとの間、及び、他方の側にある各入力端と第２のインバータとの間に、前記各入力端毎に前記各冷陰極管の管電流を均一化するためのバラスト素子が介挿され、前記第１及び第２のインバータから出力される各駆動パルスを、前記各冷陰極管の両側の前記入力端に、前記各バラスト素子を介して互いに逆位相で印加して点灯させる冷陰極管点灯装置であって、
   少なくとも一の前記冷陰極管について、その両側の前記入力端に接続された前記各バラスト素子の両端の電圧を検出して電圧検出信号を生成し、生成された前記電圧検出信号に基づいて前記各バラスト素子に流れる各電流を検出し、検出した前記各電流の加算値に基づいて前記管電流を求め、該管電流を所定値に制御する管電流制御手段が設けられていることを特徴とする冷陰極管点灯装置。
2. 前記第１及び第２のインバータは、それぞれ他励式インバータで構成され、かつ、
   前記管電流制御手段は、
   前記各他励式インバータに対して前記各駆動パルスのデューティを制御して、前記管電流を前記所定値に制御する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極管点灯装置。
3. 前記第１及び第２のインバータは、それぞれ他励式インバータで構成され、かつ、
   前記管電流制御手段は、
   前記各他励式インバータに対して前記各駆動パルスの周波数を制御して、前記管電流を前記所定値に制御する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極管点灯装置。
4. 前記第１及び第２のインバータは、それぞれ自励式インバータで構成され、かつ、
   前記管電流制御手段は、
   前記各自励式インバータに対して前記各駆動パルスを出力する時間幅を制御して、前記管電流を前記所定値に制御する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極管点灯装置。
5. 少なくとも一の前記冷陰極管の温度を検出する温度検出手段が設けられ、かつ、
   前記管電流制御手段は、
   前記各バラスト素子に流れる各電流及び前記温度検出手段で検出された前記冷陰極管の温度に基づいて前記冷陰極管に流れる管電流を検出し、該管電流を所定値に制御する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極管点灯装置。
6. 前記各冷陰極管の各入力端に印加される前記各駆動パルスの電圧を検出し、少なくとも一つの駆動パルスの電圧に異常が発生したときに前記第１及び第２のインバータの動作を停止する電圧監視手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一に記載の冷陰極管点灯装置。
7. 互いに並列に接続された複数の冷陰極管の各両側の入力端のうち、一方の側にある各入力端と第１のインバータとの間、及び、他方の側にある各入力端と第２のインバータとの間に、前記各入力端毎に前記各冷陰極管の管電流を均一化するためのバラスト素子が介挿され、前記第１及び第２のインバータから出力される各駆動パルスを、前記各冷陰極管の両側の前記入力端に、前記各バラスト素子を介して互いに逆位相で印加して点灯させる冷陰極管点灯装置であって、
   前記各バラスト素子は、コイルでそれぞれ構成され、
   前記複数の冷陰極管のうちの１つの冷陰極管の両側の入力端に設けられている前記各コイルとそれぞれ誘導結合されて前記各コイルの両端の電圧よりも低い電圧を発生する第１及び第２の減圧用コイルが設けられ、かつ、
   前記第１及び第２の減圧用コイルの各両端の電圧を検出して電圧検出信号を生成し、生成された前記電圧検出信号に基づいて前記第１及び第２の減圧用コイルに流れる各電流を検出し、検出した前記各電流の加算値に基づいて前記管電流を求め、該管電流を所定値に制御する管電流制御手段が設けられていることを特徴とする冷陰極管点灯装置。
8. 互いに並列に接続された複数の冷陰極管の各両側の入力端のうち、一方の側にある各入力端と第１のインバータとの間、及び、他方の側にある各入力端と第２のインバータとの間に、前記各入力端毎に前記各冷陰極管の管電流を均一化するためのバラスト素子が介挿され、前記第１及び第２のインバータから出力される各駆動パルスを、前記各冷陰極管の両側の前記入力端に、前記各バラスト素子を介して互いに逆位相で印加して点灯させる冷陰極管点灯装置に用いられ、
   少なくとも一の前記冷陰極管について、その両側の前記入力端に接続された前記各バラスト素子の両端の電圧を検出して電圧検出信号を生成し、生成された前記電圧検出信号に基づいて前記各バラスト素子に流れる各電流を検出し、検出した前記各電流の加算値に基づいて前記管電流を求め、該管電流を所定値に制御することを特徴とする管電流制御方法。
9. 請求項５記載の温度検出手段及び管電流制御手段と請求項６記載の電圧監視手段とを１チップに構成したことを特徴とする集積回路。

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