DE602005002987T2

DE602005002987T2 - Entladungslampenvorrichtung für mehrere Gasentladungslampen

Info

Publication number: DE602005002987T2
Application number: DE602005002987T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi c/o Minebea co. Fukuroi-shi Shinmen; Mitsuo c/o Minebea co. Fukuroi-shi Matsushima; Kohei c/o Minebea co. Fukuroi-shi Nishibori
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2025-07-30
Also published as: KR20060053986A; US20060028147A1; DE602005002987D1; EP1624730A1; CN1735305A; US7239091B2; JP2006049028A; EP1624730B1; TW200607401A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampenvorrichtung und insbesondere eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Anzünden mehrerer Entladungslampen.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
In verschiedenen Anwendungen wird eine Flüssigkristalldisplay-(LCD)-Vorrichtung als eine Flachbildschirmvorrichtung verwendet. Da ein Flüssigkristall in der LCD-Vorrichtung nicht von sich aus Licht emittiert, ist eine Beleuchtungseinrichtung separat erforderlich, um ein gutes Display zu erzielen. Eine Hintergrundlichteinrichtung zum Beleuchten einer Flüssigkristalltafel von hinten ist eine Art von Beleuchtungseinrichtung. Die Hintergrundlichteinrichtung verwendet primär eine Kaltkathodenlampe als eine Entladungslampe und enthält eine Entladungslampenanzündvorrichtung, die einen Inverter zum Ansteuern der Kaltkathodenlampe enthält.
In jüngster Zeit wird die LCD-Vorrichtung für den Einsatz in beispielsweise einem großformatigen Fernsehgerät immer größer, und deshalb werden mehrere Entladungslampen in einer Hintergrundlichteinrichtung verwendet, um eine ausreichende Schirmhelligkeit für die LCD-Vorrichtung zu erzielen. Wenn bei einer derartigen Hintergrundlichteinrichtung die Helligkeit von einer Entladungslampe zur anderen variiert, kommt es bei dem Displayschirm der LCD-Vorrichtung zu Ungleichförmigkeit, wodurch die Displayqualität signifikant degradiert wird. Somit ist nicht nur eine hohe Luminanz jeder Entladungslampe erforderlich, sondern auch eine Gleichförmigkeit bei der Helligkeit aller Entladungslampen. Zudem ist wegen der Preisreduktion der LCD-Vorrichtung eine Kostenreduktion der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung stark angesagt.
Die Helligkeitsvariation über die Entladungslampen kann verhindert werden, indem durch jeweilige Entladungslampen fließende Lampenströme ausgeglichen werden. Die Lampenströme können durch ein derartiges Verfahren ausgeglichen werden, das Transformatoren, die in gleicher Zahl wie die Anzahl der Entladungslampen bereitgestellt sind, durch jeweilige Steuer-ICs individuell gesteuert werden. Dieser Ansatz erfordert jedoch eine erhöhte Anzahl von Komponenten, wodurch die Kosten erhöht werden, was schließlich zu höheren Kosten für die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung führt.
Die Lampenströme können alternativ dadurch ausgeglichen werden, daß Ausgleichseulen bereitgestellt werden, doch erfordert dieser alternative Ansatz eine große Anzahl von Ausgleichseulen für mehrere Entladungslampen, und die Ausgleichseulen müssen individuell mit verschiedenen Spezifikationen ausgelegt werden, weil die Werte der durch die Ausgleichseulen fließenden Ströme je nach den Orten, wo die Ausgleichseulen angeordnet sind, voneinander differieren. Folglich nimmt die Anzahl der Komponenten zu, was die Kosten der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung hochtreibt.
Eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung ist aus der japanischen Patentveröffentlichung 11-260580 bekannt. Bei dieser Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung werden Induktanzwerte durch Elemente mit variabler Induktanz anstelle von Ausgleichseulen gesteuert, um jeweilige Lampenströme zu steuern und die Variation bei der Helligkeit der Entladungslampen im Hinblick auf gleichförmige Helligkeit über den Displayschirm zu reduzieren.
5 ist eine Schaltungsanordnung der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung, die aus der oben erwähnten japanischen Patentveröffentlichung bekannt ist und in der zwei Entladungslampen vorgesehen sind.
Unter Bezugnahme auf 5 sind Feldeffekttransistoren (FETs) 102 und 103 als Schaltelemente in Reihe zwischen die positive und negative Elektrode einer Gleichstrom-Stromversorgung 101 geschaltet, und der Verbindungsabschnitt des Sourceanschlusses des FET 102 und des Drainanschlusses des FET 103 ist mit der negativen Elektrode der Gleichstrom-Stromversorgung 101 über einen Reihenresonanzkreis 120A verbunden, der einen Kondensator 122a und eine Wicklung 121a eines orthogonalen Transformators 121A, ein Element mit variabler Induktanz darstellend, und auch über einen Reihenresonanzkreis 120B, der einen Kondensator 122a und eine Wicklung 121a eines orthogonalen Transformators 121B enthält, ein Element mit variabler Induktanz darstellend.
Der Verbindungsabschnitt der Wicklung 121a des orthogonalen Transformators 121A und des Kondensators 122a ist mit der negativen Elektrode der Gleichstrom-Stromversorgung 101 über eine Reihenschaltung verbunden, die einen Kondensator 110a, eine Entladungslampe 111a und einen Stromdetektierungswiderstand 128a einer Steuerschaltung 123A enthält, und ein Ausgangssignal der Steuerschaltung 123A wird einer Steuerwicklung 121b des orthogonalen Transformators 121A zugeführt.
Die Steuerschaltung 123A liefert einen Steuerstrom an die Steuerwicklung 121b des orthogonalen Transformators 121A und ist derart ausgelegt, daß der Verbindungsabschnitt der Entladungslampe 111a und des Stromdetektierungswiderstands 123a mit dem invertierenden Eingangsanschluß einer operationsverstärkenden Schaltung 123c über eine Gleichrichterdiode 123b verbunden ist, der Verbindungsabschnitt der Gleichrichterdiode 123b und des invertierenden Eingangsanschlusses der operationsverstärkenden Schaltung 123c ist mit der negativen Elektrode der Gleichstrom-Stromversorgung 101 über einen Glättkondensator 123d verbunden, der nichtinvertierende Anschluß der operationsverstärkenden Schaltung 123c ist mit der negativen Elektrode der Gleichstrom-Stromversorgung 101 über eine Batterie 123e mit einer Referenzspannung Vref verbunden zum Bestimmen eines Referenzwerts eines Stroms der Entladungslampe 111a, und daß der Ausgangsanschluß der operationsverstärkenden Schaltung 123c mit der negativen Elektrode der Gleichstrom-Stromversorgung 101 über die Steuerwicklung 121b des orthogonalen Transformators 121A verbunden ist.
Die Steuerschaltung 123A fungiert dahingehend, den Strom der Entladungslampe 111a zu steuern. Insbesondere arbeitet die Steuerschaltung 123A derart, daß, wenn der Strom der Entladungslampe 111a erhöht werden soll, der Steuerstrom der Steuerwicklung 121b des orthogonalen Transformators 121A heraufgesetzt wird, um den Induktanzwert der Wicklung 121a des orthogonalen Transformators 121A herabzusetzen, wodurch die Resonanzfrequenz f0 des Reihenresonanzkreises 120A heraufgesetzt wird, wodurch die Impedanz des Reihenresonanzkreises 120A bei einer Ansteuerfrequenz herabgesetzt wird, was folglich zu einer Erhöhung einer an den beiden Enden des Kondensators 122a erzeugten Spannung führt, und derart, daß, wenn der Strom der Entladungslampe 111a herabgesetzt werden soll, der Steuerstrom der Steuerwicklung 121b des orthogonalen Transformators 121A so herabgesetzt wird, daß der Induktanzwert der Wicklung 121a des orthogonalen Transformators 121A erhöht wird, wodurch die Resonanzfrequenz f0 des Reihenresonanzkreises 120A herabgesetzt wird, wodurch die Impedanz des Reihenresonanzkreises 120A bei einer Ansteuerfrequenz erhöht wird, was folglich zu einer Abnahme einer an den beiden Anschlüssen des Kondensators 122a erzeugten Spannung führt.
Es wird eine weitere Schaltung bereitgestellt, die den orthogonalen Transformator 121B enthält und die identisch zu der oben beschriebenen Schaltung aufgebaut ist und funktioniert, die den orthogonalen Transformator 121A enthält.
Bei der in 5 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung werden die durch die Entladungslampen 111a und 111b fließenden Ströme bei einem vorbestimmten Wert gesteuert, während eine Schaltfrequenz eines von einer Steuerschaltung 104 an die FETs 102 und 103 zu liefernden Steuersignals ohne eine Schaltfrequenzsteuerurig auf einen festen Wert eingestellt ist, somit wird eine gleichförmige Helligkeit zwischen den Entladungslampen 111a und 111b erzielt, ohne eine komplizierte Frequenzsteuerung an der Steuerschaltung 104 vorzunehmen.
Eine Hochspannung von etwa 1500 bis 2500 V ist erforderlich, um eine Kaltkathodenlampe anzuschalten, und eine Spannung von etwa 600 bis 1300 V muß angelegt werden, um die Kaltkathodenlampe eingeschaltet zu halten. Dementsprechend ist eine Stromversorgung zum Zuführen einer derartigen Hochspannung in einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung erforderlich. Da die in 5 gezeigte Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nicht mit einer Aufwärtstransformierungsschaltung versehen ist, gibt die Gleichstrom-Stromversorgung 101 eine Hochspannung aus, um die Entladungslampen 111a und 111b rechtzeitig einzuschalten.
Da die FETs 102 und 103 zum Einschalten der Entladungslampen 111a und 111b und die Steuerschaltung 104 zum Steuern der FETs 102 und 103 mit der Gleichstrom-Stromversorgung 101 verbunden sind, um eine Hoch spannung auszugeben, müssen die FETs 102 und 103 und die Steuerschaltung 104 aus Materialien mit hoher Stehspannung bestehen, die teuer sind, wodurch die Kosten der Komponenten und schließlich die Kosten der Vorrichtung heraufgesetzt werden.
Zudem sind bei der in 5 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung die Kondensatoren 110a und 110b, die Stromsteuerkondensatoren (sogenannte "Vorschaltkondensatoren") zum Stabilisieren der Lampenströme der Entladungslampen 111a und 111b sind, in Reihe mit den Entladungslampen 111a bzw. 111b geschaltet und eine Hochspannung wird an die Kondensatoren 110a und 110b angelegt. Folglich müssen auch die Kondensatoren 110a und 110b aus Materialien mit einer hohen Stehspannung bestehen, und da die Anzahl der Stromsteuerkondensatoren gleich der Anzahl der anzusteuernden Entladungslampen sein muß, werden die Kosten der Vorrichtung definitiv erhöht. Da eine Hochspannung an die Kondensatoren 110a und 110b angelegt wird, wie oben beschrieben, besteht somit auch ein Problem im Hinblick auf Komponentensicherheit.
Da weiterhin bei der in 5 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung der Lampenstrom nur über ein Element mit variabler Induktanz gesteuert wird, muß für das Element mit variabler Induktanz ein ausreichender Variationsbereich sichergestellt werden, um den Lampenstrom rechtzeitig zu steuern. Somit muß das Element mit variabler Induktanz von der Abmessung her vergrößert werden, damit sein maximaler Induktanzwert erhöht wird. Wenn jedoch eine derartige Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise in eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung für ein Fernsehgerät mit niedrigem Profil integriert wird, müssen Komponenten in der Vorrichtung eine begrenzte Höhe ab einer Leiterplatte aufweisen, was es erschwert, die Abmessung des auf der Leiterplatte zu montierenden Elements mit variabler Induktanz heraufzusetzen.
Und da die Impedanz mit der Induktanz zunimmt, wenn der maximale Induktanzwert des Elements mit variabler Induktanz heraufgesetzt wird, ist es erforderlich, auch eine über das Element mit variabler Induktanz an die Entladungslampe zu liefernden Strom zu erhöhen. Dementsprechend nimmt die Last der Gleichstrom-Stromquelle 101 zum Ausgeben einer Hochspannung zu, und die Lasten von Elementen, die die FETs 102 und 103 und die Steuerschaltung 104 zum Beleuchten der Entladungslampen 111a und 111b darstellen, nehmen ebenfalls zu. Folglich müssen jene Komponenten aus Materialien mit hoher Stehspannung bestehen, die teuer sind, wodurch die Kosten der Komponenten und schließlich die Kosten der Vorrichtung heraufgetrieben werden.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben beschriebenen Probleme, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten mehrerer Entladungslampen, bei der durch die mehreren Entladungslampen fließende Ströme ausgeglichen werden, um eine Variation bei der Helligkeit der Entladungslampen zu reduzieren, ohne die Anzahl an Komponenten unter Verwendung von Materialien mit hoher Stehspannung zu erhöhen, wodurch zu der Reduktion von Produktionskosten beigetragen wird, und bei der Lampenströme extensiv und präzise gesteuert werden, ohne die Abmessung von variablen Induktanzen zu erhöhen.
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe enthält gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung, die mehrere Entladungslampen beleuchtet: eine Gleichstrom-Stromversorgung; eine Steuerschaltung zum Ausgeben von Signalen; einen Aufwärtstransformator, der eine Primär seite und eine Sekundärseite definiert; und Schaltelemente, die mit der Gleichstrom-Stromversorgung verbunden sind und dafür ausgelegt sind, die Primärseite des Aufwärtstransformators auf der Basis der Signale von der Steuerschaltung anzusteuern, um die mehreren Entladungslampen aufleuchten zu lassen, die eine Referenzentladungslampe und mindestens eine steuerbare Entladungslampe enthalten, und die mit der Sekundärseite des Aufwärtstransformators verbunden sind. Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung enthält weiterhin: ein zwischen einem Anschluß der Sekundärseite des Aufwärtstransformators und einem Anschluß der Referenzentladungslampe vorgesehenes erstes Element mit variabler Induktanz; eine mit dem anderen Anschluß der Referenzentladungslampe verbundene erste Lampenstromdetektierungseinheit; eine mit dem ersten Element mit variabler Induktanz verbundene erste Lampenstromsteuerschaltung; einen ersten Reihenresonanzkreis, der von einer Leckinduktanz des Aufwärtstransformators, einer Induktanz des ersten Elements mit variabler Induktanz und einer Kapazität von Kondensatoren, zwischen dem ersten Element mit variabler Induktanz und der Referenzentladungslampe vorgesehen, gebildet wird; mindestens ein zwischen dem einen Anschluß der Sekundärseite des Aufwärtstransformators und einem Anschluß der steuerbaren Entladungslampe vorgesehenes zweites Element mit variabler Induktanz; mindestens eine mit dem anderen Anschluß der steuerbaren Entladungslampe verbundene zweite Lampenstromdetektierungseinheit; mindestens eine mit dem zweiten Element mit variabler Induktanz verbundene zweite Lampenstromsteuerschaltung; und mindestens einen zweiten Reihenresonanzkreis, der durch die Leckinduktanz des Aufwärtstransformators, eine Induktanz des zweiten Elements mit variabler Induktanz und Kondensatoren, zwischen dem zweiten Element mit variabler Induktanz und der steuerbaren Entladungslampe vorgesehen, gebildet wird. Bei der oben beschriebenen Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung sind ein Ausgangssignal von der mit der Referenzentladungslampe verbundenen ersten Lampenstromdetektierungseinheit und auch ein Ausgangssignal von der mit der steuerbaren Entladungslampe verbundenen zweiten Lampenstromdetektierungseinheit mit der zweiten Lampenstromsteuerschaltung für die steuerbare Entladungslampe verbunden und ist ein Ausgangssignal von der zweiten Lampenstromsteuerschaltung für die steuerbare Entladungslampe mit dem zweiten Element mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe verbunden, um die Induktanz des zweiten Elements mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe zu steuern, wodurch ein Lampenstrom der steuerbaren Entladungslampe gesteuert wird.
Da das Ausgangssignal von der ersten Lampenstromdetektierungseinheit für die Referenzentladungslampe als ein Referenzsignal zum Erzeugen des Ausgangssignals für die zweite Lampenstromsteuerschaltung für die steuerbare Entladungslampe dient, wird keine Schaltung zum Erzeugen eines derartigen Referenzsignals zusätzlich benötigt, wodurch zur Reduktion der Anzahl von Komponenten beigetragen wird. Und da der Lampenstrom der steuerbaren Entladungslampe auf der Basis des Lampenstroms der Referenzentladungslampe automatisch bestimmt wird, können die durch die mehreren Entladungslampen fließenden Lampenströme ausgeglichen werden durch Einstellen des Stromwerts lediglich der Referenzentladungslampe, wodurch die Designarbeit vereinfacht wird.
Beim ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Ausgangssignal von der ersten Lampenstromdetektierungseinheit für die Referenzentladungslampe auch mit der Steuerschaltung verbunden sein, so daß die Steuerschaltung den Ein-/Ausbetrieb der Schaltelemente entsprechend dem Ausgangssignal von der ersten Lampenstromdetektierungseinheit für die Referenzentladungslampe steuert. Wenn der Ein-/Ausbetrieb der Schaltelemente mit einer Impedanzjustierung durch die Elemente mit variabler Induktanz kombiniert wird, können die durch die mehreren Entladungslampen fließenden Lampenströme extensiv gesteuert und präzise miteinander ausgeglichen werden.
Bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die erste Lampenstromsteuerschaltung für die Referenzentladungslampe eine Konstantstromschaltung sein, und die Induktanz des ersten Elements mit variabler Induktanz, für die Referenzentladungslampe fungierend und mit der Konstantstromschaltung verbunden, kann auf ungefähr Lmin + ΔL/2 gehalten werden, wobei Lmin ein Mindestwert der Induktanz des ersten Elements mit variabler Induktanz für die Referenzentladungslampe ist und ΔL eine Varianzbreite des ersten Elements mit variabler Reduktanz für die Referenzentladungslampe ist. Da die Induktanz des Elements mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe auch in der Nähe von Lmin + ΔL/2 gesteuert wird, kann der steuerbare Induktanzbereich effektiv genutzt werden, wodurch die Variationsbreite für das Element mit variabler Induktanz minimiert wird, was zu einer Verkleinerung des Elements mit variabler Induktanz führt. Dementsprechend werden Komponenten mit einer hohen Stehspannung, die erforderlich sind, um eine große Impedanz des Elements mit variabler Induktanz zu bewältigen, weniger erforderlich, was zu einer Reduktion bei Komponentenkosten und auch bei Montagefläche und -höhe beiträgt.
Bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Lampenstromsteuerschaltung für die steuerbare Entladungslampe einen Operationsverstärker und einen Transistor enthalten, das Ausgangssignal von der zweiten Lampenstromdetektierungseinheit für die steuerbare Entladungslampe und das Ausgangssignal von der ersten Lampenstromdetektierungseinheit für die Referenzentladungslampe können in den Operations verstärker eingegeben werden, ein Ausgang von dem Operationsverstärker ist mit einem Basisanschluß des Transistors verbunden und ein Kollektoranschluß des Transistors kann mit dem zweiten Element mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe verbunden sein, wodurch die Induktanz des zweiten Elements mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe variabel gesteuert wird.
Im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung können das erste und zweite Element mit variabler Induktanz jeweils einen Transformator bilden, und eine Überspannungsschutz-Beschaltung kann an beide Anschlüsse einer Steuerwicklung des Transformators angeschlossen sein. Folglich wird, wenn eine Gegen-EMK erzeugt wird, eine Spannung mit hoher Spitze verhindert.
Beim ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung in eine Hintergrundlichteinrichtung für eine Flüssigkristalldisplayvorrichtung integriert sein. Dadurch kann die Hintergrundlichteinrichtung und schließlich die Flüssigkristalldisplayvorrichtung sich der oben beschriebenen Vorteile erfreuen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung, die mehrere Entladungslampen aufleuchten läßt: eine Gleichstrom-Stromversorgung; eine Steuerschaltung zum Ausgeben von Signalen; einen Aufwärtstransformator, der eine Primärseite und eine Sekundärseite definiert; Schaltelemente die mit der Gleichstrom-Stromversorgung verbunden sind und dafür ausgelegt sind, die Primärseite des Aufwärtstransformators auf der Basis der Signale von der Steuerschaltung anzusteuern, um die mehreren Entladungslampen aufleuchten zu lassen, die eine Referenzentladungslampe und mindestens eine steuerbare Entladungslampe enthalten, und die mit der Sekundärseite des Aufwärtstransformators verbunden sind. Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung enthält weiterhin: ein zwischen einem Anschluß der Sekundärseite des Aufwärtstransformators und einem Anschluß der Referenzentladungslampe vorgesehenes Induktanzelement; eine mit dem anderen Anschluß der Referenzentladungslampe verbundene erste Lampenstromdetektierungseinheit; einen ersten Reihenresonanzkreis, der von einer Leckinduktanz des Aufwärtstransformators, einer Induktanz des Induktanzelements und einer Kapazität eines Kapazitätselements mit einer Streukapazität, bereitgestellt zwischen dem Induktanzelement und der Referenzentladungslampe vorgesehen, gebildet wird; mindestens ein zwischen dem einen Anschluß der Sekundärseite des Aufwärtstransformators und einem Anschluß der steuerbaren Entladungslampe vorgesehenes Element mit variabler Induktanz; mindestens eine mit dem anderen Anschluß der steuerbaren Entladungslampe verbundene zweite Lampenstromdetektierungseinheit; mindestens eine mit dem Element mit variabler Induktanz verbundene Lampenstromsteuerschaltung; und mindestens einen zweiten Reihenresonanzkreis, der durch die Leckinduktanz des Aufwärtstransformators, eine Induktanz des Elements mit variabler Induktanz und eine Kapazität eines Kapazitätselements zusammen mit einer Streukapazitat zwischen dem Element mit variabler Induktanz und der steuerbaren Entladungslampe vorgesehen, gebildet wird. Bei der oben beschriebenen Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtun^g sind ein Ausgangssignal von der mit der Referenzentladungslampe verbundenen ersten Lampenstromdetektierungseinheit und auch ein Ausgangssignal von der mit der steuerbaren Entladungslampe verbundenen zweiten Lampenstromdetektierungseinheit mit der Lampenstromsteuerschaltung für die steuerbare Entladungslampe verbunden und ist ein Ausgangssignal von der Lampenstromsteuerschaltung für die steuerbare Entladungslampe mit dem Element mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe verbunden, um die Induktanz des Elements mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe zu variieren, wodurch ein Lampenstrom der steuerbaren Entladungslampe gesteuert wird. Diese Struktur reduziert die Anzahl der Komponenten und trägt dadurch zur Kostenreduktion bei.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung, die mehrere Entladungslampen aufleuchten läßt: eine Gleichstrom-Stromversorgung; eine Steuerschaltung zum Ausgeben von Signalen; einen Aufwärtstransformator, der eine Primärseite und eine Sekundärseite definiert; und Schaltelemente die mit der Gleichstrom-Stromversorgung verbunden sind und dafür ausgelegt sind, die Primärseite des Aufwärtstransformators auf der Basis der Signale von der Steuerschaltung anzusteuern, um die mehreren Entladungslampen aufleuchten zu lassen, die eine Referenzentladungslampe und mindestens eine steuerbare Entladungslampe enthalten, und die mit der Sekundärseite des Aufwärtstransformators verbunden sind. Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung enthält weiterhin: ein an einem Anschluß der Sekundärseite des Aufwärtstransformators vorgesehenes Kapazitätselement; ein zwischen dem Kapazitätselement und einem Anschluß der Referenzentladungslampe vorgesehenes erstes Element mit variabler Induktanz; eine mit dem anderen Anschluß der Referenzentladungslampe verbundene erste Lampenstromdetektierungseinheit; eine mit dem ersten Element mit variabler Induktanz verbundene erste Lampenstromsteuerschaltung; einen ersten Reihenresonanzkreis, der durch eine Leckinduktanz des Aufwärtstransformators und des Kapazitätselements gebildet wird; mindestens ein zwischen dem Kapazitätselement und einem Anschluß der steuerbaren Entladungslampe vorgesehenes zweites Element mit variabler Induktanz; mindestens eine mit dem anderen Anschluß der steuerbaren Entladungslampe verbundene zweite Lampenstromdetektierungseinheit und mindestens eine mit dem zweiten Element mit variabler Induktanz verbundene zweite Lampenstromsteuerschaltung. Bei der oben beschriebenen Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung sind ein Ausgangssignal von der mit der Referenzentladungslampe verbundenen ersten Lampenstromdetektierungseinheit und auch ein Ausgangssignal von der mit der steuerbaren Entladungslampe verbundenen zweiten Lampenstromdetektierungseinheit mit der zweiten Lampenstromsteuerschaltung für die steuerbare Entladungslampe verbunden und ist ein Ausgangssignal von der zweiten Lampenstromsteuerschaltung für die steuerbare Entladungslampe mit dem zweiten Element mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe verbunden, um die Induktanz des zweiten Elements mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe zu variieren, wodurch ein Lampenstrom der steuerbaren Entladungslampe gesteuert wird. Diese Struktur reduziert die Anzahl der Komponenten und trägt dadurch zur Kostenreduktion bei.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schaltungsanordnung einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Anzünden mehrerer Entladungslampen, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schaltungsanordnung einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Anzünden mehrerer Entladungslampen, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Schaltungsanordnung einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Anzünden mehrerer Entladungslampen, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Schaltungsanordnung einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Anzünden mehrerer Entladungslampen, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 ist eine Schaltungsanordnung einer herkömmlichen Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Anzünden mehrerer Entladungslampen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dafür ausgelegt, mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform 2) Entladungslampen 5a und 5b, beispielsweise Kaltkathodenröhren, anzuzünden. Bei der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 sind eine Reihenschaltung, die Transistoren Q1 und Q2 als Schaltelemente enthält, und eine Reihenschaltung, die Transistoren Q3 und Q4 als Schaltelemente enthält, parallel an beide Elektroden einer Gleichstrom-Stromversorgung 1 angeschlossen, und der Verbindungsabschnitt der Transistoren Q1 und Q2 ist mit einem Anschluß einer Primärwicklung NP eines Aufwärtstransformators 3 verbunden, während der Verbindungsabschnitt der Transistoren Q3 und Q4 mit dem anderen Anschluß der Primärwicklung Np des Aufwärtstransformators 3 verbunden ist, wodurch entsteht, was als "eine Vollbrückenverbindung" bezeichnet wird.
Eine Steuerschaltung 2 steuert die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10, enthält einen Schwenkkreis zum Einstellen einer Ansteuerfrequenz zum Ansteuern der Primärseite des Aufwärtstransformators 3 und gibt Gateansteuersignale d1, d2, d3 und d4 zum Ein- und Ausschalten der Transistoren Q1, Q2, Q3 und Q4 zu vorbestimmten Zeitpunkten aus, wodurch eine Wechselspannung erzeugt wird. Die Ansteuerfrequenz ist höher eingestellt als Resonanzfrequenzen von auf der Sekundärseite des Aufwärtstransformators 3 ausgebildeten (später zu beschreibenden) Reihenresonanzkreisen, und ein Ausgangssignal 9 von einer (später zu beschreibenden) Lampenstromdetektierungseinheit 6a für die Entladungslampe 5a ist mit der Steuerschaltung 2 verbunden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine durch die Transistoren Q1 bis Q4 gebildete "Vollbrückenverbindung" auf der Primärseite des Aufwärtstransformators 3 wie oben beschrieben hergestellt, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Vollbrückenstruktur beschränkt, sondern kann alternativ mit einer Halbbrückenverbindung strukturiert sein. Die Vollbrückenverbindung ermöglicht jedoch eine effizientere Schaltoperation als die Halbbrückenverbindung und wird deshalb bevorzugt.
Bei dem Aufwärtstransformator 3 sind die Entladungslampen 5a und 5b auf der Sekundärseite davon angeschlossen. Ein Anschluß einer Sekundärwicklung Ns des Aufwärtstransformators 3 ist mit einem Anschluß der Entladungslampen 5a und 5b über jeweilige Wicklungen 11a und 12a von Transformatoren 4A und 4B als Elemente mit variabler Induktanz angeschlossen, während der andere Anschluß der Sekundärwicklung Ns geerdet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Entladungslampe 5a eine Referenzlampe, die Entladungslampe 5b eine steuerbare Lampe, und der Lampenstrom der Entladungslampe 5b als eine steuerbare Lampe wird steuerbar auf der Basis des Lampenstroms der Entladungslampe 5a als Referenzlampe bestimmt.
Sekundärseitige Beleuchtungsschaltungen 15 und 16 einschließlich der Entladungslampen 5a bzw. 5b und die Operationen davon werden beschrieben. Wie oben beschrieben sind Reihenresonanzkreise auf der Sekundärseite des Aufwärtstransformators 3 ausgebildet. Ein Reihenresonanzkreis wird durch eine Leckinduktanz Le des Aufwärtstransformators 3, eine Induktanz LAv der Wicklung 11a des Transformators 4A und eine Kapazität von Kondensatoren C1 und Cp, zwischen dem Transformator 4A und der Entladungslampe 5a angeordnet, gebildet, und ein weiterer Reihenresonanzkreis wird durch die Leckinduktanz Le des Aufwärtstransformators 3, eine Induktanz LBv der Wicklung 12a des Transformators 4B und eine Kapazität von Kondensatoren C1 und Cp, zwischen dem Transformator 4B und der Entladungslampe 5b angeordnet, gebildet. Hier ist der Kondensator C1 in die Schaltungen geschaltet und dafür ausgelegt, eine Resonanzfrequenz einzustellen, und der Kondensator Cp ist eine Streukapazität.
Die oben erwähnte Lampenstromdetektierungseinheit 6a ist mit dem anderen Anschluß der Entladungslampe 5a verbunden. Die Lampenstromdetektierungseinheit 6a enthält einen Lampenstromdetektierungswiderstand Ra und eine Gleichrichterdiode Da, ein durch die Entladungslampe 5a fließender Lampenstrom wird von dem Lampenstromdetektierungswiderstand Ra in eine Spannung konvertiert, und die Spannung wird von der mit dem Verbindungsabschnitt der Entladungslampe 5a und dem Lampenstromdetektierungswiderstand Ra verbundenen Gleichrichterdiode Da gleichgerichtet und als das oben erwähnte Ausgangssignal (d.h. eine Ausgangsspannung) 9 der Lampenstromdetektierungseinheit 6a ausgegeben, um an die Steuerschaltung 2 geliefert zu werden, und auch an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 8, um eine Lampenstromsteuerschaltung 7b für die Entladungslampe 5b zu bilden.
Eine Lampenstromsteuerschaltung 7a ist mit einer Steuerwicklung 11b des Transformators 4A verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Lampenstrom steuerschaltung 7a eine Konstantstromschaltung, die die Transistoren Q5 und Q6, eine Zenerdiode ZD und Widerstände R3 und R4 enthält, und die Schaltungskonstanten dieser Komponenten werden von dem durch die Steuerwicklung 11b fließenden konstanten Strom eingestellt, so daß die Induktanz LAv der Steuerwicklung 11a des Transformators 4A auf einem später zu beschreibenden vorbestimmten Wert gehalten wird. Eine Überspannungsschutz-Beschattung, die einen Kondensator C4 und einen Widerstand R5 enthält, die in Reihe miteinander geschaltet sind, ist an beide Anschlüsse der Steuerwicklung 11b angeschlossen, um beim Erzeugen einer gegen-EMK eine Spannung mit hoher Spitze zu verhindern.
Eine Lampenstromdetektierungseinheit 6b ist mit dem anderen Anschluß der Entladungslampe 5b verbunden. Die Lampenstromdetektierungseinheit 6b enthält einen Lampenstromdetektierungswiderstand Rb und eine Gleichrichterdiode Db, ein durch die Entladungslampe 5b fließender Lampenstrom wird von dem Lampenstromdetektierungswiderstand Rb in eine Spannung konvertiert, und die Spannung wird von der mit dem Verbindungsabschnitt der Entladungslampe 5b und dem Lampenstromdetektierungswiderstand Rb verbundenen Gleichrichterdiode Db gleichgerichtet und ausgegeben, um dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 8 der Lampenstromsteuerschaltung 7b zugeführt zu werden.
Die Lampenstromsteuerschaltung 7b ist mit einer Steuerwicklung 12b des Transformators 4B verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Ausgangssignal (Ausgangsspannung) 9 von der Lampenstromdetektierungseinheit 6a als eine Referenzspannung in den nichtinvertierenden Anschluß des Operationsverstärkers 8 der Lampenstromsteuerschaltungs 7b eingegeben, eine Ausgangsspannung von der Lampenstromdetektierungseinheit 6b wird mit der Referenzspannung verglichen, und eine resultierende Ausgabe wird an die Basis eines Transistors Q7 angelegt. Der Kollektoranschluß des Transistors Q7 ist mit der Steuerwicklung 12b des Transformators 4B verbunden, und der Induktanzwert der Wicklung 12a wird von dem Kollektorstrom des Transistors Q7 gesteuert, der dazu gebracht wird, entsprechend der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 8 zuzunehmen und abzunehmen, das heißt, gesteuert durch die Fluktuation des durch die Steuerwicklung 12b fließenden Stroms. Eine Überspannungsschutz-Beschaltung, die einen Kondensator C4 und einen Widerstand R5 enthält, die in Reihe miteinander geschaltet sind, ist an beide Anschlüsse der Steuerwicklung 12b angeschlossen, um beim Erzeugen einer Gegen-EMK eine Spannung mit hoher Spitze zu verhindern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Transformatoren 4A und 4B Elemente mit variabler Induktanz mit einer identischen Leistungscharakteristik. Die Transformatoren 4A und 4B arbeiten derart, daß bewirkt wird, daß die Induktanzen LAv und LBv der Wicklungen 11a und 12a abnehmen, wenn die durch die Steuerwicklungen 11b und 12b fließenden Ströme zunehmen, und der variable Bereich wird ausgedrückt als Lmin < Lv < Lmin + ΔL, wobei ΔL eine Variationsbreite ist und Lmin der Mindestinduktanzwert ist, der entsprechend einer vorgeschriebenen Impedanz beschrieben wird, die erforderlich ist, damit die Transformatoren 4A und 4B die Funktion eines Stromunterdrückungselements erfüllen können, um die mit dem Aufwärtstransformator 3 verbundenen mehreren Entladungslampen 5a und 5b parallel anzuzünden, wobei, wenn die Entladungslampen 5a und 5b Kaltkathodenröhren mit einer Länge von etwa 500 mm sind, Lmin einen Wert von etwa 130 mH aufweisen muß. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Lampenstromsteuerschaltung 7a, die eine Konstantstromschaltung ist, mit der Steuerwicklung 11b des Transformators 4A verbunden, der mit der Entladungslampe 5a verbunden ist, und die Induktanz LAv der Wicklung 11a wird von dem durch die Steuerwicklung 11b fließenden konstanten Strom bei etwa Lmin + ΔL/2 gehalten (d.h. in der Nähe des Medianwerts des variablen Bereichs). Bei der so aufgebauten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 erfolgt eine Lampenstromsteuerung auf der Basis des Lampenstroms der Entladungslampe 5a als Referenzlampe.
Die Funktionsweise der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 wird erläutert. Für diese Erläuterung werden zuerst die grundlegenden Operationen der Lampenstromsteuerschaltung 7b und des Transformators 4B zum Aufrechterhalten des Lampenstroms der Entladungslampe 5b auf einem vorbestimmten Wert erläutert.
Wenn bei der Lampenstromsteuerschaltung 7b der Lampenstrom der Entladungslampe 5b unter einen vorgeschriebenen Wert abfällt und deshalb die Ausgangsspannung der Lampenstromdetektierungseinheit 6b abnimmt, dann wird bewirkt, daß eine elektrische Potentialdifferenz Vd zwischen beiden Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 8 zunimmt. Folglich steigt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 8, steigt der Basisstrom des Transistors Q7 und steigt der Kollektorstrom des Transistors Q, d.h., der durch die Steuerwicklung 12b des Transformators 4B fließende Strom nimmt zu. Dies bewirkt, daß die Induktanz LBv der Steuerwicklung 12b des Transformators 4B abnimmt, und die Resonanzfrequenz f0 [f0 = 1/2π√(Le + LBv) × (C1 + Cp) – Formel (1)] des den Transformator 4B enthaltenden Resonanzkreises, ausgebildet auf der Sekundärseite des Aufwärtstransformators 3, nimmt zu. Da die Ansteuerfrequenz auf der Primärseite des Aufwärtstransformators 3 höher als die Resonanzfrequenz f0 des Resonanzkreises eingestellt ist, nähert sich die Resonanzfrequenz f0 der Ansteuerfrequenz auf der Primärseite des Aufwärtstransformators 3, was zu einer verringerten Impedanz des Resonanzkreises bei der Ansteuerfrequenz führt, wodurch der durch die Entladungslampe 5b fließende Lampenstrom zunimmt.
Wenn andererseits der Lampenstrom der Entladungslampe 5b über den vorgeschriebenen Wert ansteigt und deshalb die Ausgangsspannung der Lampenstromdetektierungseinheit 6b zunimmt, dann wird bewirkt, daß die elektrische Potentialdifferenz Vd zwischen beiden Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 8 abnimmt. Folglich nimmt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 8 ab, nimmt der Basisstrom des Transistors Q7 ab und nimmt der Kollektorstrom des Transistors Q7 ab, d.h., der durch die Steuerwicklung 12b des Transformators 4B fließende Strom nimmt ab. Dies bewirkt einen Anstieg der Induktanz LBv der Steuerwicklung 12b des Transformators 4B, und die Resonanzfrequenz f0 des den Transformator 4B enthaltenden Resonanzkreises, ausgebildet auf der Sekundärseite des Aufwärtstransformators 3, nimmt ab, wodurch sie sich von der Ansteuerfrequenz auf der Primärseite des Aufwärtstransformators 3 wegbewegt, die höher eingestellt ist als die Resonanzfrequenz f0 des Resonanzkreises. Folglich steigt die Impedanz des Resonanzkreises bei der Ansteuerfrequenz an, wodurch der durch die Entladungslampe 5b fließende Lampenstrom abnimmt.
Allgemein wird der oben erwähnte vorgeschriebene Wert für den Lampenstrom der Entladungslampe 5b, der durch die Operation der Lampenstromsteuerschaltung 7b und des Transformators 4B aufrechterhalten wird, gemäß der in dem Operationsverstärker 8 eingegebenen Referenzspannung bestimmt. Bei der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wirkt das Ausgangssignal (die Ausgangsspannung) 9 der Lampenstromdetektierungseinheit 6a für die Entladungslampe 5a als die Referenzspannung, und dementsprechend wird der vorgeschriebene Wert für den Lampenstrom der Entladungslampe 5a bestimmt. Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform angenommen, daß der eigentliche Wert des durch die Entladungslampe 5a fließenden Lampenstroms auf den vorgeschriebenen Wert für den Lampenstrom der Entladungslampe 5b eingestellt wird, indem die Schaltungskonstanten des Lampenstromdetektierungswiderstands Ra der Lampenstromdetektierungseinheit 6a, des Lampenstromdetektierungswiderstands Rb der Lampenstromdetektierungseinheit 6b und der Komponenten der Lampenstromsteuerschltung 7b entsprechend ausgewählt werden.
In Verbindung mit der obigen Erläuterung der Operationen der Lampenstromsteuerschaltung 7b und des Transformators 4B bedeutet die Beschreibung "der Lampenstrom der Entladungslampe 5b sinkt/steigt über den vorgeschriebenen Wert" nicht nur, daß der Lampenstrom der Entladungslampe 5b abnimmt/zunimmt, sondern auch, daß der Lampenstrom der Entladungslampe 5a zunimmt/abnimmt und die Referenzspannung steigt/sinkt. In einem derartigen Fall wird der Lampenstrom der Entladungslampe 5b rechtzeitig durch die oben beschriebenen Operationen der Lampensteuerschaltung 7b und des Transformators 4B so gesteuert, daß er einem erhöhten/reduzierten Wert des Lampenstroms der Entladungslampe 5a entspricht. Somit wird bei der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung der Wert des Lampenstroms der Entladungslampe 5b so gesteuert, daß er ständig mit dem Wert des Lampenstroms der Entladungslampe 5a als Referenzlampe übereinstimmt.
Die Lampenstromsteuerung zum Anpassen der Lampenströme der Entladungslampen 5a und 5b erfolgt durch variables Steuern der Induktanz LBv der Wicklung 12a des Transformators 4B, damit sein Wert im Bereich in der Nähe des Werts der Induktanz LAv der Wicklung 11a des Transformators 4A liegen kann, wobei, da die Induktanz LAv der Wiklung 11a des Transformators 4A auf ungefähr Lmin + ΔL/2 eingestellt und darauf gehalten wird, und da der Transformator 4A und der Transformator 4B Elemente mit variabler Induktanz mit einer identischen Leistungscharakteristik sind, auch die Induktanz LBv der Wicklung 12a des Transformators 4B variabel gesteuert wird, damit sein Wert in der Nähe des Medianwerts des variablen Bereichs (Lmin + ΔL/2) gehalten wird.
Außerdem ist bei der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 das Ausgangssignal (die Ausgangsspannung) 9 der Lampenstromdetektierungseinheit 6a für die Entladungslampe 5a mit der Steuerschaltung 2 verbunden, und die Steuerschaltung 2 steuert die Ein-/Ausschaltoperation der Transistoren Q1, Q2, Q3 und Q4 auf der Basis des Ausgangssignals 9, wodurch die Lampenströme der Entladungslampen 5a und 5b gesteuert werden. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeinen spezifischen Modus der Lampenstromsteuerung beschränkt ist, erzeugt die Steuerschaltung 2 die Gateansteuersignale d1 bis d4 für die Transistoren Q1 bis Q4 bevorzugt durch eine PWM-Steuerung (pulse width modulation – Impulsbreitenmodulation), wobei die von der Lampenstromdetektierungseinheit 6 zurückgekoppelte Ausgangsspannung 9 als die Referenzspannung dient zum Bestimmen der Impulsbreiten der Gateansteuersignale d1 bis d4 und die der Primärwicklung Np des Aufwärtstransformators 3 zugeführte elektrische Leistung durch Variieren von Taktzeiten der Transistoren Q1 bis Q4 gemäß dem Ausgangssignal (der Ausgangsspannung) 9 eingestellt wird, wodurch die Lampenströme aller Entladungslampen einschließlich der Entladungslampe 5a als Referenzlampe so gesteuert werden, daß sie auf einem vorgeschriebenen Wert gehalten werden.
Wenn der Lampenstrom der Entladungslampe 5a als Referenzlampe durch die Steuerschaltung 2, die die Ansteuersteuerung der Schaltelemente wie oben beschrieben auf einen neuen Wert einstellt, dann wird selbst dann, wenn zwischen dem Lampenstrom der Entladungslampe 5a und dem Lampenstrom der anderen Entladungslampe 5b eine Varianz vorliegt, der Lampenstrom der Entladungslampe 5b automatisch auf den Lampenstrom der Entladungslampe 5a durch die oben beschriebenen Operationen der Lampenstromsteuerschaltung 7b und des Transformators 4B eingestellt.
Die Funktionsweise der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform ist ähnlich der Funktionsweise der in 5 gezeigten herkömmlichen Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung, weil der durch die Entladungslampe fließende Lampenstrom durch Variieren des Induktanzwerts des Elements mit variabler Induktanz gesteuert wird. Die herkömmliche Entladungslampenvorrichtung von 5 erfordert jedoch, die Kondensatoren 110a und 110b zum Begrenzen des Stroms vorzusehen, die in Reihe mit den Entladungslampen 111a bzw. 111b geschaltet sind, um die Lampenströme der Entladungslampen 111a und 111b zu stabilisieren. Außerdem wird die Resonanzfrequenz f0 des Reihenresonanzkreises 120A als f0 = 1/2π√Lv × C1 – Formel (2) ausgedrückt, wobei Lv eine Induktanz des orhtogonalen Transformators 121A ist und C1 eine Kapazität des Kondensators 122a ist und die zum Steuern des Lampenstroms erforderliche Induktanz nur durch die Induktanz Lv des orthogonalen Transformators 121A eingestellt wird.
Da andererseits die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 von 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Schaltungsanordnung mit dem Aufwärtstransformator 3 definiert, enthält der auf der Sekundärseite des Aufwärtstransformators 3 ausgebildete Resonanzkreis die Leckinduktanz Le des Aufwärtstransformators 3, und die Resonanzfrequenz f0 wird ausgedrückt als f0 = 1/2π√(Le + Lv) × (C1 + Cp) – Formel (3), wobei Lv entweder der in 1 gezeigte Wert LAv oder LBv ist. Somit wird die zum Steuern des Lampenstroms erforderliche Induktanz durch die Leckinduktanz Le des Aufwärtstransformators 3 sowie die Induktanz Lv des Elements mit variabler Induktanz eingestellt, und deshalb kann die Größe des Elements mit variabler Induktanz reduziert werden. Da die Leckinduktanz Le des Aufwärtstransformators 3 und die Induktanz Lv des Elements mit variabler Induktanz als ein Kondensator zum Begrenzen von Strom fungieren, ist außerdem zum Begrenzen von Strom kein zusätzlicher Kondensator erforderlich.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 von 1 wird beispielhaft so beschrieben, daß sie zwei Entladungslampen entzündet, das heißt, die Entladungslampe 5a als eine Referenzlampe und die Entladungslampe 5b als eine steuerbare Lampe, kann aber so ausgelegt sein, daß sie mehr als zwei Entladungslampen anzündet, aber nur, wenn mehr als drei sekundärseitige Beleuchtungsschaltungen, die jeweils eine Entladungslampe enthalten, parallel zur Sekundärseite des Aufwärtstransformators 3 geschaltet sind.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für das Anzünden von drei Entladungslampen 5a, 5b und 5c bestimmt. Bei der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 20 ist die Entladungslampe 5c als eine weitere steuerbare Lampe mit einer sekundärseitigen Beleuchtungsschaltung 17 verbunden, die identisch ist mit der sekundärseitigen Beleuchtungsschaltung 16 einschließlich der Entladungslampe 5b, in 1 gezeigt, und die parallel zu sekundärseitigen Beleuchtungsschaltungen 15 und 16 mit der Sekundärseite eines Aufwärtstransformators 3 verbunden ist. Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 20 arbeitet auf die gleiche Weise wie die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 von 1, und die Lampenströme der Entladungslampen 5b und 5c als steuerbare Lampen werden so gesteuert, daß sie dem Lampenstrom der Entladungslampe 5a als Referenzlampe entsprechen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 3 verwendet eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Induktionsspule (gewöhnliche Induktionsspule) 13 als ein Induktanzelement in einer sekundärseitigen Beleuchtungsschaltung 15 einschließlich einer Entladungslampe 5a als Referenzlampe anstelle des Transformators 4A und der Lampenstromsteuerschaltung 7a, mit der Steuerwicklung 11b verbunden (siehe 1 und 2). Diese Schaltungsanordnung reduziert die Anzahl von Komponenten und trägt dabei zur Reduktion von Kosten bei. In diesem Zusammenhang ist eine Induktanz Lf der Induktionsspule 13 auf Lmin + ΔL/2 eingestellt, um eine Induktanz LBv einer Wicklung 12a eines Transformators 4B in der Nähe des Medianwerts (lmin + ΔL/2) des variablen Bereichs zu steuern, und da die Induktionsspule 13 im allgemeinen eine magnetische Charakteristik aufweist, die von der eines Elements mit variabler Induktanz verschieden ist, ist sorgfältige Designarbeit erforderlich. Die Auswahl zwischen der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 von 1 und der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 30 von 3 soll angesichts von Leistung, Kosten und dergleichen erfolgen.
Weiter unter Bezugnahme auf 4 ist bei einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 40 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur ein Kondensator C1 zum Einstellen einer Resonanzfrequenz direkt auf der Sekundärseite des Aufwärtstransformators 3 vorgesehen, anstatt individuell bei jeder der sekundärseitigen Beleuchtungsschaltungen 15 und 16. Diese Schaltungsanordnung reduziert die Anzahl an Komponenten und trägt dabei zu einer Reduktion von Kosten bei. Bei dieser Schaltungsanordnung sind die Induktanzen LAv und LBv der Transformatoren 4A und 4B als Elemente mit variabler Induktanz so augelegt, daß eine Variationsbreite gestattet wird, um eine Varianz jeder Streukapazität Cp vollständig zu kompensieren. Die Auswahl zwischen der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 10 von 1 und der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 40 von 4 soll angesichts von Leistung, Kosten und dergleichen erfolgen.
Bei den vorausgegangenen Beschreibungen der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Lampenströme der Entladungslampen als steuerbare Lampen so gesteuert, daß sie gleichermaßen dem Lampenstrom der Entladungslampe als Referenzlampe entsprechen, doch können alternativ die Lampenströme aller Entladungslampen individuell gesteuert werden, um jeweiligen verschiedenen Werten zu entsprechen, angesichts von Faktoren vorbestimmt, die die Helligkeit der Entladungslampen beeinflussen, wie etwa Temperaturverteilung einer Hintergrundlichteinrichtung, in der die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist. Dies kann implementiert werden durch individuelles Einstellen der Werte der Lampenstromdetektierungswiderstände der Lampenstromdetektierungseinheiten.
Die beschriebenen Ausführungsformen sollen in jeglicher Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend angesehen werden. Der Schutzbereich der Erfindung soll deshalb durch die beigefügten Ansprüche anstatt durch die vorausgegangene Beschreibung angegeben werden. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche fallen, sollen innerhalb ihres Schutzbereichs enthalten sein.

Claims

Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung (10, 30, 40) zum Beleuchten mehrerer Entladungslampen (5a, 5b), wobei die Vorrichtung (10, 30, 40) folgendes umfaßt: eine Gleichstrom-Stromversorgung (1); eine Steuerschaltung (2) zum Ausgeben von Signalen (d1, d2, d3 und d4); einen Aufwärtstransformator (3), der eine Primärseite und eine Sekundärseite definiert; und Schaltelemente (Q1, Q2, Q3 und Q4), die mit der Gleichstrom-Stromversorgung (1) verbunden sind, wobei die Schaltelemente (Q1, Q2, Q3 und Q4) die Primärseite des Aufwärtstransformators (3) auf der Basis der Signale (d1, d2, d3 und d4) von der Steuerschaltung (2) ansteuern, um die mehreren, mit der Sekundärseite des Aufwärtstransformators (3) verbundenen Entladungslampen (5a, 5b) aufleuchten zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Entladungslampen (5a, 5b) eine Referenzentladungslampe (5a) und mindestens eine steuerbare Entladungslampe (5b) enthalten, und daß die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung weiterhin folgendes umfaßt ein zwischen einem Anschluß der Sekundärseite des Aufwärtstransformators (3) und einem Anschluß der Referenzentladungslampe (5a) vorgesehenes Induktanzelement (4A, 13); eine mit dem anderen Anschluß der Referenzentladungslampe (5a) verbundene erste Lampenstromdetektierungseinheit (6a); einen ersten Reihenresonanzkreis, der durch eine Leckinduktanz (Le) des Aufwärtstransformators (3), eine Induktanz (LAv, Lf) des Induktanzelements (4A, 13) und eine zusammengesetzte Kapazität eines Kapazitätselements (C1) mit einer Streukapazität (Cp), zwischen dem Induktanzelement (4A, 13) und der Referenzentladungslampe (5a) vorgesehen, gebildet wird; mindestens ein zwischen dem einen Anschluß der Sekundärseite des Aufwärtstransformators (3) und einem Anschluß der steuerbaren Entladungslampe (5b) vorgesehenes Element (4B) mit variabler Induktanz; mindestens eine mit dem anderen Anschluß der steuerbaren Entladungslampe (5b) verbundene zweite Lampenstromdetektierungseinheit (6b); mindestens eine mit dem Element (4B) mit variabler Induktanz verbundene Lampenstromsteuerschaltung (7b); und mindestens einen zweiten Reihenresonanzkreis, der von der Leckinduktanz (Le) des Aufwärtstransformators (3), einer Induktanz (LBv) des Elements (4B) mit variabler Induktanz und einer zusammengesetzten Kapazität eines Kapazitätselements (C1) mit einer Streukapazität (Cp), zwischen dem Element (4B) mit variabler Induktanz und der steuerbaren Entladungslampe (5B) bereitgestellt, gebildet wird, wobei ein Ausgangssignal (9) von der mit der Referenzentladungslampe (5a) verbundenen ersten Lampenstromdetektierungseinheit (6a) und auch ein Ausgangssignal von der mit der steuerbaren Entladungslampe (5b) verbundenen zweiten Lampenstromdetektierungseinheit (6b) und wobei ein Ausgangssignal von der Lampenstromsteuerschaltung (7b) für die steuerbare Entladungslampe (5b) mit dem Element (4B) mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe (5b) so verbunden ist, um die Induktanz (LBv) des Elements (4B) mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe (5b) zu variieren, wodurch ein Lampenstrom der steuerbaren Entladungslampe (5b) gesteuert wird.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ausgangssignal (9) von der mit der Referenzentladungslampe (5a) verbundenen Lampenstromdetektierungseinheit (6a) auch mit der Steuerschaltung (2) verbunden ist, so daß die Steuerschaltung (2) die Ein-/Aus-Operation der Schaltelemente (Q1, Q2, Q3 und Q4) gemäß dem Ausgangssignal (9) von der mit der Referenzentladungslampe (5a) verbundenen ersten Lampenstromdetektierungseinheit (6a) steuert.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lampenstromsteuerschaltung (7b) für die steuerbare Entladungslampe (5b) einen Operationsverstärker (8) und einen Transistor (Q7) umfaßt, wobei das Ausgangssignal von der mit der steuerbaren Entladungslampe (5b) verbundenen Lampenstromdetektierungseinheit (6b) und das Ausgangssignal (9) von der mit der Referenzentladungslampe (5a) verbundenen Lampenstromdetektierungseinheit (6a) in den Operationsverstärker (8) eingegeben werden, ein Ausgang von dem Operationsverstärker (8) mit einem Basisanschluß des Transistors (Q7) verbunden ist und ein Kollektoranschluß des Transistors (Q7) mit einer Steuerwicklung (12b) des Elements (4B) mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe (5b) verbunden ist, wodurch die Induktanz (LBv) des Elements (4B) mit variabler Induktanz für die steuerbare Entladungslampe (5b) variabel gesteuert wird.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Element (4B) mit variabler Induktanz einen Transformator bildet, der eine erste Wicklung (12a) und eine zweite Wicklung (12b) als eine Steuerwicklung aufweist, und eine Überspannungsschutz-Beschaltung (C4 + R5) an beide Anschlüsse der Steuerwicklung (12b) des Transformators angeschlossen ist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung in eine Hintergrundlichteinrichtung für eine Flüssigkristalldisplayvorrichtung integriert ist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Induktanzlement (4A) einen Transformator bildet, der eine erste Wicklung (11a) und eine zweite Wicklung (11b) als eine Steuerwicklung aufweist, und eine Überspannungsschutz-Beschaltung (C4 + R5) an beide Anschlüsse der Steuerwicklung (11b) des Transformators angeschlossen ist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Konstantstromschaltung (7a) mit der Steuerwicklung (11b) des Elements (4A) mit variabler Induktanz verbunden ist und die Induktanz (LAv) des Elements (4A) mit variabler Induktanz, für die Referenzentladungslampe (5a) fungierend und mit der Konstantstromschaltung (7a) verbunden, auf etwa Lmin + ΔL/2 gehalten wird, wobei Lmin ein Mindestwert der Induktanz (LAv) des Elements (4A) mit variabler Induktanz ist und ΔL eine Varianzbreite des Elements (4A) mit variabler Induktanz ist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Induktanzelement (13) eine Induktionsspule ist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kapazitätselement (C1) auf der Sekundärseite des Aufwärtstransformators (3) vorgesehen ist.