冷陰極螢光放電管啟動裝置的製作方法

2023-05-30 23:01:16 2

專利名稱：冷陰極螢光放電管啟動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及配置少數鎮流元件的冷陰極螢光放電管啟動裝置。
技術背景冷陰極螢光放電管(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp ) 是一種也被稱之為冷陰極管的螢光管，其通過施加由逆變器(1)產 生的通常具有數十千赫頻率的數百伏特乃至一千數百伏特的交流電 壓啟動。圖8所示的現用的冷陰極螢光放電管啟動裝置具有與直流電 源(2)連接，且給放電管(3)提供交流電的逆變器(1)。逆變器(1)配置有與直流電源(2)連接的交流電發生電路(4)，和把從 交流電發生電路(4)而來輸出電壓變換成交流電提供給放電管(3) 的電壓變換電路(5)。交流電發生電路(4)配置有與直流電源(2) 串聯連接的作為第1開關元件的第1MOS-FET (6)、以及作為第2 開關元件的第2MOS-FET (7)、 一端連接在第1MOS - FET (6) 以及第2MOS-FET (7)的連接點上的電容器(8)。電壓變換電路(5)具有設置在變壓器(9)上，且與第2MOS-FET (7)並聯地 連接在電容器(8)的另一端和直流電源(2)之間的初級繞組(9a)， 以及與放電管(3)並聯連接的次級繞組(9b)。變壓器(9)在初級 繞組(9a)和次級繞組(9b)之間具有漏電感。動作時，第1MOS - FET ( 6 )和第2MOS - FET ( 7 )被交替通 斷控制，在第2MOS-FET (7)斷開狀態下，第1MOS - FET (6) 一接通，電流即從直流電源(2)經第lMOS-FET(6)、電容器(8) 以及初級繞組(9a)流向直流電源(2)，電容器(8)被充電的同時， 啟動電流從次級繞組(9b)經放電管(3)朝一個方向流動。相反， 在第1MOS-FET (6)斷開狀態下，第2MOS-FET (7) —接通，儲存在電容器(8)中的電能即被釋放出，電流從電容器(8)經第2MOS -FET (7)以及初級繞組(9a)流向電容器(8)。因此，由於啟動 電流從次級繞組(9b)經放電管(3)朝反向流動，因而放電管(3) 即被從逆變器(1)而來的變頻後的變換為所需電壓值的交流電啟動。 圖9示出作為使放電管(3)的管電流穩定化的限流元件，即把作為 鎮流元件的鎮流電容器IO與放電管(3)串聯連接，組合了鎮流電容 器(10)的正阻抗特性的合成阻抗和具有負阻抗特性的放電管(3) 的電路。近年來，由於隨著液晶顯示面板(LCD)的大型化，放電管(3) 的長尺寸化以及多燈管化發展迅速，因而需要有逆變器(1)的輸出 電壓的高壓化，以及用單一逆變器(1)使多個放電管(3)同時啟動 的多燈管啟動電路。作為多燈管啟動電路，圖10示出在逆變器(1) 的第l輸出端子(la)和第2輸出端子(lb)上彼此並聯連接了兩根 放電管(13、 14)的冷陰極螢光放電管啟動裝置，圖11示出各放電 管(13、 14)的管電流——管電壓特性。正如圖11所示，若在一定 時間內施加1300伏特的有效電壓，各放電管(13、 14)即開始放電， 要想維持有效電流5mA的電流，需要持續性施加1000伏特的有效電 壓。此外，要想維持有效電流8mA的電流，需要持續性施加有效電 壓900伏特的電壓。這樣一來各放電管(13、 14)在啟動後，隨著電 流值的增加，產生了電壓值下降的負阻抗特性。此外，由於施加1300 伏特的有效電壓之後，開始啟動前的時間會因各放電管(13、 14)的 個體差異、環境溫度等各種因素而變動，因而兩根放電管(13、 14) 不能同時開始啟動，總有某一根先啟動。例如，在把並聯連接的第1 以及第2放電管(13、 14)和鎮流電容器(10)的串聯電路連接到逆 變器(1)的第l輸出端子(la)以及第2輸出端子(lb)的圖10的 冷陰極螢光放電管啟動裝置之中，給第1放電管(13 )以及第2放電 管(14)同時施加有效電壓1300伏特的交流電壓，在第2放電管(14) 未啟動的狀態下，如果第l放電管(13)偶然先啟動，帶有負阻抗特 性的第1放電管(13)內例如有7mA的電流，有效電壓下降到940伏特。與啟動的放電管13並聯連接的未啟動的放電管(14)的阻抗 為無限大，處於斷離狀態。因此，由於施加在未啟動的放電管(14) 兩端的有效電壓也下降到940伏特，啟動所需的有效電壓1300伏特 的交流電壓未被施加到未啟動放電管(14)上，因而仍維持非啟動狀 態。因此，在多燈管啟動式冷陰極螢光放電管啟動裝置之中，正如圖 12所示，需要在兩根放電管(13、 14)上分別連接鎮流電容器(10)。 在此情況下，即使施加給由鎮流電容器10啟動了的放電管13電壓下 降，由於逆變器(1)的輸出電壓可直接施加給未啟動的放電管(14 )， 因而可獲得開始啟動所需的足夠的電壓。具有與圖12大致類似構成 的放電燈啟動裝置，例如記述在下述專利文獻l之中。專利文獻l:特開2001 - 244094號爿>才艮由於放電管(3)的全長越長就需要逆變器1產生更高的交流電 壓來啟動，因而施加在逆變器(1)的各部件上的電壓也隨之增加。 圖13示出一種電路構成，其通過把第1次級繞組(9b)和第2次級 繞組(9c)的中點連接到框體(機殼)或負側電源等的接地，將逆變 器(1)的輸出一分為二來減輕施加於次級繞組(9b、 9c)上的電壓 負擔。正如圖13所示，通過導線(11)把作為逆變器(1)的變壓器(9)的第1次級繞組(9b)和第2次級繞組(9c)的連接部的中心 分接抽頭接地，變壓器(9)的第1次級繞組(9b)和第2次級繞組(9c)即以相反相位連接。也可不使用中心分接抽頭結構，而是使用 多個逆變器(1)使之產生彼此相位相反的輸出。正如圖14所示，漏電流(17)通常可通過放電管(3)和安裝放 電管(3)的金屬制的框體(12)間生成的寄生電容(16)產生。若 把圖13所示的單一的鎮流電容器(10)與放電管(3)串聯連接，由 於鎮流電容器(10)中產生的電壓下降，插入鎮流電容器(10) —側 的放電管(3)的端子電壓下降，因而施加在放電管(3)的各端子上 的電壓各異，在放電管(3)的兩側，非對稱的漏電流(17)從放電 管(3)流向框體(12)。圖13的電路中產生的漏電流(17)如圖14所示，通過寄生電容(16)流動，用箭頭標識的長短表示漏電流(17) 的大小。處於接地(GND)電位的用無箭頭標識表示的寄生電容(16) 內沒有漏電流(17)。由於漏電流(17)在沿放電管(3)的長度方 向上產生了不均，因而在放電管(3)的兩側亮度各不相同，由於放 電管(3)的全長越長，施加電壓越高，因而亮度的差異明顯。因此， 正如圖15以及圖16所示，若在放電管(3)的兩端分別連接鎮流電 容器(10)，即可在放電管(3)的兩個端子上施加同一電平的電壓。 在此情況下放電管(3)作動時，由於放電管(3)的中心附近構成接 地電位，因而如圖16所示，放電管(3)兩端的漏電流(17)的量和 亮度變為大致相同。圖17示出與放電管(3)的大尺度化和多燈管化 對應的現用的多啟動式冷陰極螢光放電管啟動裝置，其在並聯連接在 逆變器(1)的第l輸出端子(la)以及第2輸出端子(lb)上的第1 以及第2放電管(13、 14)的兩個端子上，分別串聯連接了鎮流電容 器(10)。發明內容如上所述，在用高輸出電壓的單一逆變器(1)同時啟動多個放 電管(13、 14)的現用的多啟動冷陰極螢光放電管啟動裝置之中，如 圖17所示，需要有多根放電管(13、 14)根數的二倍數量的鎮流電 容器(IO)。圖18示出不使用圖17所示的鎮流電容器(10)，而是 串聯連接鎮流線圏(30)的用例。圖18所示的電路由於也可利用鎮 流線圏(30)，即使施加在啟動後的放電管(13)上的電壓下降，逆 變器(1)的輸出電壓仍可照樣施加給未啟動的放電管(14)，因而 可獲得開始啟動所需的充足電壓。此種情況下，也同樣需要有多根放 電管(13、 14)的根數的二倍數量的鎮流線團(30)。因此，本發明的目的在於提供一種可減少鎮流元件數量的冷陰極 螢光放電管啟動裝置。本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置，配置有各自具有第l端子(3a)和第2端子(3b)的至少一對i放電管(3);逆變器(l)，其具有把直流電源(2)提供的直流電壓變換為交 流電壓之後，給放電管(3)各自的第1端子(3a)和各自的第2端 子(3b)施加交流電壓的第1輸出端子(la)和第2輸出端子(lb);連接在彼此連接的一對(i)放電管(3)各自的第1端子(3a) 和逆變器(l)的第l輸出端子(la)之間的第l鎮流元件(21、 31);連接在一對(i)中的一方的放電管(3)的第2端子(3b)和逆 變器(1)的第2輸出端子(lb)間的第2鎮流元件(22、 32);連接在一對(i)中的另一方的放電管(3)的第2端子(3b)和 逆變器(1)的第2輸出端子(lb)間的第3鎮流元件(23、 33)。 由於釆用此種電路構成，第2以及第3鎮流元件(22、 23)可單獨動 作，因而無需設置多根放電管(3)根數的二倍數量的鎮流元件，即 可給未啟動的放電管(3)施加足量的啟動電壓。(發明效果)無需降低冷陰極螢光放電管啟動裝置的性能即可減少鎮流元件 的數量，可使冷陰極螢光放電管啟動裝置小型及輕量化，還可降低制 造價格。


圖l是本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第1實施方式的電路圖。圖2是本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第2實施方式的電路圖。圖3是本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第3實施方式的電路圖。圖4是本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第4實施方式的電路圖。圖5是本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第5實施方式的電路圖。圖6是本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第6實施方式的電路圖。
圖7是本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第7實施方式的電路圖。
圖8是現用的冷陰極螢光放電管啟動裝置的基本電路圖。
圖9是在圖8的基本電路的放電管上串聯連接了鎮流電容器的電路圖。
圖IO是在兩根放電管上串聯連接了鎮流電容器的電路圖。 圖ll是表示放電管的管電流和管電壓關係的曲線圖。 圖12是在兩根放電管上分別連接了鎮流電容器的電路圖。 圖13是表示變壓器的其它用例的現用的冷陰極螢光放電管啟動 裝置的電路圖。
圖14是表示在放電管和框體間形成的寄生電容以及不均勻漏電 流的簡圖。
圖15是在圖13的電路的放電管兩端串聯連接了一對鎮流電容器 的電路圖。
圖16是表示在放電管和框體間形成的寄生電容以及與放電管的 長度方向對稱的漏電流的簡圖。
圖17是在兩根放電管各自的兩端串聯連接了鎮流電容器的電路圖。
圖18是把圖17的鎮流電容器置換為鎮流線圉之後的電路圖。 (圖中標號說明)
(1)、逆變器，(la)、第l輸出端子，(lb)第2輸出端子， (2)、直流電源，(3)、放電管，(3a)、第l端子，(3b)第2
端子，(10)、鎮流電容器(鎮流元件)，(21)、第l鎮流電容器， (22)、第2鎮流電容器，(23)第3鎮流電容器，(30)、鎮流線
圏(鎮流元件)，(31)、第l鎮流線圏，(32)、第2鎮流線圏， (33)、第3鎮流線圏。
具體實施例方式
下面參照圖1~圖7說明本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的 實施方式。但在圖1~圖7之中與圖8~圖18所示部位相同的部分標 注同一種標號並省略其說明。
圖l所示的本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第l實施方式 配置有作為第l鎮流元件的第l鎮流電容器(21)，其連接在一對 (i)放電管(3)各自的第l端子(3a)和逆變器(1)的第l輸出端 子(la)之間；作為第2鎮流元件的第2鎮流電容器(22),其連接 在一方的放電管(3)的第2端子(3b)和逆變器(1)的第2輸出端 子(lb)之間；作為第3鎮流元件的第3鎮流電容器(23)，其連接 在另一方的放電管(3)的第2端子(3b)和逆變器(1)的第2輸出 端子(lb)之間。在圖1所示的電路中一對放電管(3)均在啟動後 時產生下述電流，施加下述電壓。
施加於第1次級繞組(9b )上的有效電壓950V
施加於第2次級繞組(9c)上的有效電壓:950V
第l鎮流電容器(21)的靜電電容40微微法
施加於第l鎮流電容器(21)上的有效電壓807V
流入各放電管(3)的有效電流5mA
施加於各放電管(3)上的有效電壓1000V
第2及第3各自的鎮流電容器(22、 23 )的靜電電容20微微
法
施加於第2及第3各鎮流電容器(22、 23 )上的有效電壓807V 與之相對應，當只有一對放電管(3)中的一方啟動，另一方未 啟動時，產生下述電流，施加下述電壓。
施加於第l次級繞組(9b)上的有效電壓950V 施加於第2次級繞組(9c)上的有效電壓950V 第l鎮流電容器(21)的靜電電容40微微法 施加於第l鎮流電容器(21)上的有效電壓585V 流入啟動後的放電管(3)的有效電流7mA施加於啟動後的放電管(3)上的有效電壓940V 流入未啟動的放電管(3)的有效電流OmA 施加於未啟動的放電管(3)上的有效電壓1510V 第2及第3各鎮流電容器(22、 23)的靜電電容20微微法 在第2及第3各鎮流電容器(22、 23 )之中，施加於串聯連接在 啟動後的放電管(3)的鎮流電容器上的有效電壓807V
施加於第2及笫3各鎮流電容器(22、 23 )上的有效電壓807V 在第2及第3各鎮流電容器(22、 23 )之中，施加於串聯連接未 啟動的放電管(3)的鎮流電容器上的有效電壓OV
因此，與未啟動的放電管(3)對應的有效電壓下降的現用電路 不同，在圖1所示的本發明的電路之中，施加1510V有效電壓的未啟 動放電管(3)其後自然會啟動。如上所述，在圖1的電路中，由於 第2及第3鎮流電容器(22、 23)單獨動作，因而除可減少相對於放 電管根數的鎮流電容器(21~23)的數量之外，還可給未啟動的放電 管(3)施加足量的啟動電壓。還有，由於放電管(3)的中心附近形 成接地電位，因而放電管(3)兩端的亮度均勻。
圖2示出本發明的第2種實施方式，其在逆變器(1)的第l輸 出端子(la)和第2輸出端子(lb)之間連接了三對(i~iii)放電管 (3)。各對(i iii)放電管(3)的各對(i iii)的各第l端子(3a) 經第l鎮流電容器(21)與逆變器(1)的第l輸出端子(la)連接。 第l鎮流電容器(21)的靜電電容例如是40微微法。此外，各放電 管(3 )的各第2端子(3b )經第2及第3鎮流電容器(22、 23 )單 獨與逆變器(1)的第2輸出端子(lb)連接。笫2及第3鎮電容器 (22、 23)的靜電電容例如分別是20微微法。在圖2的電路中，由 於第2及第3鎮流電容器(22、 23)單獨動作，因而除可減少與放電 管(3)的根數對應的鎮流電容器(21~23)的數量之外，由於可給 未啟動的放電管(3)施加足量的啟動電壓，因而可獲得與圖1所示 電路相同的作效果。
圖3示出本發明的冷陰極螢光放電管啟動裝置的第3種實施方式，其經第1鎮流電容器(21)把三根一組的放電管(3)的各第1 端子(3a)與逆變器(1)的第1輸出端子(la)連接的同時，分別 經第2、第3、第4鎮流電容器(22、 23、 24 )把放電管(3 )的各第 2端子(3b)與逆變器(1)的第2輸出端子連接。在圖3的例中，雖 然需要使用具有較大靜電電容的第l鎮流電容器(21)，但由於第2、 第3、以及第4鎮流電容器(22、 23、 24)單獨動作，因而除可減少 相對於放電管(3)根數的鎮流電容器(21~24)的數量之外，還可 給未啟動的放電管(3)施加足量的啟動電壓。
圖4示出使用奇數放電管(3)的第4種實施方式，其在圖2所 示的三對(i iii)放電管(3)之外增加了單一的放電管(3)，在該 放電管(3)的第l端子(3a )和逆變器(1)的第l輸出端子(la) 之間，以及第2端子(3b)和逆變器(1)的第2輸出端子(lb)之 間分別連接了一對鎮流電容器(10)。
圖5示出本發明的第5種實施方式，其通過把圖1所示的第1 實施方式中的第l鎮流電容器(21)置換為第l鎮流線圏(31)的同 時，把第2鎮流電容器(22)以及第3鎮流器(23)分別置換為第2 鎮流線圏(32)以及第3鎮流線圍(33)，電磁性連接第2鎮流線圏 (32)和第3鎮流線圏(33)構成共用扼流圈(34)。在圖5之中， 由於第2鎮流線圏(32)和第3鎮流線圏(33)單獨動作，因而除可 減少相對於放電管(3)的數量的鎮流線圍(31~33)的數量之外， 還可給未啟動的放電管(3)施加足量的啟動電壓。在圖5所示的例 中，例如笫l鎮流線圏(31)的電感為0.5亨利，第2及第3鎮流線 圏(32、 33)的電感均為1亨利。
圖6示出第6種實施方式，其把圖2所示的第2實施方式中的第 1、第2以及第3鎮流電容器(21、 22、 23)分別置換為第1、第2以 及第3鎮流線圏(31、 32、 33)，可獲得與圖2相同的作用效果。第 l鎮流線圏(31)的電感為0.5亨利，第2及第3鎮流線團(32、 33) 的電感均為一亨利。
圖7示出第7種實施方式，其把圖4所示的第4實施方式中的第1、第2及第3鎮流電容器(21、 22、 23)分別置換為第1、第2及第 3鎮流線圏(31、 32、 33),把分別連接在三對(i~iii)放電管(3) 之外增加的單一放電管(3)的第1端子(3a)和逆變器(1)的第1 輸出端子(la)間，以及第2端子(3b)和逆變器(1)的第2輸出 端子(lb)間的一對鎮流電容器(10)置換為一對鎮流線圏(30)。 在第7實施方式中，例如可使用與圖6所示的第1、第2及第3鎮流 線圏(31、 32、 33)各自相同的電感值，在鎮流線圏(30)的電感值 上使用1亨利。總而言之，第1鎮流電容器(21)、第2鎮流電容器 (22)、第3鎮流電容器(23)、鎮流電容器(10)、第l鎮流線圏 (31)、第2鎮流線圏(32)，第3鎮流線圏(33)以及鎮流線圏(30)
第1鎮流元件(21、 31)、第2鎮流元件(22、 32 )、第3鎮流元件 (23、 33)以及鎮流元件(10、 30)是從電容器、線圏以及扼流圏等 電感器中選擇出的一種或多種。線圏以及扼流圏等電感器具有單一繞 組或多個繞組，具有多個繞組的線圏及扼流圏等的電感器具有各繞組 產生的磁力線彼此耦合的互感。
本發明的前述各種實施方式還可進行種種變更。例如，在圖2、 圖4、圖6以及圖7中示出三對(i~iii)放電管(3)，但也可設置4 對以上的所需n對放電管(3)。此外，也可把圖3所示的第1~第4 鎮流電容器(21~24)置換為第1~第4鎮流線圍。此外，若適當選 擇放電管(3)的啟動開始電壓、變壓器(9)的輸出電壓、各鎮流電 容器(21~23、 10)或各鎮流線圏(31~33、 30)的常數，可縮短未 啟動的放電管(3)啟動前的未啟動時間或使之為零。還有，在上述 各實施方式中使用的是具有半電橋型電路結構的交流電發生電路 (4)，但也可使用具有全電橋型、推挽型等其它電路結構的交流電 發生電路(4)。
(產業化前景)
本發明可有效地用於配置有鎮流元件的冷陰極螢光放電管啟動裝置。
權利要求
1、一種冷陰極螢光放電管啟動裝置，其特徵在於包括各自具有第1端子和第2端子的至少一對放電管；逆變器，其具有把直流電源提供的直流電壓變換為交流電壓之後，給前述放電管各自的第1端子和各自的第2端子施加交流電壓的第1輸出端子和第2輸出端子；連接在彼此連接的一對前述放電管各自的第1端子和前述逆變器的第1輸出端子之間的第1鎮流元件；連接在一對中的一方的前述放電管的第2端子和前述逆變器的第2輸出端子之間的第2鎮流元件；連接在一對中的另一方的前述放電管的第2端子和前述逆變器的第2輸出端子之間的第3鎮流元件。
2、 根據權利要求1所述的冷陰極螢光放電管啟動裝置，其特徵 在於包括在一對或多對前述放電管上增加的單一放電管； 分別連接在單一的該放電管的第l端子和前述逆變器的第l輸出端子之間，以及單一的前述放電管的第2端子和前述逆變器的第2輸出端子之間的一對鎮流元件。
3、 根據權利要求2所述的冷陰極螢光放電管啟動裝置，其特徵在於前述第l鎮流元件、第2鎮流元件、第3鎮流元件以及一對鎮流 元件，利用通過各鎮流元件的電流儲存電能，並形成與該電流對應的 阻抗。
4、 根據權利要求2或3所述的冷陰極螢光放電管啟動裝置，其 特徵在於前述第l鎮流元件、第2鎮流元件、第3鎮流元件以及一對鎮流 元件是從電容器、電感器中選擇出的一種或多種。
5、 根據權利要求4所述的冷陰極螢光放電管啟動裝置，其特徵在於前述電感器具有單一繞組或多個繞組，具有多個繞組的電感器具 有前述各繞組產生的磁通相互耦合的互感。
全文摘要
減少連接在冷陰極熒火放電管啟動裝置中的鎮流元件的數量。在冷陰極螢光放電客啟動裝置內設置連接在彼此連接的一對(i)放電管(3)的各第1端子(3a)和逆變器(1)的第1輸出端子(1a)間的第1鎮流元件(21、31)；連接在一對(i)的一方放電管(3)的第2端子(3b)和逆變器(1)的第2輸出端子(1b)間的第2鎮流元件(22、32)；連接在一對(i)的另一方放電管(3)的第2端子(3b)和逆變器(1)的第2輸出端子(1b)間的第3鎮流元件(23、33)。在該電路結構中，可在改善放電管(3)的亮度不均的同時，由於第2及第3鎮流元件(22、23)單獨動作，因而無需設置二倍於放電管(3)根數的鎮流元件，可給未啟動的放電管(3)施加足量的啟動電壓。
文檔編號H05B41/28GK101321422SQ20081009711
公開日2008年12月10日 申請日期2008年5月14日 優先權日2007年6月7日
發明者足利亨 申請人:三墾電氣株式會社