CN102067736B - 点亮装置、背光装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种点亮装置,其具备:点亮电路;调光信号电路(RSFF1);和前馈控制电路(FF)。点亮电路输入对商用电源(Vin)进行整流、平滑之后的输出(VDC),并向光源(Lamp1)供电。调光信号电路(RSFF1)将周期性地将所述点亮电路的输出切换为导通状态和断开状态(或减光状态)的定时信号传送给点亮电路。前馈控制电路(FF)检测所述点亮电路的输入电压或平滑电路的输入电压,并向所述调光信号电路送出用来补正点亮时间的控制信号,使得所述光源的光输出成为希望的值。

Description

点亮装置、背光装置
技术领域
[0001] 本发明涉及使用于液晶显示装置的背光装置等中的点亮装置,特别涉及光的闪烁的减少和电路效率的改善。
背景技术
[0002] 液晶显示装置一般使用点亮了多个冷阴极灯等荧光灯的背光装置的光进行图像显示。突光灯的点亮电路一般使用逆变电路(inverter circuit)。通过以高频点亮灯,从而灯发光效率得到提高,变压器等电子部件的小型化成为可能。
[0003] 液晶显示装置,伴随着其普及,寻求更进一步的设备的高效化。特别是,因为背光装置消耗液晶显示装置的大部分的电力,所以其高效化是重要的课题。为了响应此要求,提出了通过在放电灯点亮电路中采用零电压开关动作等软开关动作手法,来降低逆变电路的开关动作损耗。还提出了使输入到逆变电路的直流电源为高电压规格,来降低升压变压器的损耗。
[0004] 另外,作为液晶显示装置的光源,不仅是荧光灯,作为半导体发光的LED和有机EL等也正在被实用化。因此,对于向这些发光器件供电的点亮电路也寻求高效化。
[0005] 然而,这些背光装置的点亮电路中的电力变换的效率比一般照明用的点亮电路的电力变换效率更低。其理由是,比起一般照明用的点亮电路,另外需要用于抑制闪烁的直流稳定化电路。
[0006] 在此对在一般照明用的点亮电路中闪烁不成为问题的理由进行说明。例如,考虑关于将商用电源(50Hz)作为电源的荧光灯逆变电路的闪烁。在荧光灯逆变电路中,用整流电路对商用电源进行整流,用平滑电路来将直流电压平滑化并向逆变电路提供直流电,由逆变电路向灯提供高频电力。平滑电路的输出电压没有成为完全的直流电压,而是包含着所谓脉动(ripple)电压。
[0007] 因此,逆变电路的输出电压也由于脉动电压而多少发生波动。例如,假设在输入到逆变电路的直流电压中包含IOOHz的脉动电压。该IOOHz是对商用电源进行全波整流时出现的频率分量。若不消除该脉动电压,逆变电路使灯点亮,则在光输出中产生具有IOOHz的频率分量的波动。一般照明用的逆变电路的脉动电压的程度为大约10%以下。即使直视该光也基本上感觉不到闪烁。这是由于光变化的频率高达100Hz。因此,在一般照明等中使用的荧光灯的逆变电路等中该闪烁不成为问题。
[0008] 然而,因为在液晶显示装置中,使用与一般照明不同的点亮方法,所以闪烁变得明显。原因是,一般的液晶显示装置的背光装置以比较低的频率进行脉冲点亮。
[0009] 在专利文献I (JP特开平7-272889号公报)中,通过周期性地反复对荧光灯施加高频电压的期间和不施加高频电压的期间,来进行荧光灯的调光。在该调光中,光输出根据点亮和熄灭的时间比率算出。因此,与连续性地改变灯电流的方式相比,光输出直线性地变化。此外,通过点灭改善了液晶显示装置的运动图像延迟。
[0010] 专利文献2 (JP特开平11-202286号公报)公开了在液晶显示装置中,通过使光源脉冲发光来得到清晰的图像的技术。根据该技术,通过使光源对应图像的更新周期进行发光,作为液晶显示装置的缺点的响应性得到改善。也就是说,在以60Hz更新显示图像的情况下,也以60Hz使光源脉冲发光即可。像这样使光源脉冲发光对于液晶显示装置来说是有用的。
[0011] 然而,为了该脉冲发光需要稳定的电源。原因是,若光源的电源中包含商用电源的脉动电压,则由于脉动电压的频率和脉冲发光的频率的干扰而产生晃动。例如,假设商用电源的频率为50HZ,在平滑电路输出中产生IOOHz的脉动电压。此时若使脉冲发光的频率为120Hz,则产生20Hz的光波动。即,若商用电源的频率和脉冲发光的频率的差成为低频,则其作为闪烁出现。
[0012] 作为该闪烁的对策,存在使脉冲发光的频率远离脉动频率的方法。也就是说,将商用电源的频率和脉冲发光的频率的差设定得较大。在分别将脉动频率设定为100Hz,脉冲发光频率设定为380Hz的情况下,因为频率差为280Hz,所以闪烁变得不明显。
[0013] 然而,为了像专利文献2那样高效地得到清晰的图像,需要使脉冲发光的周期与显示图像的更新周期同步。即,在以60Hz进行液晶显示更新的情况下,脉冲发光的频率可以从60Hz、120Hz、180Hz中选择。在此情况下,为了得到画面最明亮并且最清晰的图像,必须选择尽量低的频率。
[0014] 因此一般的液晶显示装置具备消除起因于商用电源的直流电源的脉动电压的稳定化电源电路。若没有脉动的影响,则不会产生该闪烁的问题。但是,因为电源稳定化会产生电路损耗,所以从液晶显示装置的电力向光的变换效率下降。
[0015] 另外,可以考虑在逆变电路中附加电源脉动消除功能来作为不使用电源稳定化电路而降低脉动的影响的方法。例如,可以对灯电流进行反馈控制。若进行反馈控制,则灯电流大体一定,能够消除由脉动电压产生的光输出的波动。
[0016] 但是,在该反馈控制中,需要用被绝缘的2次侧电路来检测灯电流,并将该检测信号传送到非绝缘的I次侧开关电路。因此,实际上,包含该传送电路的反馈控制的设计很困难。
[0017] 作为另一手法,可以考虑进行前馈(feed forward)控制。若根据脉动电压使逆变器输出增减,则控制电路可以用非绝缘的I次侧构成,绝缘电路的设计比较容易。另外,因为脉动电压比较稳定地产生,所以适于前馈控制。关于该放电灯点亮装置的前馈控制也提出了多种多样的手法。
[0018] 在专利文献3 (JP特开2002-330591号公报)中,提出了检测逆变器的输入电压,改变开关的驱动频率或开关接通/开关断开的时间比,以抑制由电压波动产生的灯电流变化的技术。
[0019] 另外,在专利文献4 (JP特表2007-529872号公报)中,提出了在电感器等中积蓄能量,在向光源提供能量的转换器中,进行前馈控制,使积蓄能量一定的技术。
[0020] 专利文献I JP特开平7-272889号公报
[0021] 专利文献2 JP特开平11-202286号公报
[0022] 专利文献3 JP特开2002-330591号公报
[0023] 专利文献4 JP特表2007-529872号公报
[0024] 专利文献3是适用于连续点亮的技术。然而,在如同用于液晶显示装置的灯的点亮控制(猝发(burst)调光控制)那样反复点灭的调光中,特别是在使荧光灯等点灭的情况下,存在由于灯的启动定时的偏差等而产生闪烁的问题。
[0025] 专利文献4是将给LED等发光元件的能量暂时积蓄在电感器等中,之后,使发光元件发光。因此,带来用于积蓄的能量损耗。另外,为了使用于能量积蓄的元件变小,需要提高开关动作频率,由此开关动作损耗也存在增加的倾向。
发明内容
[0026] 本发明为了解决这种以往技术的课题而作,目的在于提供一种通过在点亮液晶显示装置的光源的逆变电路中可靠地进行消除起因于电源波动的闪烁的控制,从而不损失液晶显示装置的图像显示性能、廉价且高效的点亮装置。
[0027] 本发明的形态为点亮装置,其具备:整流器,其对商用电源进行整流;至少一个平滑电路,其将所述整流器的输出平滑化;点亮电路,其输入所述平滑电路的输出并向光源供电;调光信号电路,其将周期性地将所述点亮电路的输出切换为导通状态、断开状态或减光状态的定时信号,提供给所述点亮电路;和前馈控制电路,其检测所述点亮电路的输入电压或所述平滑电路的输入电压,向所述调光信号电路送出用来补正点亮时间的控制信号,使得所述光源的光输出成为希望的值。
[0028] 所述点亮电路可以具有使输入电流一定的控制电路。
[0029] 优选:所述前馈控制电路在所述点亮电路的输出成为导通的同时,开始与所述点亮电路的输入电压或平滑电路的输入电压成比例的电压信号的积分。进一步优选:所述前馈控制电路,在所述电压信号的积分值成为规定的值时,则向所述调光信号电路送出使所述点亮电路断开的信号。
[0030] 优选:所述前馈控制电路在所述点亮电路的输出成为导通的同时,开始所述点亮电路的输入电压信号和输入电流信号的乘法值的积分。进一步优选:所述前馈控制电路,在所述积分的值成为规定的值时,则向所述调光信号电路送出使所述点亮电路断开的信号。
[0031] 所述调光信号电路优选将所述点亮电路的导通状态期间设定得比时间比率100%小。
[0032] 所述调光信号电路的频率可以是30Hz到IOOOHz。
[0033] 所述光源可以为半导体光源。
[0034] 本发明的形态可以是具备上述点亮装置的背光装置。
[0035] 根据本发明,执行调整点亮时间的前馈控制,使得光源的发光量成为希望的值。因为能够使点亮和熄灭的时间比率可变地进行光量补正,所以不需要高速的反馈控制等。因此,能够以廉价的结构来抑制由电源脉动所产生的闪烁。
附图说明
[0036] 图1是本发明所涉及的第I实施方式的电路图。
[0037] 图2是第I实施方式的动作波形图。
[0038] 图3是第I实施方式的动作说明图。
[0039] 图4是本发明所涉及的第2实施方式的电路图。
[0040] 图5是本发明所涉及的第3实施方式的电路图。[0041] 图6是本发明所涉及的第4实施方式的电路图。
[0042] 图7是本发明所涉及的第5实施方式的电路图。
[0043] 图8是本发明所涉及的第6实施方式的电路图。
[0044] 图9是表示第6实施方式的光源的配置的主视图。
[0045] 图10是第6实施方式的动作波形图。
[0046] 图11是表示本发明所涉及的第7实施方式的液晶显示装置的概略结构的分解立体图。
具体实施方式
[0047] 以下参照附图,对本发明的实施方式进行说明。
[0048](第I实施方式)
[0049] 如图1所示,本发明的第I实施方式所涉及的点亮电路具有对商用电源Vin进行整流的整流电路DB,和对其输出进行升压并平滑化的功率因数改善电路PFC。
[0050] 功率因数改善电路PFC为众所周知的升压斩波电路。功率因数改善电路PFC包括:小电容的电容器Cs2,其并联于整流电路DB的整流输出端;电感器LI和开关元件Q3的串联电路,其连接于整流电路DB的整流输出端;平滑用的电解电容器Csl,其通过二极管Dl并联于开关元件Q3的两端;和斩波器控制部CTR1,其对开关元件Q3进行高频的导通/断开控制。在功率因数改善电路PFC中,开关元件Q3以比商用频率更高的频率进行导通/断开,从而来自商用电源Vin的输入电流的休止时间变少,输入功率因数得到改善。平滑用的电解电容器Csl由升压后的直流电压进行充电。因为在商用电源Vin的波谷部分,对电容器Csl的充电能量不足,所以在功率因数改善电路PFC的输出电压VDC上重叠商用电源Vin的两倍的频率分量的脉动电压。例如,在商用电源Vin的输入电压和其频率分别为100V、50Hz的情况下,IOOHz的脉动电压被重叠于输出电压VDC上。关于功率因数改善电路PFC的其他的动作是众所周知的,因此省略其详细说明。
[0051] 将功率因数改善电路PFC的输出电压VDC提供给由开关元件Ql、Q2的串联电路、其驱动电路DRV、电容器Cdl和绝缘变压器Tl、以及谐振电感器Lrl和谐振电容器Crl构成的半桥逆变电路(以下,仅称作逆变电路)。在逆变电路的低电压侧的输入端子上插有检测输入电流的电阻Rs I。逆变电路将直流电压VDC变换为高频电压,并向荧光灯Lamp I提供电力。
[0052] 开关元件Ql、Q2例如由内置有并联于源极一漏极之间的反方向二极管的MOSFET构成。开关元件Q1、Q2以高频交替地进行导通/断开,在开关元件Ql为导通,开关元件Q2为断开时,电流以如下路径流通:直流电源VDC的正极一开关元件Ql —电容器Cdl —绝缘变压器Tl的I次绕组一电流检测电阻Rsl —直流电压VDC的负极,从而电容器Cdl被充电。在开关元件Ql为断开,开关元件Q2为导通时,电流以如下路径流通:电容器Cdl —开关元件Q2 —绝缘变压器Tl的I次绕组一电容器Cdl,从而电容器Cdl被放电。因此,绝缘变压器Tl被高频电压励磁,在其2次绕组产生升压后的高频电压。该升压后的高频电压被施加于谐振电感器Lrl和谐振电容器Crl的串联谐振电路,通过谐振作用进一步被升压。并且,在谐振电容器Crl的两端产生高频的高电压,将该高电压施加于放电灯Lampl的两端。在此,放电灯Lampl为冷阴极荧光灯(CCFL)、热阴极荧光灯(HCFL)等。[0053] 开关元件Q1、Q2的振荡频率通常设定为比谐振频率高的频率。若该振荡频率变高则放电灯Lampl的光输出降低。另一方面,若振荡频率变低则放电灯Lampl的光输出增加。在本实施方式中,存在开关元件Ql、Q2以高频交替地进行导通/断开的点亮期间,和开关元件Ql、Q2都为断开的熄灭期间,放电灯Lampl通过交替地切换这些点亮期间和熄灭期间来进行点灭点亮。并且,点亮期间和熄灭期间以与液晶显示装置的影像更新周期同步的低频(例如,120Hz)进行反复。另外,在熄灭期间也可以使开关元件Q1、Q2以比谐振频率高得多的高频交替地进行导通/断开。在此情况下,导通/断开的动作频率被切换为无法维持放电灯Lampl的点亮的程度的高频。
[0054] 逆变电路具备脉冲宽度调制控制器PWMl。在逆变电路上附加有反馈控制电路。在该反馈控制中,通过输入来自电阻Rsl的检测信号,来调整开关元件Ql、Q2的导通时间和动作频率,使得对逆变电路的输入电流成为规定的值。并且,该反馈控制只在使能信号ENl为High的点亮期间起作用,在使能信号ENl为Low的熄灭期间,逆变电路的振荡本身停止。
[0055] 驱动电路DRV接受来自脉冲宽度调制控制器PWMl的高频输出,对开关元件Q2的栅电极,和开关元件Ql的栅/源电极之间施加高频的脉冲电压。但是,这些高频的相位彼此相反。因此,通过这些高频脉冲的施加,开关元件Q2以高频进行导通/断开,反之,开关元件Ql以高频进行断开/导通。另外,在本实施方式中,各开关元件Q1、Q2的导通时间被设定为均等。而且,在反馈控制为导通时间的控制的情况下,振荡频率一定,各开关元件Q1、Q2的导通时间增减。在反馈控制为振荡频率的控制的情况下,开关元件Q1、Q2交替地进行导通动作的频率发生变化。
[0056] 将以上的动作总结如下。在使能信号ENl为Low时,开关元件Q1、Q2都为断开,逆变电路的振荡停止,因此放电灯Lampl熄灭。在使能信号ENl为High时,开关元件Ql、Q2以高频交替地进行导通,从而逆变电路振荡,由其振荡输出点亮放电灯Lampl。对逆变电路的输入电流通过电阻Rsl进行检测。在输入电流比既定值小的情况下,通过延长开关元件QU Q2的导通时间,或者降低动作频率,来使输出增加。在输入电流比既定值大的情况下,通过缩短开关元件Q1、Q2的导通时间,或者提高动作频率,来使输出减少。通过这些输出的增加或减少,输入电流变得一定。使能信号ENl为High的点亮期间和为Low的熄灭期间以与液晶显示装置的影像更新周期同步的低频(例如,120Hz)进行反复。通过使点亮期间和熄灭期间的时间比率可变来调整光输出。
[0057] 使能信号ENl从前馈控制电路FF输出。前馈控制电路FF具备:电阻Ral、Ra2、Ril ;积分电容器Ca2 ;积分电容器Ca2的复位开关SWl ;运算放大器OPl ;比较器CMPl ;和基准电压Vrefl。电阻Ral和Ra2输出电压VDC的分压信号Vsns。该分压信号Vsns可以作为用于控制功率因数改善电路PFC的输出电压的信号(即,对斩波控制电路CTRl的输入电压)来使用。分压信号Vsns通过电阻Ril输入到由运算放大器OPl和电容器Ca2构成的积分电路中。
[0058] 将积分电路的输出Vint输入到比较器CMPl的负的输入端子。将基准电压Vrefl输入到比较器CMPl的正的输入端子。将比较器CMPl的输出输入到触发电路RSFFl的复位输入R。将调光信号发生器DM的ON脉冲信号输入到触发电路RSFFl的置位输入(setinput)S。
[0059] 将触发电路RSFFl的反转输出Q’输入到复位开关SWl。将作为触发电路RSFFl的非反转输出Q的使能信号ENl输入到脉冲宽度调制控制器PWMl。脉冲宽度调制控制器PWMl根据使能信号ENl对逆变电路的开关动作进行导通/断开控制。
[0060] 在此,对积分电路进行说明。该积分电路对通过电阻Ral、Ra2对功率因数改善电路PFC的输出电压VDC进行分压而得到的电压Vsns进行积分,并输出其积分电压Vint。积分时间常数根据输入电阻Ril和作为反馈阻抗的电容器Ca2的电容来决定。运算放大器OPl为输入阻抗和放大率极高的差动放大器,其+侧输入端子和-侧输出端子为相同电位,也就是说处于虚短路(imaginary short)的状态。因为运算放大器OPl的+侧输入端子连接于接地电位,所以-侧输出端子的电位被固定为接地电位。开关SWl对积分电容器Ca2进行复位。因为在开关SWl接通时,电容器Ca2的两端电位都成为接地电位,所以电容器Ca2的残留电荷为零,积分电压Vint成为O伏特。若为了开始积分,而将开关SWl断开,则通过对功率因数改善电路PFC的输出电压VDC由电阻Ral、Ra2的分压而得到的电压Vsns,使电流经过电阻Ril流到电容Ca2,对电容器Ca2进行充电。因为运算放大器OPl的输入阻抗极高,所以流过电阻Ril的电流只流到电容器Ca2。因为此时的充电电流是由(电阻Ril的两端电压Vsns) +(电阻Ril的电阻值)决定的一定电流,所以积分电压Vint直线下降。另夕卜,运算放大器OPl和比较器CMPl都由使用正负两电源的运算放大器构成。因此,在比较器CMPl中,若积分电压Vint在比接地电位低的负电位的区域低于基准电压Vrefl,则比较器CMPl的输出为High。
[0061] 在图2中表示各部分的动作定时。在图中从上面开始,表示了功率因数改善电路PFC的输出电压VDC、调光信号发生器DM的ON脉冲信号、调光信号发生器DM的OFF脉冲信号、积分电容器Ca2的电压Vint、比较器CMPl的输出、和作为触发电路RSFFl的输出的使能信号ENl。
[0062] 功率因数改善电路PFC的输出电压VDC如图2所示包含电压周期性地波动的所谓脉动电压。该脉动电压使提供给灯等负载电路的电力波动。若使功率因数改善电路PFC内的平滑电容器Csl的电容加大,则脉动电压可以减小。但是,从功率因数改善电路的原理来看,很难使脉动电压成为零。
[0063] 因此,可以考虑另外使用DC-DC转换器等来使电压稳定化。但是,DC-DC转换器会产生电损耗。因此,在本实施方式中,由逆变电路进行补正脉动电压部分的控制。即,作为功率因数改善电路PFC的输出电压的直流电压VDC较高时,由前馈控制电路以减小逆变输出的方式进行补正。另一方面,在直流电压VDC较低时,以增大逆变输出的方式进行补正。
[0064] 在本实施方式中,光输出的增减由点亮时间来控制。
[0065] 若在时间tl的时点从调光信号发生器DIM输出ON脉冲信号,并将信号输入到触发电路RSFFl的置位端子,则从触发电路RSFFl的非反转输出Q输出的使能信号ENl成为High。当使能信号ENl成为High时,脉冲宽度调制控制器PWMl进行点亮灯的控制。
[0066] 另外,触发电路RSFFl的反转输出Q’成为Low。当反转输出Q’成为Low时,复位开关SWl断开。当复位开关SWl断开时,对积分电路的电容器Ca2的积分动作开始。在积分电路中,直流电压VDC被积分。在该积分动作中,电容器Ca2在直流电压VDC较低时较慢地被充电,在直流电压VDC较高时较快地被充电。
[0067] 此后,若在时间t3的时点电容器Ca2的电压Vint变得比基准电压Vrefl低,则t匕较器CMPl的输出成为High。[0068] 比较器CMPl的输出被输入到触发电路RSFFl的复位端子。因此,若比较器CMPl的输出成为High,则作为触发电路RSFFl的非反转输出Q的使能信号ENl成为Low。当使能信号ENl成为Low时,脉冲宽度调制控制器PWMl进行熄灭灯的控制。
[0069] 在时间t4的时点从调光信号发生器DIM输出OFF脉冲信号,并将其输入到触发电路RSFFl的复位端子。
[0070] 在时间t5的时点再次从调光信号发生器DIM输出ON脉冲信号,并将其输入到触发电路RSFFl的置位端子。以下,反复相同的动作。
[0071] 图3是表示本实施方式的动作例的曲线图。在图中,表示了以包含IOOHz的脉动电压的直流电源使灯Lampl点灭点亮时的光输出波形以及将该波形平均化之后的波形。根据光输出波形可知,周期性地反复点亮和熄灭,其峰值根据脉动电压而变化。另一方面,从平均化之后的光输出波形来看,可知峰值一致。也就是说,因为进行了在直流电压较高时缩短点亮时间,在直流电压较低时延长点亮时间的控制,所以每一次脉动发光的光量一定。其结果,能够使光输出的平均值一定,能够减少闪烁。
[0072] 另外,在本实施方式中,通过控制点亮和熄灭的时间比率,光输出变得一定。但是,控制点亮和调光点亮的时间比率也能够得到同样的效果。因此,若使放电灯也在调光点亮状态中维持放电,则能够进行LED、EL这样的点亮。
[0073] 使用图1所示的电路举例性地对该动作进行说明。在点亮期间中,开关元件Q1、Q2以第I振荡频率(与谐振频率比较接近的频率)交替地导通/断开。另一方面,在调光点亮期间中,开关元件Ql、Q2以比第I振荡频率高的第2振荡频率(离谐振频率较远但不熄灭的频率)交替地导通/断开。因此,通过交替地切换这些点亮期间和调光点亮期间,能够得到明暗点亮。在此情况下,点亮期间和调光点亮期间以与液晶显示装置的影像更新周期同步的低频(例如,120Hz)进行反复。
[0074] 另外,在本实施方式中,熄灭时间的平均值比点灭周期(例如,图2的tl到t5为止的时间)的0%大,更优选5%以上。换言之,在点亮电路的点亮期间(导通状态期间)的时间比率比该点亮期间和熄灭期间(断开状态期间)的总和的100%小,更优选95%以下。这是由于脉动电压多为直流电压VDC的±5%,这样的波动能够用±5%的点亮时间的增减来补正。具体来说,基准电压Vrefl优选在熄灭时间的平均值为点灭周期的5%以上的范围内进行设定。也就是说,优选以使得调光的范围为点灭周期的0%〜95%的方式设定基准电压Vrefl。另外,最适当的时间比率为95%左右。
[0075] 本发明在以低频反复点灭时起作用。一般的影像显示装置的图像更新周期为30Hz以上,而本发明在从该30Hz到IkHz程度的点灭点亮中有效。
[0076] 例如,设脉动频率为100Hz,点灭频率为120Hz。在此情况下,由于脉动频率和点灭频率的干扰,而出现频率差20Hz的约5%程度的光波动。
[0077] 在此,若只将点灭频率设为210Hz,则210Hz-100Hz = 110Hz,会认为闪烁消失,但实际并非如此。在此情况下,在脉动周期之间进行两次点灭。因为其光输出的峰值以低频波动,所以实际上出现2次的闪烁的分量为llOHz-lOOHz = IOHz的光波动。但是,存在将光波动的等级从5%降低到2〜3%的效果。
[0078] 也就是说,若提高点灭频率,则闪烁感有成反比减少的倾向。因此,若将点灭频率提高到脉动频率的10倍的程度,则闪烁感成为十分之一的程度,所以若脉动电压为5%左右,则其闪烁减小到可以无视的程度。但是,如前所述,存在越提高点灭频率则光的输出越小,越难以得到清晰的图像的倾向。
[0079] 若使用本发明,则即使在低点灭频率下也能够减少闪烁。不用说,在以高频进行点灭点亮的情况下,更能够减少闪烁。
[0080] 另外,在本实施方式中,检测点亮电路的输入电压来补正点亮时间。但是,也可以代替点亮电路的输入电压,而检测平滑电路的输入电压来补正点亮时间。在以下的各实施方式中也一样。
[0081](第2实施方式)
[0082] 图4表示本发明的第2实施方式所涉及的点亮电路。在本实施方式中,根据输入电力的积分值决定点亮时间。在图4的电路中,将直流电压VDC的检测信号Vsns和逆变电路的输入电流的检测信号Isns输入到乘法器MULl中,其结果,电力检测信号Wsns被输出。将该电力检测信号Wsns输入到具备运算放大器OPl和积分电容器Ca2的积分电路中。若积分值Vint成为基准值Wrefl以下,则比较器CMPl输出High,逆变电路成为熄灭状态。
[0083] 高频振荡器OSCl发出其频率成为逆变电路的动作频率的高频的振荡。该振荡由使能信号ENl控制,高频振荡器OSCl在使能信号ENl为High时振荡,为Low时停止振荡。或者,高频振荡器OSCl在使能信号ENl为High时以第I振荡频率(与谐振频率比较接近的频率)振荡,在使能信号ENl为Low时以比第I振荡频率高的第2振荡频率(离谐振频率较远但不熄灭的频率)振荡。
[0084] 关于其他的结构和动作与实施方式I相同。
[0085] 在本实施方式中,是以每一次的点亮期间中逆变电路的输入电力的积分值成为规定的电量的方式来控制点亮时间,所以能够将每一次的点亮期间的光输出控制为一定。因此,能够减少由直流电压的脉动电压产生的闪烁。
[0086](第3实施方式)
[0087] 图5表示本发明的第3实施方式所涉及的点亮电路。在本实施方式中,在逆变电路输出的一端和灯Lampl之间插有检测灯电流ila的电流检测电路DET2。设有:反馈控制电路FBC2,其设定前馈控制电路的基准电压(相当于图1的Vrefl),使得电流检测电路DET2的输出成为规定的值;光耦合器(photo coupler)PCl,其将反馈控制电路FBC2的输出信号传送到I次侧;和灯电流反馈电路,其由将光耦合器PCl的输出平滑化的低通滤波器LPFl构成。另外,逆变电路具备在第2实施方式中说明的高频的振荡器0SC1。其他的结构与第I实施方式相同。
[0088] 在本实施方式中,由反馈控制来抑制前馈中难以控制的、长期的负载波动。在前馈控制中,因为只对某决定的输入表示控制响应,所以很难针对各种各样的外来干扰进行充分的控制设计。因此,关于电源脉动以外的负载电流波动原因,并用反馈控制是很有效的。
[0089] 电流检测电路DET2检测灯电流ila。为了使其检测信号一定,反馈控制电路FBC2通过光耦合器PCl和平滑用低通滤波器LPF1,对作为前馈控制的目标值的比较器CMPl的正的输入端子电压进行控制。
[0090] 该反馈控制的响应速度被设定得足够慢使得不以电源频率或点灭频率进行响应。这种设定能够高精度地对由于周围温度变化而产生的负载电流波动和由于长期使用而产生的输出变化等进行补正、控制。[0091] 根据本实施方式,能够长期地稳定并减少由直流电压的脉动电压所产生的闪烁。
[0092](第4实施方式)
[0093] 图6表示本发明的第4实施方式所涉及的点亮电路。本实施方式是点亮LED的电路。本点亮电路具备整流电路DB和功率因数改善电路PFC。将功率因数改善电路PFC的输出电压VDC提供给由与电流限制电路CRG多级串联的LED和开关Q2构成的LED点亮电路。电流限制电路CRG是控制LED中流过的电流使其稳定的电路,例如是电阻器、降压斩波电路、恒流元件等。LED点亮电路的开关Q2通过驱动电路DRV来导通/断开。使能信号ENl为High时开关Q2导通,为Low时开关Q2断开。
[0094] 在本实施方式中,也与其他实施方式相同地设有由以下部件构成的前馈控制电路:电阻Ral、Ra2、Ril ;积分电容器Ca2 ;积分电容器的复位开关SWl ;运算放大器OPl和比较器CMPl ;以及基准电压Vrefl。
[0095] 在比较器CMPl的正的输入端子上输入基准电压Vrefl。将比较器CMPl的输出输入到触发电路RSFFl的复位输入R。在触发电路RSFFl的置位输入S上输入调光信号发生器DIM的ON脉冲信号。将触发电路RSFFl的反转输出Q’输入到复位开关SWl。驱动电路DRV根据作为触发电路RSFFl的非反转输出Q、即、使能信号ENlj# LED进行点亮/熄灭控制。调光信号发生器DM周期性地输出ON脉冲信号和OFF脉冲信号。
[0096] 在本实施方式中,在使用LED作为用直流电源来点亮的元件的情况下,减少了由脉动电压所产生的闪烁。因为LED由平滑电路输出来点亮,所以不需要像逆变电路那样的向高频变换的电路。但是,如前所述,若进行点灭点亮则在低频产生闪烁。
[0097] 根据本实施方式,因为进行控制点亮时间使每一次的点亮光量不发生变化的前馈控制,所以能够减少由起因于电源的脉动电压所产生的闪烁。另外,因为不需要用于消除电源脉动的定电压转换器电路,所以能够减少点亮电路的损耗。
[0098](第5实施方式)
[0099] 图7表示本发明的第5实施方式所涉及的点亮电路。本实施方式是在电源侧和负载侧之间进行绝缘的同时点亮LED的电路。本点亮电路具有对商用电源进行整流的整流电路DB和对其输出进行升压并平滑化的功率因数改善电路PFC。将功率因数改善电路PFC的输出电压VDC提供给由如下部件构成的半桥电路:开关元件Q1、Q2和其驱动电路DRV ;电容器Cdl和绝缘变压器Tl ;二极管D2〜D5和平滑电容器Cs3、Cs4 ;平滑电感器Lsl、Ls2。在半桥电路的低电压侧的输入端子上插有检测输入电流的电阻Rsl。通过半桥电路将直流电压VDC变换为绝缘的直流电压,并向LED供电。
[0100] 半桥电路具备脉冲宽度调制控制器PWM1。在半桥电路上附有反馈控制电路。在该反馈控制中,通过输入来自电阻Rsl的检测信号,来调整开关元件Ql、Q2的导通时间、动作频率,使得半桥电路的输入电流成为规定的值。
[0101] 本实施方式也与其他实施方式相同地设有由以下部件构成的前馈控制电路:电阻Ral、Ra2、Ril ;积分电容器Ca2 ;积分电容器的复位开关SWl ;运算放大器OPl和比较器CMPl ;以及基准电压Vrefl。
[0102] 在比较器CMPl的正的输入端子上输入基准电压Vrefl。将比较器CMPl的输出输入到触发电路RSFFl的复位输入R。在触发电路RSFFl的置位输入S上输入调光信号发生器DIM的ON脉冲信号。将触发电路RSFFl的反转输出Q’输入到复位开关SW1。半桥电路根据作为触发电路RSFFl的非反转输出Q的使能信号ENlJt LED的点亮/熄灭进行控制。调光信号发生器DM周期性地输出ON脉冲信号和OFF脉冲信号。
[0103] 本实施方式是在使用LED作为点亮元件的情况下,在电源侧和负载侧之间进行电绝缘的同时减少由脉动电压产生的闪烁的例子。
[0104](第6实施方式)
[0105] 图8表示本发明的第6实施方式所涉及的点亮电路。本实施方式是分为多个组来顺次点亮LED的电路。本点亮电路具有对商用电源Vin进行整流的整流电路DB和对其输出进行升压并平滑化的功率因数改善电路PFC。将功率因数改善电路PFC的输出电压VDC提供给绝缘转换器DCCl〜DCC8。在绝缘转换器DCCl〜DCC8的输出上分别连接有LEDl〜LED8。
[0106] 本点亮电路具备前馈控制电路FFl〜FF8。调光信号发生器DM产生多个导通/断开的定时信号DM-1〜DM-8。
[0107] 前馈控制电路FFl〜FF8以调光信号发生器DM的定时信号DM-1〜DM-8为基准,将决定各LED的点亮时间的使能信号ENl〜EN8输出到绝缘转换器DCCl〜DCC8。绝缘转换器DCCl〜DCC8根据使能信号ENl〜EN8来反复点亮/熄灭。
[0108] 在图9中表示了各LED的配置例。如图所示LEDl〜LED8按照每一列来分组,进行点亮控制。
[0109] 图10表示各信号的动作的定时。图中表示了:功率因数改善电路PFC的输出电压VDC ;调光信号发生器DM的输出DM-l、DM-2、DM-8 ;和前馈控制电路的使能信号ENl、EN2、EN8。
[0110] 如图10所示,调光信号发生器DIM输出从LEDl开始顺次开始点亮并使其周期性地点灭点亮的定时信号。以该定时信号DM-1〜DM-8为基准,前馈控制电路FFl〜FF8根据直流电压VDC的输入来决定点亮时间,并将使能信号ENl〜EN8输出到各自的绝缘转换器DCCl〜DCC8。
[0111] 若像这样顺次进行点亮,则能够提高液晶显示装置的运动图像显示的画质。此外,能够减少由重叠于直流电源的脉动电压所产生的闪烁。而且不需要用于直流电压VDC的稳定化的转换器,能够高效地向LED供电。
[0112](第7实施方式)
[0113] 图11是表示使用了第I〜第3实施方式所涉及的点亮装置的液晶显示装置的概略结构的分解立体图。在液晶面板LCP的背面(正下方)配置有背光灯,背光灯由如下部件构成:框体22 ;设置于其上的反射板23以及多个荧光灯FLl〜FL4 ;设置于其上方的扩散板25 ;和增光片(prism sheet)等光学片26。此外,在框体22的背面设置有点亮荧光灯FLl〜FL4的逆变器的基板21。反射板23有效地使各荧光灯FLl〜FL4的照射光指向前面。扩散板25具有使来自荧光灯FLl〜FL4以及反射板23的光扩散并将向前面的照射光的亮度分布平均化的功能。

Claims (7)

1.一种点亮装置,其具备: 整流器,其对商用电源进行整流; 至少一个平滑电路,其将所述整流器的输出平滑化; 点亮电路,其输入所述平滑电路的输出并向光源供电; 调光信号电路,其将周期性地将所述点亮电路的输出切换为导通状态、断开状态或减光状态的定时信号,提供给所述点亮电路,其中该导通状态是指成为所述光源的点亮期间,该断开状态是指成为所述光源的熄灭期间,该减光状态是指成为所述光源的调光期间;和前馈控制电路,其检测所述点亮电路的输入电压或所述平滑电路的输入电压,向所述调光信号电路送出控制信号,该控制信号控制所述前馈控制电路基于检测到的电压值来补正所述导通状态的时间,使得所述光源的光输出的平均值成为希望的值, 所述调光信号电路,将所述点亮电路的导通状态期间的时间比率设为导通状态期间和断开状态期间的总和的95 %以下。
2.根据权利要求1所述的点亮装置,其特征在于, 所述点売电路具有使输入电流一定的控制电路。
3.根据权利要求2所述的点亮装置,其特征在于, 所述前馈控制电路在所述点亮电路的输出成为导通的同时,开始与所述点亮电路的输入电压或平滑电路的输入电压成比例的电压信号的积分,若所述电压信号的积分值成为规定的值,则向所述调光信号电路送出使所述点亮电路断开的信号。
4.根据权利要求1所述的点亮装置,其特征在于, 所述前馈控制电路在所述点亮电路的输出成为导通的同时,开始所述点亮电路的输入电压信号和输入电流信号的乘法值的积分,若所述积分的值成为规定的值,则向所述调光信号电路送出使所述点亮电路断开的信号。
5.根据权利要求3所述的点亮装置,其特征在于, 所述调光信号电路的频率为30Hz到1000Hz。
6.根据权利要求1所述的点亮装置,其特征在于, 所述光源为半导体光源。
7.一种背光装置,其具备权利要求1〜6的任意一项所述的点亮装置。
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