专利名称：放电管点亮装置和该装置的异常放电检测方法
技术领域：
本发明涉及使放电管点亮的放电管点亮装置，和检测在放电管点亮装置中发生的电弧放电的异常放电检测方法。
背景技术：
在液晶电视等众多的液晶显示装置中，设置有包括冷阴极放电管的背光源。为了使冷阴极放电管点亮，使用包括反相电路的放电管点亮装置。因为冷阴极放电管必须在高电压下点亮，所以在放电管点亮装置中设置有高压变压器，冷阴极放电管连接到高压变压器的二次侧。在像这样产生高电压的放电管点亮装置中，在接触不良处和耐压不良处会发生电弧放电。例如，在将高压变压器的二次侧端子与放电管连接的连接器部发生接触不良等情况下，在该接触不良处发生电弧放电。电弧放电发生时，发生处附近的树脂制部件(例如， 连接器的外壳)等因放电火花而有可能发生发烟、着火或者炭化、机器烧坏和火灾等。在一般的放电管点亮装置中，设置有保护电路，该保护电路检测流过放电管的电流过少和在高压变压器的二次侧产生过电压，来使装置的动作停止。但是，当电弧放电发生后，在很多情况下，在放电管中流过虽然不能说是正常的点亮电流，但施加到放电管的电压不会上升到被判断为异常的程度。另外，一般在背光源系统中，为了统一放电管的亮度，流过放电管的电流大致控制为固定值。因此，在电弧放电发生时，检测过少电流和过电压的保护电路不会使放电管点亮装置停止动作。因此，在放电管点亮装置中，必须另外设置检测电弧放电使装置的动作停止的保护电路。电弧放电原理上能够通过检测伴随电弧放电而产生的电磁波、放电光、臭氧或放电音等进行检测。在放电管点亮装置的电弧放电检测方法记载于例如专利文献1 5中。 专利文献1中记载有在印刷电路板设置放电检测用图案，检测因伴随电弧放电的电磁波而在放电检测用图案中诱发的电压。专利文献2中记载有在印刷电路板的变压器下表面和灯附近设置同样的诱发图案部。专利文献3中记载有使用高通滤波器检测在流过放电管的管电流中混入的放电噪声频率成分。专利文献4中记载有使用电容器检测在高压变压器的二次侧发生的放电脉冲的频率成分。专利文献5中记载有设置使反相电路的输出电流增加的输出控制机构，根据输出控制机构动作时的反相电路的输入电流来检测电弧放 H1^ ο另外，作为放电管点亮装置的电弧放电检测方法，已实用化有如图10所示的方法 (以下，称作管电流差分检测法)。在图10所示的放电管点亮装置中，放电管1每2根为一对，在一对的放电管1中流过反相的电流。管电流差分检测电路91将在一对放电管1中流过的管电流相加。管电流之和，在没发生电弧放电时(以下，称作正常时)大致为0，在发生电弧放电时从0偏离。在经由低通滤波器92输入的合成管电流超过规定的阈值时，比较器93对控制电路11输出表示电弧放电的发生的信号。除此以外，作为放电管点亮装置的电弧放电检测方法，还包括检测2根放电管的管电压之差的方法和检测1根放电管的管电流的变化的方法等。先行技术文献专利文献1 日本特开2007_1；3似90号公报专利文献2 日本特开2002-341775号公报专利文献3 日本特开2002-15U87号公报专利文献4 日本专利第3123161号公报专利文献5 日本特开2008-186614号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，在专利文献1 5记载的电弧放电检测方法中存在以下问题。在专利文献 1和2记载的方法中，在放电检测用图案和诱发图案部的电压中，混入有伴随电弧放电的电磁波而引起的噪声以外的各种噪声。因此，得不到能足够正确地检测电弧放电的S/N比，即使在理论上能检测电弧放电，也存在在实机中不能正确地检测电弧放电的情况。在专利文献3和4所记载的方法中，检测如伴随电弧放电的放电脉冲或放电噪声那样的瞬间发生的脉冲或噪声。由此，在进行所谓突发(burst)调光(将驱动放电管的电压设为突发状，通过改变该突发时间宽度来使放电管的亮度发生变化)等的情况下，当间歇性地发生电弧放电时，不能正确地检测电弧放电。另外，即使在发生因极短时间的接触不良而没达到发烟和着火的小的电弧放电时，保护电路的不必要的动作而使放电管点亮装置的动作停止也会成为问题。在专利文献5所记载的方法中，方式复杂且成本高，虽然成本高但存在电弧放电的检测精度达不到的期望的精度的情况。另外，在管电流差分检测法中存在以下的问题。在使2根以上的放电管点亮的放电管点亮装置中，为了统一放电管的亮度，进行使流过放电管的管电流的量统一的电流均衡控制。因此，在发生电弧放电时，即使在管电流中高频的脉冲成分重叠，管电流的有效值和平均值也不太发生变化，在电弧放电发生时的合成管电流(管电流的差分)和正常时的合成管电流(管电流的差分)之间不产生大的差。因此，为了检测合成管电流(管电流的差分)的变化，需要尽可能减小比较器93的阈值(相当于Vref)直至不会因电路噪声而误动作的程度为止。但是，由于放电管的特性的参差不齐、特性的温度变化和使用经过等，管电流散乱或发生变化，所以即使在正常时上述电流均衡控制工作的状况下，管电流的差分也增加。因此，在减小比较器93的阈值时，存在即使在正常时也误以为检测到电弧放电的情况。因此， 在管电流差分检测法中，以在电弧放电发生时正确地检测到电弧放电，在正常时不误以为检测到电弧放电的方式来决定比较器93的阈值，需要相当多的劳力和时间。在其它的现有技术的电弧放电检测方法中也存在有同样的问题。因此，本发明的目的在于提供一种能够高精度且低成本地检测电弧放电的放电管
点直ο用于解决课题的方法本发明的第一方面，是具有异常放电检测功能的放电管点亮装置，其特征在于，包括
驱动电路，其驱动放电管；高通滤波器，其以上述放电管的管电流和管电压中的任一个为处理对象信号，从上述处理对象信号中抽取起因于电弧放电的脉冲成分；脉冲保持电路，其保持上述脉冲成分规定时间；和比较器，其将上述脉冲保持电路的输出与阈值进行比较，并输出表示电弧放电的有无的信号。本发明的第二方面，在本发明的第一方面的基础上，其特征在于还具有合成电路，其对多个放电管合成上述处理对象信号，并将合成后的信号输出到上述高通滤波器，上述驱动电路将上述多个放电管分为2组，对各组的放电管施加反相的电压。本发明的第三方面，在本发明的第一方面的基础上，其特征在于还具有定时器电路，其确定从信号变为异常电平到判断为发生异常为止的时间，上述定时器电路的电弧放电检测用的定时器时间，比其它异常检测用的定时器时间短。本发明的第四方面，在本发明的第一方面的基础上，其特征在于上述脉冲保持电路，具有当输入超过规定电平时输出从初始状态开始变化且变化后的输出逐渐地回到初始状态的特性。本发明的第五方面，在本发明的第四方面的基础上，其特征在于上述脉冲保持电路的增高时间设定成输出跟随上述脉冲成分变化。本发明的第六方面，在本发明的第四方面的基础上，其特征在于上述脉冲保持电路的保持时间设定成，当以规定以下的时间间隔输入上述脉冲成分时，由上述比较器检测电弧放电。本发明的第七方面，在本发明的第二方面的基础上，其特征在于上述脉冲保持电路，具有当输入超过规定电平时输出从初始状态开始变化且变化后的输出逐渐地回到初始状态的特性，且包含当输入变化时使输出变化的双极晶体管。本发明的第八方面，在本发明的第一方面的基础上，其特征在于上述高通滤波器的时间常数设定成，使上述处理对象信号的放电管驱动频率成分与上述脉冲成分相比充分地衰减。本发明的第九方面，在本发明的第一方面的基础上，其特征在于上述脉冲保持电路包含当输入超过规定电平时输出规定宽度的脉冲的单稳多谐振荡器。本发明的第十方面，在本发明的第一方面的基础上，其特征在于上述脉冲保持电路只在上述管电流和上述管电压中的不是上述处理对象信号一方的信号超过规定电平时动作。本发明的第十一方面，是放电管点亮装置的异常放电检测方法，其特征在于，包括以放电管的管电流和管电压中的任一个为处理对象信号，应用高通滤波器处理从上述处理对象信号中抽取起因于电弧放电的脉冲成分的步骤；用脉冲保持电路保持上述脉冲成分规定时间的步骤；和
将上述脉冲保持电路的输出与阈值进行比较，判断电弧放电的有无的步骤。本发明的第十二方面，在本发明的第十一方面的基础上，其特征在于，还包括将多个放电管分为2组，对各组的放电管施加反相的电压的步骤；和 对上述多个放电管合成上述处理对象信号，求出要应用上述高通滤波器处理的信号的步骤。本发明的第十三方面，在本发明的第十一方面的基础上，其特征在于还包括使用定时器电路来确定从信号变为异常电平到判断为发生异常为止的时间的步骤，上述定时器电路的电弧放电检测用的定时器时间，比其它异常检测用的定时器时间短。本发明的第十四方面，在本发明的第十一方面的基础上，其特征在于上述脉冲保持电路，具有当输入超过规定电平时输出从初始状态开始变化且变化后的输出逐渐地回到初始状态的特性。本发明的第十五方面，在本发明的第十一方面的基础上，其特征在于上述脉冲保持电路包含当输入超过规定电平时输出规定宽度的脉冲的单稳多谐振荡器。发明的效果根据本发明的第一、第二或第十一方面，用高通滤波器从放电管的管电流或管电压抽取起因于电弧放电的脉冲成分，将所抽取的脉冲成分在脉冲保持电路保持规定时间， 将脉冲保持电路的输出与阈值进行比较，由此能够高精度地检测电弧放电。特别是，通过将所抽取的脉冲成分保持规定时间，能够高精度地检测在放电间隙窄的情况下发生的平均脉冲振幅小且被脉冲保持电路接收(取入)所需的振幅的脉冲数少的小电弧放电；进行突发调光等情况下间歇性地发生的电弧放电。另外，通过用高通滤波器只抽取起因于电弧放电的脉冲成分，能够不受到放电管的管电流或管电压的放电管驱动频率成分的参差不齐和变动的影响地，从小的电弧放电到大的电弧放电广泛地检测的电弧放电。根据本发明的第二或第十二方面，通过在各组对施加了反相电压的多个放电管的管电流或管电压进行合成，能够将合成信号的放电管驱动频率成分降低到与脉冲成分相比充分小的水平。因此，能够使用具有简单结构的低成本的高通滤波器，抽取起因于电弧放电的脉冲成分，降低放电管点亮装置的成本。根据本发明的第三或第十三方面，通过使定时器电路的电弧放电检测用的定时器时间，比其它异常(例如，电流异常和电压异常)检测用的定时器时间短，能够更快地检测有可能导致机器的损伤和火灾等的电弧放电，使放电管的点亮停止，提高装置的安全性。根据本发明的第四或第十四方面，使用具有上述特性的电路，能够低成本地构成将用高通滤波器抽取的脉冲成分保持规定时间的脉冲保持电路。根据本发明的第五方面，通过将脉冲保持电路的增高时间设定为具有上述特征， 能够在电弧放电发生时确实地使脉冲保持电路的输出变化，高精度地检测电弧放电。根据本发明的第六方面，通过如上所述地设定脉冲保持电路的保持时间，能够正确地检测在放电间隙窄的情况下发生的平均脉冲振幅小且被脉冲保持电路接收所需的振幅的脉冲数少的小电弧放电；进行突发调光等情况下间歇性地发生的电弧放电。
根据本发明的第七方面，通过在合成电路和高通滤波器的后级，设置包含在输入变化时使输出变化的双极晶体管的脉冲保持电路，能够提高将合成信号的放电管驱动频率成分降低到与脉冲成分相比充分小的水平时的降低特性。根据本发明的第八方面，通过如上所述地设定高通滤波器的时间常数，能够用高通滤波器正确地抽取起因于电弧放电的脉冲成分，高精度地检测电弧放电。根据本发明的第九或第十五方面，使用如上所述的单稳多谐振荡器，能够低成本地构成将用高通滤波器抽取的脉冲成分保持规定时间的脉冲保持电路。另外，能够高精度地检测在放电间隙窄的情况下发生的平均脉冲振幅小且被脉冲保持电路接收所需的振幅的脉冲数少的小电弧放电；进行突发调光等情况下间歇性地发生的电弧放电，使放电管点亮装置的动作稳定。根据本发明的第十方面，通过从管电流和管电压的任一个中抽取起因于电弧放电的脉冲成分，并只在另一个信号超过规定电平时保持所抽取的脉冲成分，能够降低将电弧放电以外发生的脉冲错误地检测为起因于电弧放电的脉冲成分的风险，进一步提高电弧放电的检测精度。
图1是表示本发明的第一和第二实施方式的放电管点亮装置的结构的图。图2是本发明的第一实施方式的放电管点亮装置的脉冲保持电路的电路图。图3是图1所示的放电管点亮装置的定时器时间切换电路的电路图。图4是表示本发明的第一实施方式的放电管点亮装置的电弧放电检测部的结构的方框图。图5是表示图1所示的放电管点亮装置的正常时和电弧放电发生时的管电流、合成管电流和脉冲保持电路的输出变化的图。图6是表示图1所示的放电管点亮装置的电弧放电检测范围的例子的图。图7是本发明的第二实施方式的放电管点亮装置的脉冲保持电路的电路图。图8是表示本发明的第二实施方式的放电管点亮装置的电弧放电检测部的结构的方框图。图9是表示本发明的实施方式的变形例的放电管点亮装置的一部分的图。图10是表示现有的放电管点亮装置的结构的图。
具体实施例方式(第一实施方式)图1是表示本发明的第一实施方式的放电管点亮装置的结构的图。图1所示的放电管点亮装置10包括控制电路11、高压变压器驱动电路12、高压变压器13、管电流检测电阻14、管电流合成/高通滤波器电路(以下，称作管电流合成/HPF电路)15、脉冲保持电路16、电容器17和定时器时间切换电路18。放电管点亮装置10具有使多个放电管1点亮的功能和检测电弧放电的异常放电检测功能，在检测电弧放电时使放电管1停止点亮。另夕卜，在图1中记载有4根放电管1和2个高压变压器13，但放电管的根数和高压变压器的个数也可以是任意的。
高压变压器13是产生用于使放电管1点亮而所需的高电压的2inl变压器(具有 1个一次侧线圈和2个二次侧线圈的一输入二输出的变压器)。在高压变压器13的一次侧连接有高压变压器驱动电路12，在高压变压器13的二次侧连接有多个放电管1。在高压变压器驱动电路12供给有高压变压器用电源电压Vt。高压变压器驱动电路12按照来自控制电路11所含的逻辑电路20的控制，驱动高压变压器13。像这样高压变压器驱动电路12 和高压变压器13作为驱动放电管1的驱动电路起作用。放电管1分为2组，驱动电路对各组的放电管施加反相的电压。在放电管点亮装置10中，放电管1每2根成对，在一对放电管1中施加反相的电压，流过反相的电流。更详细地说，在高压变压器13的二次侧设置有具有相同缠绕方向的2个线圈(以下，称作第一和第二线圈)。成对的2根放电管1之中的一根设置在第一线圈的一个端子与接地之间。 另一根放电管1设置在第二线圈的相反侧的端子与接地之间。未与第一和第二线圈的放电管1连接的端子经由管电流检测电阻14接地。另外，只要将放电管1分为2组施加反相的电压，也可以以上述以外的方式来连接放电管1。例如，在将4的倍数根的放电管1连接到高压变压器13 Qinl变压器)时，可以在一对放电管1施加同相的电压，流过同相的电流。在这种情况下，将高压变压器13分为2 组，各组的高压变压器13发生反相的电压。使用该连接方式的情况，与使用图1所示的连接方式的情况相同，也能将放电管1分为2组施加反相的电压。高压变压器13的二次侧的线圈与管电流检测电阻14的连接点(例如点A和点 B)，与管电流合成/HPF电路15的输入端子连接。管电流合成/HPF电路15包括与放电管 1同数量的电阻沈和1个电容器27。为了尽可能正确地检测管电流，使用具有比管电流检测电阻14充分大的电阻值的电阻(即，将管电流检测电阻14设为R1，电阻沈设为R2时， 满足Rl << R2)作为电阻26。在管电流合成/HPF电路15输入端子流过在放电管1流动的管电流的极少一部分(以下，将该电流看作放电管1的管电流)。管电流合成/HPF电路 15对全部的放电管1合成所输入的管电流，抽取合成管电流的高频成分。脉冲保持电路16 将在管电流合成/HPF电路15中抽取的高频成分保持规定时间(以后详细叙述)。在放电管1的管电流中，包含用于使放电管1点亮的放电管驱动频率成分(以下， 称作基波成分)。另外，在电弧放电发生时，在放电管1的管电流中，起因于电弧放电的高频脉冲成分发生重叠。当对全部的放电管1合成这样的管电流时，合成管电流的基波成分降低为0，在合成管电流中只剩下起因于电弧放电的脉冲成分。管电流合成/HPF电路15所含的高通滤波器的时间常数设定为使合成管电流的基波成分相比起因于电弧放电的脉冲成分充分衰减(具体来说，优选衰减到_20dB以下)。控制电路11是市售的放电管驱动用IC，包括逻辑电路20、比较器21a c、AND 电路22、晶体管23、比较器M和锁存器25。在控制电路11中供给有控制电路用电源电压 Vc0逻辑电路20控制高压变压器驱动电路12。比较器21a c的一个输入端子连接到控制电路11的外部输入端子，在另一个输入端子施加规定的阈值电压。比较器21a c的输出，通常为高电平，当从外部输入的信号电压成为阈值以上或者阈值以下时变为低电平。 AND电路22输出比较器21a c的输出的逻辑与。晶体管23在AND电路22的输出为高电平时为导通(ON)状态，在AND电路22输出为低电平时为断开(OFF)状态。比较器M与设置在控制电路11的外部的电容器17 —起构成定时器电路19。定时器电路19的定时器时间通过选择电容器17的电容值来调整。当比较器21a c的输出全部为高电平时，AND电路22的输出为高电平，晶体管23为导通状态。此时，比较器M的正侧输入端子的电压为0，比较器M的输出为低电平。当比较器21a c的输出的任意一个变为低电平时，AND电路22的输出变为低电平，晶体管23为断开状态。此时，通过从电流源供给的电流，在电容器17电荷蓄积，比较器M的正侧输入端子的电压上升。AND电路 22的输出变为低电平后只经过定时器时间时，比较器M的正侧输入端子的电压超过阈值， 比较器M的输出变为高电平。像这样，比较器M的输出，通常为低电平，当AND电路22输出为低电平的状态持续定时器时间后变为高电平。比较器M的输出，输入到锁存器25的置位(set)端子。当锁存器25的输出变为高电平时，逻辑电路20停止高压变压器驱动电路12的动作。像这样控制电路11，当从外部输入的信号电压为阈值以上或阈值以下的状态持续定时器时间时，停止高压变压器驱动电路12的动作。此时，高压变压器13停止动作，放电管1的点亮停止。比较器21a的正侧输入端子，经由控制电路11的外部输入端子连接到脉冲保持电路16的输出端子，并且输入到定时器时间切换电路18的控制端子。定时器时间切换电路 18包括串联地连接的电阻28和开关四。在电阻28的一端施加控制电路用电源电压Ne’ 开关四的一端与电容器17的一个电极连接。在脉冲保持电路16的输出为低电平时，开关四为断开状态。此时的定时器时间设为Tl。在脉冲保持电路16的输出为高电平时，开关 29为导通状态，在电容器17的一个电极经由电阻观施加控制电路用电源电压Vc。如果将此时的定时器时间设为T2时，则定时器时间T2比定时器时间Tl短。当脉冲保持电路16的输出超过阈值的状态持续定时器时间T2时；和从外部输入的其它的信号为阈值以上或者阈值以下的状态持续定时器时间Tl时，控制电路11使高压变压器驱动电路12的动作停止。这样放电管点亮装置10包括定时器电路19，该定时器电路19确定从信号变为异常电平到判断为发生异常为止的时间，定时器电路19的电弧放电检测用的定时器时间比其它的异常检测用(例如，电流异常和电压异常)的定时器时间短。本实施方式的放电管点亮装置10，具有图2所示的脉冲保持电路16p作为脉冲保持电路16。如图2所示，脉冲保持电路16p包括双极晶体管(以下，也称作晶体管)31、二极管32、电阻33、34和电容器35。脉冲保持电路16p的输入端子连接到晶体管31的基极， 脉冲保持电路16p的输出端子连接到晶体管31的集电极。在晶体管31的发射极施加有控制电路用电源电压Vc。在晶体管31基极与发射极之间并联地设置有二极管32和电阻33。 在晶体管31的集电极与接地之间并联地设置有电阻34和电容器35。当电流流过脉冲保持电路16p的输入端子时，在晶体管31中流过基极电流，在晶体管31中流过基极电流的hFE倍(此处，hFE为直流电流放大率)的集电极电流。因此，当电流流过脉冲保持电路16p的输入端子时，晶体管31的集电极电压在短时间内从低电平变为高电平。之后，晶体管31的集电极电压从高电平逐渐地变化，在规定时间后返回到低电平。像这样脉冲保持电路16p具有如下特性当输入超过规定电平时输出从初始状态起在短时间变化，且变化后的输出逐渐地返回到初始状态。脉冲保持电路16p的增高时间(attack time)(输出的上升时间)通过选择晶体管31的特性来调整。脉冲保持电路16p的保持时间(hold time)(输出的下降时间)通过选择电阻34的电阻值和电容器35的电容值来调整。例如，使用IOOHz 400Hz程度的调光频率进行突发调光的情况，即，在间歇性地发生电弧放电的情况，或者检测到小的电弧放电情况，总的来说，为了稳定且正确地检测电弧放电，脉冲保持电路16p优选将起因于电弧放电的脉冲成分保持数IOms 数100ms，将脉冲保持电路16p的增高时间设定为数ns 数 IOOns0图3是定时器时间切换电路18的电路图。如图3所示，电阻36、37和M0S-FET38 串联连接，且设置在施加有控制电路用电源电压Vc的端子与接地之间。定时器时间切换电路18的控制端子连接到M0S-FET38的栅极。电阻28设置在施加有控制电路用电源电压Vc 的端子与晶体管39的发射极之间。晶体管39的基极连接到电阻36、37的连接点，集电极连接到电容器17的一个电极。在定时器时间切换电路18的控制端子的电压为低电平时，M0S-FET38和晶体管39 都为断开状态，电阻观不与电容器17的一个电极连接。与之相对地，在定时器时间切换电路18的控制端子的电压为高电平时，M0S-FET38和晶体管39都为导通状态，电容器17不仅通过控制电路11内的定电流源，还经由电阻观通过控制电路用电源电压Vc来充电。因此，与前者相比后者的定时器电路19的定时器时间更短。图4是表示放电管点亮装置10的电弧放电检测部的结构的方框图。如图4所示， 电弧放电检测部包括管电流检测电阻14、管电流合成电路、高通滤波器(管电流合成/HPF 电路15)、包含双极晶体管31的脉冲保持电路16p、比较器21a、定时器电路19和锁存器25。图5是表示在关于正常时和电弧放电发生时，流过点A的管电流、流过点B的管电流、流过点C的合成管电流和点D的电压(脉冲保持电路16的输出)的变化的图。在正常时，如图5(a)所示，流过点A的管电流变为正弦波状，流过点B的管电流变为与其反相的正弦波状。因此，流过点C的合成管电流大致为0，点D的电压为0(低电平)。此时，比较器 21a的输出为高电平，锁存器25的输出为低电平，逻辑电路20使高压变压器驱动电路12动作。当在图1的从上起第2个放电管1中发生电弧放电时，如图5(b)所示，在流过点B 的管电流中高频的脉冲成分发生重叠。因此，在流过点C的合成管电流中含有起因于电弧放电的脉冲成分。当电流流过脉冲保持电路16的输入端子时，点D的电压在短时间内变为高电平。此时，比较器21a的输出为低电平，锁存器25的输出为高电平，逻辑电路20使高压变压器驱动电路12的动作停止。图6是表示由放电管点亮装置10引起的电弧放电检测范围的例子的图。图6所示的结果是通过某实验得到的。其中，由间隙(gap)的导电部的形状、表面的状态等各种的条件，电弧放电发生范围和电弧放电检测范围发生变化。因此，图6所示的结果只不过是在某条件下的实验结果，因条件不同可能得到不同的结果。在图6所示例中，电弧放电在放电间隙长约为0. 7mm以下时发生。根据管电流差分检测法(图10)，检测放电间隙长约为0. 35mm 0. 55mm时(实线部分)发生的电弧放电，虽然不能确实检测但能够检测放电间隙长约为0. 25mm 0. 35mm或0. 55mm 0. 7mm时 (虚线部分)发生的电弧放电。与之相对地，根据本实施方式的放电管点亮装置10，能够检测放电间隙长约为0. 05mm 0. 7mm时发生的电弧放电。像这样根据本实施方式的放电管点亮装置10，能够检测比管电流差分检测法更宽范围的电弧放电。以下，说明在电弧放电检测时因缩短定时器电路19的定时器时间而起到的效果。市售的放电管驱动用IC的大多包括1个定时器电路，该定时器电路确定从信号变为异常电平起到判断为发生异常为止的时间。该定时器电路主要设置为用于检测放电管不点亮时的过少电流和在变压器的二次侧发生的过电压。然而，考虑放电管的起动开始特性的参差不齐，从放电管的点亮开始时到放电管点亮为止的期间，需要施加判断为过电压程度的高电压1秒以上。此时，为了使检测过电压的保护电路不动作，一般将定时器电路的定时器时间设定为1秒以上。因此，在现有的放电管点亮装置中，用于检测电弧放电的定时器时间也为 1秒以上。电弧放电在放电管的点亮开始时最容易发生，但在现有的放电管点亮装置中，用 1个定时器电路检测各种异常，不能从其它的主要原因中分离开地检测电弧放电。因此，在现有的放电管点亮装置中，不能检测此时发生的电弧放电且短时间地使电路的动作停止。本实施方式的放电管点亮装置10，因为能与其它异常分离开地检测电弧放电，所以在电弧放电发生时能迅速地切换定时器时间。例如，在放电管点亮装置10中，过电压检测用的定时器时间Tl，考虑低温时的起动开始特性例如设定为约1. 5秒，电弧放电检测用的定时器时间T2例如设定为约150ms 300ms。像这样，通过在电弧放电发生时在比其它异常发生时以更短的时间使高压变压器驱动电路12的动作停止，能够防止电弧放电发生处附近的树脂制部件的发烟、着火或炭化。如以上所示，本实施方式的放电管点亮装置10包括驱动放电管1驱动电路(高压变压器驱动电路12和高压变压器13)；从放电管1的管电流抽取起因于电弧放电的脉冲成分的高通滤波器(管电流合成/HPF电路15)；在规定时间保持所抽取的脉冲成分的脉冲保持电路16 ；和将脉冲保持电路16的输出与阈值进行比较，输出表示电弧放电的有无的信号的比较器21a。通过像这样从放电管1的管电流中抽取起因于电弧放电的脉冲成分，在规定时间保持所抽取的脉冲成分，能够高精度地检测电弧放电。特别是，通过在规定时间保持所抽取的脉冲成分，能够高精度地检测在放电间隙窄的情况下发生的平均脉冲振幅小且被脉冲保持电路接收所需的振幅的脉冲数少的小电弧放电；在进行突发调光等情况下间歇性地发生的电弧放电。另外，通过使用高通滤波器只抽取起因于电弧放电的脉冲成分，不会受到放电管1的管电流的基波成分的参差不齐和变动的影响，能够从小的电弧放电到大的电弧放电宽范围地检测电弧放电。另外，放电管点亮装置10还具有合成电路(管电流合成/HPF电路15)，该合成电路合成多个放电管1的管电流，将合成的信号输出到高通滤波器，驱动电路将多个放电管1 分为2个组，对各组的放电管1施加反相的电压。像这样通过在各组对施加有反相的电压的多个放电管1的管电流进行合成，能够将合成信号的基波成分降低到比脉冲成分充分小的水平。因此，能够使用具有简单的结构的低成本的高通滤波器来抽取起因于电弧放电的脉冲成分，降低放电管点亮装置10的成本。另外，放电管点亮装置10还具有定时器电路19，该定时器电路19确定从信号变为异常电平到判断为发生异常的时间，定时器电路19的电弧放电检测用的定时器时间比其它的异常检测用的定时器时间短。像这样通过使电弧放电检测用的定时器时间比其它的异常检测用的定时器时间更短，能够更早地检测到有可能发生机器的损伤和火灾等的电弧放电，并使放电管的点亮停止，提高装置的安全性。另外，放电管点亮装置10，具有脉冲保持电路16p作为脉冲保持电路16，该脉冲保持电路16p具有当输入超过规定电平时输出从初始状态开始变化且变化后的输出逐渐地回到初始状态的特性，包含在输入变化时使输出变化的双极晶体管31。通过使用这样的脉冲保持电路16p，能够低成本地构成将用保持用高通滤波器抽取的脉冲成分保持规定时间的脉冲保持电路16。另外，通过在合成电路和高通滤波器的后级设置包含在输入变化时使输出变化的双极晶体管31的脉冲保持电路16p，能够提高当将合成信号的基波成分降低到与脉冲成分相比充分小的水平时的降低特性。另外，脉冲保持电路16p的增高时间设定成，使输出伴随起因于电弧放电的脉冲成分而变化。因此，在电弧放电发生时确实地使脉冲保持电路的输出变化，能够高精度地检测电弧放电。另外，脉冲保持电路16p的保持时间设定为当起因于电弧放电的脉冲成分以规定以下的时间间隔被输入时，在比较器21a中能够检测到电弧放电。因此，能高精度地检测电弧放电，其包括在放电间隙窄的情况下发生的平均脉冲振幅小且被脉冲保持电路接收所需的振幅的脉冲数少的小电弧放电；在进行突发调光等的情况下间歇性地发生的电弧放电。另外，高通滤波器的时间常数设定成，使管电流的基波成分相比起因于电弧放电的脉冲成分充分衰减。因此，能够用高通滤波器正确地抽取起因于电弧放电的脉冲成分，高精度地检测电弧放电。(第二实施方式)本发明的第二实施方式的放电管点亮装置具有与第一实施方式的放电管点亮装置相同的结构(参照图1)。在本实施方式的放电管点亮装置中，具有图7所示的脉冲保持电路16q作为脉冲保持电路16。以下，说明与第一实施方式不同的点。图7是本实施方式的放电管点亮装置的脉冲保持电路16的电路图。图7所示的脉冲保持电路16q包括单稳多谐振荡器(One-shot multivibrator) 41、二极管42、43、电容器44和电阻45。在脉冲保持电路16q的电源端子施加有控制电路用电源电压Vc。在脉冲保持电路16q的输入端子与电源端子之间设置有二极管42，在该输入端子与接地之间设置有二极管43。在单稳多谐振荡器41的2个控制端子之间设置有电容器44，在一个控制端子与施加有控制电路用电源电压Vc的电源端子之间设置有电阻45。单稳多谐振荡器41， 当输入超过规定电平时，输出规定宽度的脉冲(单稳脉冲)。电容器44的电容值和电阻45的电阻值，考虑进行突发调光等的情况，设定成使单稳脉冲的宽度变得充分的长。在输出单稳脉冲的期间，在脉冲保持电路16q输入起因于电弧放电的脉冲成分时，单稳脉冲从该时刻起延伸为具有规定宽度。此时，单稳脉冲的宽度变得比通常更宽。图8为表示本实施方式的放电管点亮装置的电弧放电检测部的结构的方框图。如图8所示，电弧放电检测部包括管电流检测电阻14、管电流合成电路、高通滤波器(管电流合成/HPF电路15)、包含单稳多谐振荡器41的脉冲保持电路16q、比较器21a、定时器电路19和锁存器25。如以上所示，本实施方式的放电管点亮装置，具有脉冲保持电路16q作为脉冲保持电路16，该脉冲保持电路16q具有当输入超过规定电平时输出规定宽度的脉冲的单稳多谐振荡器41。通过使用这样的脉冲保持电路16q，能够以低成本构成在规定时间保持用高通滤波器抽取的脉冲成分的脉冲保持电路16。另外，能够高精度地检测电弧放电，且使放电管点亮装置的动作稳定，该电弧放电包括在放电间隙窄的情况下发生的平均脉冲振幅小且被脉冲保持电路接收所需的振幅的脉冲数少的小电弧放电；在进行突发调光等的情况下间歇性地发生的电弧放电。本发明的放电管点亮装置，能构成如图9所示的变形例。图9是表示本发明的实施方式的变形例的放电管点亮装置的一部分的图。在图9所示的放电管点亮装置中，为了取出施加到放电管1的电压，在高压变压器13的二次侧的各线圈设置有2个电容器51和二极管52。全部的二极管52的阴极连接到管电压合成电路53内的节点X。在节点X得到合成管电压的电压。所得到的合成管电压经由低通滤波器，被传给控制电路11所含的比较器21b的一个输入端子。脉冲保持电路16ι 在第一实施方式的脉冲保持电路16p中追加电压成分检测电路M。电压成分检测电路M发挥作用，使得只在用管电压合成电路53求出的合成管电压超过规定电平时，脉冲保持电路16r动作。在本变形例的放电管点亮装置中，脉冲保持电路16r只在管电压超过规定电平时动作。像这样从管电流中抽取起因于电弧放电的脉冲成分，只在管电压超过规定电平时保持用高通滤波器抽取的脉冲成分，由此降低将电弧放电以外发生的脉冲错误地检测为起因于电弧放电的脉冲成分的风险，进一步提高电弧放电的检测精度。另外，以上所示的放电管点亮装置都是基于流过放电管1的管电流来检测电弧放电。作为替代，本发明的放电管点亮装置也可以基于施加到放电管的管电压来检测电弧放电。另外，本发明的放电管点亮装置可以从管电压中抽取起因于电弧放电的脉冲成分，只在管电流超过规定电平时保持用高通滤波器抽取的脉冲成分。在这些变形例的放电管点亮装置中也能得到与上述的放电管点亮装置相同的效果。另外，在本发明的放电管点亮装置中，点亮的放电管的数量优选为偶数，但也可以为奇数。在使奇数根的放电管点亮的放电管点亮装置中，合成信号所含的基波成分(基波成分之和)不为0。于是，在这样的放电管点亮装置中，只要使高通滤波器的滤波器特性进一步陡峭，使输入到脉冲保持电路的信号所含的基波成分相对于起因于电弧放电的脉冲成分充分小即可。由此，能得到与使偶数根的放电管点亮的放电管点亮装置相同的效果。产业上的可利用性本发明的放电管点亮装置，因为具有能够高精度且低成本地检测电弧放电的效果，所以能够作为液晶显示装置的背光源所含的冷阴极放电管的点亮装置等的各种放电管点亮装置使用。符号说明1 放电管10、50 放电管点亮装置11 控制电路12:高压变压器驱动电路13:高压变压器14:管电流检测电阻15 管电流合成/高通滤波器电路16p、16q、16r 脉冲保持电路18:定时器时间切换电路
19 定时器电路20:逻辑电路21、24:比较器25:锁存器31 双极晶体管41 单稳多谐振荡器53:管电压合成电路54:电压成分检测电路
权利要求
1.一种放电管点亮装置，其特征在于 具有异常放电检测功能，该放电管点亮装置包括 驱动电路，其驱动放电管；高通滤波器，其以所述放电管的管电流和管电压中的任一个为处理对象信号，从所述处理对象信号中抽取起因于电弧放电的脉冲成分； 脉冲保持电路，其保持所述脉冲成分规定时间；和比较器，其将所述脉冲保持电路的输出与阈值进行比较，并输出表示电弧放电的有无的信号。
2.如权利要求1所述的放电管点亮装置，其特征在于还具有合成电路，其对多个放电管合成所述处理对象信号，并将合成后的信号输出到所述高通滤波器，所述驱动电路将所述多个放电管分为2组，对各组的放电管施加反相的电压。
3.如权利要求1所述的放电管点亮装置，其特征在于还具有定时器电路，其确定从信号变为异常电平到判断为发生异常为止的时间， 所述定时器电路的电弧放电检测用的定时器时间，比其它异常检测用的定时器时间短。
4.如权利要求1所述的放电管点亮装置，其特征在于所述脉冲保持电路，具有当输入超过规定电平时输出从初始状态开始变化且变化后的输出逐渐地回到初始状态的特性。
5.如权利要求4所述的放电管点亮装置，其特征在于所述脉冲保持电路的增高时间设定成输出跟随所述脉冲成分变化。
6.如权利要求4所述的放电管点亮装置，其特征在于所述脉冲保持电路的保持时间设定成，当以规定以下的时间间隔输入所述脉冲成分时，由所述比较器检测电弧放电。
7.如权利要求2所述的放电管点亮装置，其特征在于所述脉冲保持电路，具有当输入超过规定电平时输出从初始状态开始变化且变化后的输出逐渐地回到初始状态的特性，且包含当输入变化时使输出变化的双极晶体管。
8.如权利要求1所述的放电管点亮装置，其特征在于所述高通滤波器的时间常数设定成，使所述处理对象信号的放电管驱动频率成分与所述脉冲成分相比充分地衰减。
9.如权利要求1所述的放电管点亮装置，其特征在于所述脉冲保持电路包含当输入超过规定电平时输出规定宽度的脉冲的单稳多谐振荡器。
10.如权利要求1所述的放电管点亮装置，其特征在于所述脉冲保持电路只在所述管电流和所述管电压中的不是所述处理对象信号一方的信号超过规定电平时动作。
11.一种异常放电检测方法，其特征在于 其为放电管点亮装置的异常放电检测方法，该异常放电检测方法包括以放电管的管电流和管电压中的任一个为处理对象信号，应用高通滤波器处理从所述处理对象信号中抽取起因于电弧放电的脉冲成分的步骤； 用脉冲保持电路保持所述脉冲成分规定时间的步骤；和将所述脉冲保持电路的输出与阈值进行比较，判断电弧放电的有无的步骤。
12.如权利要求11所述的异常放电检测方法，其特征在于，还包括 将多个放电管分为2组，对各组的放电管施加反相的电压的步骤；和对所述多个放电管合成所述处理对象信号，求出要应用所述高通滤波器处理的信号的步骤。
13.如权利要求11所述的异常放电检测方法，其特征在于还包括使用定时器电路来确定从信号变为异常电平到判断为发生异常为止的时间的步骤，所述定时器电路的电弧放电检测用的定时器时间，比其它异常检测用的定时器时间短。
14.如权利要求11所述的异常放电检测方法，其特征在于所述脉冲保持电路，具有当输入超过规定电平时输出从初始状态开始变化且变化后的输出逐渐地回到初始状态的特性。
15.如权利要求11所述的异常放电检测方法，其特征在于所述脉冲保持电路包含当输入超过规定电平时输出规定宽度的脉冲的单稳多谐振荡ο
全文摘要
高压变压器驱动电路(12)和高压变压器(13)驱动放电管(1)。管电流合成/高通滤波器电路(15)对放电管(1)的管电流进行合成，且从合成后的管电流中抽取起因于电弧放电的脉冲成分。脉冲保持电路(16)在规定时间保持所抽取的脉冲成分。比较器(21a)将脉冲保持电流(16)的输出与阈值进行比较，输出表示电弧放电的有无的信号。当检测到电弧放电时，逻辑电路(20)使高压变压器驱动电路(12)的动作停止。由此，高精度且低成本地检测电弧放电。
文档编号H05B41/24GK102474960SQ20108002690
公开日2012年5月23日 申请日期2010年2月10日 优先权日2009年7月21日
发明者岩渕公 申请人:夏普株式会社