JP2002500427A - 液晶ディスプレイ装置のバックライトのランプを減光する方法と装置 - Google Patents

液晶ディスプレイ装置のバックライトのランプを減光する方法と装置

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Abstract

(57)【要約】 ディスプレイ装置、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライトシステムのランプを、１０，０００：１の明るさ減光率で減光する方法と装置。これは従来の減光装置より１０倍優れている。リアクタンス要素を有するインバータ回路にランプを駆動するスイッチング手段が設けられる。そのスイッチング手段はオフとなったときにインバータ回路のリアクタンス要素に蓄積されたエネルギーが接地に放電されるようにインバータ回路の中に配置されている。一実施形態では、電源からの信号はパルス幅が変調されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 〔発明の背景〕 本発明は、ディスプレイ装置の分野に係り、より詳細には、液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）装置のようなディスプレイ装置用のバックライトシステムに使用する
ランプの減光方法および装置に関する。
【０００２】 ＬＣＤ装置は、例えば航空機計装のディスプレイ・システムのような多くの用
途に広く用いられている。ＬＣＤ装置は液晶パネルを含み、その液晶パネルでは
、例えばビデオ信号に応じて計装ディスプレイ装置上にイメージ，アイコン，文
字を発生するよう所定領域が選択的に不透明にされる。液晶パネル上のそのよう
な表示をより見えやすくするために、ＬＣＤ装置では、バックライトすなわち液
晶パネルの背後に配置した光源が必要とされる。近年。バックライト付きのＬＣ
Ｄ装置が、殆ど全てのタイプの航空機のコックピットに組み込まれている。航空
機のコックピットは、蛍光ランプの動作環境としては極限の環境の１つである。
航空機計装ディスプレイ・システム、特に軍事用航空機ディスプレイ・システム
に用いる場合には、ＬＣＤ装置はそのＬＣＤパネルの輝度を低減させる機能を有
することが重要である。
【０００３】 コックピット環境がバックライト・システムに及ぼす悪影響の１つは、大きな
減光レンジが必要なことである。ＬＣＤのバックライト・システムは、夜のほぼ
暗黒な状態から日中の直接太陽光があたっている状態までの幅を持つ照明条件下
において、情報がパイロットに見えるようにしなければならない。それで、かか
る環境で動作するＬＣＤは、極端に高い減光比を有しなければならない。さらに
、バックライト照明の色が減光範囲の全域にわたって変化しないことが望まれる
から、蛍光ランプが好ましい。蛍光ランプの色は、ランプ内の蛍燐光体コーティ
ングの組成を適切に選択することに依存し、減光によっては変化しないからであ
る。従って、パイロットがあらゆる照明条件下でＬＣＤの視認が可能であるため
に、蛍光ランプの明るさ（輝度）は、非常に大きな量にわたって可変である必要
がある。システムは、スワール，フリッカ，不連続性が少なく、５５〜８５℃の
温度に耐え、パイロットの減光コマンドにスムースに応じ、多数のコールド・ス
タート回数や長い動作時間を持ちつつ、高効率の回路である必要がある。
【０００４】 蛍光灯の減光を行う手法の１つには、ランプに電力を供給する交流信号を可変
幅のノッチでカットしてランプに印加される電力を低減させ、それによって所望
の減光を得るシステムがある。ランプに与えられるＡＣ電力の幅が小さくなれば
、ランプの動作輝度は低下する。パルス幅を変化させられる普通のデバイスは、
商業的に販売されているパルス幅モジュレータ（ＰＷＭ）である。
【０００５】 ＰＷＭは、パルス時変調（変調波の瞬時サンプル値によってパルス・キャリア
のある特性の発生時点が変調されること）を行うデバイスで、変調波の瞬時サン
プルそれぞれの値によってパルス持続時間が変調される。変調周波数は、固定ま
たは可変である。これらのＰＷＭの基本動作は次のようである。基準電圧がＰＷ
Ｍへと送られる。基準電圧の大きさは、所望のパルス幅に比例する。
【０００６】 本発明は、ＬＣＤ装置のバックライトの蛍光ランプの減光装置である。本発明
は、そのような減光装置にコストを大幅に高くすることなしに、従来の減光装置
のほぼ１０倍の減光比を提供するものである。
【０００７】 〔発明の概要〕 次に述べる概要は、本発明に特有の新規な特徴について、そのうちの幾つかの
理解のために記載されるものであり、全ての記載を意図するものではない。本発
明の種々の面の理解は、特許請求の範囲を含む明細書および図面の全体から得ら
れるものである。
【０００８】 本発明の一実施態様は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置のバックライトに使
用されるようなランプの明るさを減光する減光装置である。この減光装置には、
直流電力を供給する、接地された電源と、この電源に接続されていて、直流電力
を受けてランプ駆動用の交流電力に変換するインバータとが含まれる。インバー
タには、交流電力を生成する第１スイッチング手段と、この第１スイッチング手
段に接続されてランプのアーク電圧を供給し維持する電力変換手段と、この電力
変換手段に接続されて、交流電力を変調してランプへの交流電力をゼロボルトと
アーク電圧との間で制御し変化させる変調手段と、前記電力変換手段に接続され
て、前記電源から供給されるエネルギーを貯える、複数のリアクタンス要素と、
これらの複数のリアクタンス要素に接続されて、ランプをオン状態とオフ状態の
間でスイッチする第２スイッチング手段とが備えられ、この第２スイッチング手
段は、ランプのオフ状態のときに、前記複数のリアクタンス要素に貯えられたエ
ネルギーを接地へ放電させる。
【０００９】 さらに、少なくとも１つのランプの減光をさせる方法も含む。この方法では、
直流電力を供給する、接地された電源と、この電源に接続されていて、直流電力
を受けてランプ駆動用の交流電力に変換するインバータとが用いられる。インバ
ータ回路には、電源から供給されるエネルギーを貯える、複数のリアクタンス要
素が用いられる。インバータでは、直流電力を交流電力に変換し、ランプのアー
ク電圧を供給し維持し、交流電力を変調してランプへの交流電力をゼロボルトと
アーク電圧との間で制御し変化させ、インバータ内に設けたスイッチング手段を
用いて、ランプのオン状態とオフ状態の間でのスイッチングを行い、前記複数の
リアクタンス要素に貯えられたエネルギーをランプのオフ状態のときには接地へ
放電させるようにする。
【００１０】 本発明のランプの明るさを減光する装置は、他の実施態様では、直流電力を供
給する、接地された電源と、電源に接続可能にしてランプを駆動するインバータ
とを備える。インバータには、直流電力から交流電力を生成してランプをオン状
態とオフ状態の間で切り換えるスイッチング手段と、このスイッチング手段に接
続可能でランプのアーク電圧を供給し維持する電力変換手段と、この電力変換手
段に接続可能で、交流電力を変調してランプへの交流電力をゼロボルトとアーク
電圧との間で制御し変化させる変調手段と、前記電力変換手段に接続可能で、前
記電源から供給されるエネルギーを蓄積する、複数のリアクタンス要素とが備え
られ、前記スイッチング手段は、インバータ内に設けられていて、前記複数のリ
アクタンス要素に蓄積されたエネルギーをランプのオフ状態のときには接地へ放
電させるようにする。
【００１１】 本発明の新規な特徴は、当業者には以下の詳細な説明から明らかであり、本発
明の実施も容易にできよう。しかし、発明の詳細な説明および特定の実施態様の
説明は本発明の説明のための例示にすぎず、当業者には種々の変形や変更を発明
の詳細な説明および特許請求の範囲の記載から行うことができよう。
【００１２】 異なる図面にわたって同じ又は機能的に類似している要素には同じ参照符号を
与え、明細書に組み込まれその一部となる添付図面は、発明の詳細な説明と共に
本発明を説明し、本発明の原理を説明するために役立っている。
【００１３】 ［発明の詳細な説明］ 以下の議論は個々のＬＣＤシステムを説明するものであるが、バックライト装
置内でランプを用いる複数のＬＣＤシステムに適用されることが理解されるであ
ろう。したがって、以下の図１乃至図４の議論は従来の減光回路に関するが、し
かし、本発明の議論を容易にするために本発明の議論に先立って説明されるもの
である。
【００１４】 一般的に、ＬＣＤシステムは、本発明に関するように、ＬＣＤシステムのバッ
クライト内の蛍光ランプを適切に駆動する減光制御回路（例えば、図１及び図５
）を備えている。パイロット又はＬＣＤを見るその他の者は、特定のＬＣＤそれ
自身か又はコックピットの計器パネルのインターフェースの制御手段を調整する
ことによって、ＬＣＤの明るさを制御する。多くのＬＣＤのアプリケーションに
おいては、例えば、ＬＣＤ周辺の環境の変化によって、ＬＣＤの照明を変えるこ
とが必要である。屋外の照明が明るくなればバックライトは明るくなるべきであ
り、またその逆の場合も同様である。したがって、ＬＣＤシステムのそれぞれは
、パイロットが選択した又は自動的なＬＣＤ全体の明るさに関係する変更を示す
パイロットコマンド強度調整を受ける。その強度調整デバイスからの信号は、パ
ルス幅モジュレータ１２０に入力される。強度調整デバイスからの信号は、バッ
クライトの好ましい強度に比例したレベルにある。そのパルス幅モジュレータ１
２０は、この入力信号を、そのバックライトの好ましい強度に比例したパルス幅
を有するパルスに変換する。これらの周期的なパルスは、バックライトをその好
ましい強度で駆動するために十分な増幅信号を出力するインバータ１００に転送
される。
【００１５】 図１を参照すると、このような従来の電流供給型共振ランプインバータ１００
が示されている。そのインバータにはスイッチＳ１を介して直流電源＋Ｖ（通常
、３Ｖ乃至３０Ｖ）が供給されている。当業者に良く知られた方法によって、イ
ンバータ回路に他の設計変更がなされるならば、負の電源を用いても良い。スイ
ッチＳ１は、正電源＋ＶとインダクタＬ１との間に接続されている。インダクタ
Ｌ１はトランス１４０のセンタ・タップ１４６に接続されている。また、ダイオ
ードＤ１がスイッチＳ１とインダクタＬ１との間の第１のノードと接地された第
２のノードとに接続されている。スイッチＳ１は、アナログスイッチやトランジ
スタ等、市販のどのようなスイッチであってもよい。パルス幅モジュレータ（Ｐ
ＷＭ）１２０がスイッチＳ１に接続されている。キャパシタＣ１がトランス１４
０と平行に接続されている。キャパシタの第１のノードはスイッチＳ２に接続さ
れており、キャパシタＣ１の第２のノードはスイッチＳ３に接続されている。ま
た、スイッチＳ２及びＳ３は接地されている。バラスト・インダクタＬ２は負荷
すなわち蛍光ランプのようなランプ１１０及びトランスの二次巻き線１４４と直
列に接続されている。
【００１６】 スイッチＳ１が閉じると（オンすると）、直流電力がインバータ１００に供給
され、交流電圧、すなわち正弦波電圧が負荷、すなわちランプ１１０の端子間に
現れる。電流は電源の＋ＶからインダクタＬ１を通ってトランス１４０のセンタ
・タップ１４６へ流れる。スイッチ・コントローラ１３０はスイッチＳ２及びＳ
３の２つの状態（すなわちオン又はオフ）を制御する。スイッチＳ２及びＳ３は
交互に開閉し、これによってトランスの１４０の一次巻き線の端子間に交流波形
を生成する。トランス１４０は、この電圧を昇圧してランプ１１０を駆動する。
スイッチＳ２及びＳ３の動作の周波数は固定させることも可能であるが、通常は
回路中のリアクタンス要素（例えば、Ｃ１，Ｃ２，トランス）の共振周波数に同
期している。スイッチＳ２及びＳ３が回路のリアクタンス要素の共振周波数と同
期しているとき、出力には正弦波が生成される。Ｓ２及びＳ３の望ましい動作周
波数は、数十キロヘルツである。トランス１４０の一次巻き線１４２の端子間に
生成された電圧はトランスの巻き線比によって増幅され、その増幅された電圧は
トランス１４０の二次巻き線１４４の端子間に現れる。二次巻き線１４４の端子
間で得られる二次電圧は、ランプ１１０のストライク電圧を越えなければならな
い。ランプ１１０のストライク電圧は、長さ、直径及び内圧力を含む（しかし、
これらに限られない）いくつものランプパラメータに依存する。二次巻き線１４
４の端子間電圧がランプ１１０のストライク電圧を超えると、ランプ１１０を電
流が流れ、ランプを点灯する。ランプ電流はインダクタＬ２によって適正なレベ
ルに制限される。スイッチＳ１をオフにすると、インバータ回路より電力が除か
れ、ランプをオフにする。しかしながら、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギ
ーが放出されるまでのわずかの間、電源＋Ｖより電流は流れ続け、インダクタＬ
１及びダイオードＤ１を通ってトランスのセンタ・タップ１４６に還流する。ス
イッチＳ１がＰＷＭ１２０の出力１２２によってパルス幅変調されると、ランプ
１１０に供給される電力は制御され、ＬＣＤデバイス（図示せず）のオペレータ
からの入力にしたがって、ランプ１１０の明るさが変化（減光又は増光）するこ
とがある。
【００１７】 従来の減光回路のもう一つの例として、スイッチＳ１がオンされて、かつスイ
ッチＳ２及びＳ３を同時にオフにすることによって、電力が回路から除かれ、ラ
ンプが消灯する。
【００１８】 図２を参照すると、ＰＷＭ１２０とインバータ１００の出力の時間（ミリ秒）
対電圧の例示的なグラフが示されている。波形２１０及び２２０は、パルス幅変
調減光インバータ１００を用いて生成された。ＰＷＭ１２０は、ランプ１１０を
最大の明るさの８０％に駆動する８０％のデューティーサイクルで動作していた
。フリッカの影響を排除するため、ランプ１１０を、約８０キロヘルツよりも大
きな周波数、例えば、１２０ヘルツで変調するべきである。上側のトレース２１
０はＰＷＭ１２０の出力１２２であり、下側のトレース２２０はランプ１１０の
端子間で計測されたインバータ１００の出力Ｖo である。ランプ１１０を減光す
るにはパルス幅ｗは減少し、ランプ１１０を明るくするには増大する。ランプ１
００の明るさは、ＰＷＭ１２０のデューティーサイクルにほぼ比例する。ランプ
が減光するとランプのインピーダンスが増大するので、その関係はとても低いデ
ューティーサイクル（例えば、５０マイクロ秒は、特定の熱カソード蛍光ランプ
に対するとても低いデューティーサイクルの例である）において変化する。この
現象によって、とても低いデューティーサイクルにおいては減光は加速する。Ｐ
ＷＭ１２０の出力が論理値１であるとき、インバータ１００はアクティブで、ラ
ンプ１１０は光を生成する。ＰＷＭ１２０の出力が論理値０であるとき、インバ
ータ１００はアクティブではなく、したがってランプ１１０は光を生成しない。
しかしながら、下側のトレース２２０からもわかるように、また以下に図４を参
照してより詳しく議論されるように、零ボルト周辺で振動があり、エネルギーが
最終的に消費され（零ボルトに到達する）まで、ランプ１１０によって光は生成
され続ける。
【００１９】 図３を参照すると、ＰＷＭ１２０とインバータ１００の出力の時間（ミリ秒）
対電圧の他の例示的なグラフが示されている。波形３１０及び３２０は、パルス
幅変調減光インバータ１００を用いて生成された。ＰＷＭ１２０は、ランプ１１
０を最大の明るさの３０％に駆動する３０％のデューティーサイクルで動作して
いる。上側のトレース３１０はＰＷＭ１２０の出力であり、下側のトレース３２
０はランプ１１０の端子間から取り出されるインバータの出力である。ＰＷＭ１
２０の出力が論理値１であるとき、インバータ１００はアクティブで、ランプ１
１０は光を生成する。ＰＷＭ１２０の出力が論理値０であるとき、インバータ１
００はアクティブではなく、ランプ１１０は光を生成しない。しかしながら、図
３に示したケースと同様に、下側のトレース２２０は零ボルト周辺で振動があり
、エネルギーが最終的に消費され（零ボルトに到達する）まで、ランプ１１０に
よって光は生成され続ける。
【００２０】 図４を参照すると、インバータ１００の切断特性の時間（マイクロ秒）対電圧
の例示的なグラフが示されている（インバータ１００が切断後に零ボルト周辺で
振動することによる問題を示すためにインバータ出力Ｖo のスケールは拡大され
ている）。図４はインバータ１００の切断特性のより詳しい検討を行っている。
上側のトレース４１０はＰＷＭ１２０の出力、下側のトレース４２０はランプ１
１０の端子間から取り出されるインバータの出力Ｖo である。スイッチＳ１を開
放（オフ）することによってインバータ１００から電源を切り離すと、出力電圧
Ｖo は、図４からわかるように、すぐには零ボルトに落ちず；最終的に零ボルト
となるまでの期間、出力電圧Ｖo は振動する。この振動は、インバータ１００内
のリアクタンス要素がエネルギーを蓄積するという事実によるものであり、これ
らのリアクタンス要素は、電力が遮断された後、短時間でランプ１１０内に放出
される。この蓄積されたエネルギーがリアクタンス要素（例えばインダクタＬ２
）から排出されるまで、ランプ１１０は光を生成（エネルギーを放出）しつづけ
る。これは夜間のように、とても低い明るさを要するときには問題となる。とて
も低い明るさにおいて、例えばインバータ出力Ｖo においてほんの１サイクル又
は半サイクルが望まれるとき、インバータ１００に蓄積されたエネルギーは ランプ１１０に供給される電力の高いパーセンテージとなる。図４に例示したよ
うなインバータ１００の切断特性は、減光比をおよそ１０００：１に制限してし
まう。
【００２１】 図５を参照すると、本発明の実施形態５００の簡単化された概略図が示されて
いる。図１に示された部品に関する上記議論は図５に示された部品に関して適用
される。当業者は、本発明と一体となり、蓄積されたエネルギーをグランドに導
く目的を達成する多くの変形が存在することを認識するであろう。図５に示され
た実施形態５００において、スイッチＳ４が図１のインバータ１００に追加され
、インバータのリアクタンス要素に蓄積されたエネルギーを放電することによっ
て、増大された減光比を得ている。ＰＷＭ１２０は、スイッチＳ１を変調する出
力１２２を供給する一方、スイッチＳ４を変調するために出力１２４を供給する
。ＰＷＭ１２０は固定又は可変の周波数で動作する。ＰＷＭ１２０はまた、ＬＣ
Ｄ（図示せず）に流れるビデオ（画像）信号と同期していても良い。スイッチＳ
４のオン／オフの状態はスイッチ１の状態と反対となる。すなわち、スイッチＳ
１が開放のときスイッチＳ４は閉じており、逆の場合も同様である。反対に、ス
イッチＳ４が閉じている。ランプ１１０に電力供給するために（スイッチＳ１を
閉じることによって）電力がインバータ５００に供給されるときは、スイッチＳ
４は開放される。反対に、スイッチＳ１を開放することによって電力がインバー
タ５００から切り離されると、スイッチＳ４は閉じられる。上述のように、スイ
ッチＳ２及びＳ３はオンとオフの間を交互するので、スイッチＳ４が閉じている
ときには、スイッチＳ２又はＳ３の何れかは、閉じたままである。スイッチＳ２
又はＳ３のいずれかを閉じることに関連してスイッチＳ４を閉じることは、キャ
パシタＣ１とトランス１４０の一次巻き線１４２を短絡し、蓄積されたエネルギ
ーをグランドに流す。また、スイッチＳ４を閉じると、インダクタＬ１を流れる
電流をグランドに流す。したがって、（図３−図４で説明したように）ランプ１
１０内で光を生成する代わりに、インバータ５００のリアクタンス要素によって
蓄積されたエネルギーは、スイッチＳ４によって危害を加えることなくグランド
へ放出される。結果として、ランプ１１０の端子間電圧は、もしインバータ１０
０（図６及び図７）を用いれば、はるかに速く零ボルトに減少する。本発明のイ
ンバータ５００は、インバータ１００の減光能力に関する１０の改善となり、イ
ンバータ５００に対し１０，０００：１の減光比を示す。
【００２２】 当業者によって認識されるように、スイッチＳ４はインバータ５００のいくつ
かの場所に取り付けることができる；図５に示すようなスイッチＳ４の位置は、
本発明を導入する便宜のためであり、制限のためではない。例えば、図５に示さ
れたスイッチＳ４の位置に代えて、スイッチＳ４は、トランス１４０の一次巻き
線１４２若しくは二次巻き線１４４のいずれか、又はランプ１１０の端子間に交
差して接続される。もし、スイッチＳ４が二次巻き線１４４又はランプ１１０か
らのエネルギーを放出するように配置されるならば、トランスの二次側の高電圧
に対応したスイッチが必要となるであろう。スイッチＳ２とＳ３の双方を同時に
切り換えることにより、同様の結果、すなわち付加的なスイッチＳ４を加えるこ
となく、エネルギーを無害に放出することを達成することができる。スイッチＳ
２とＳ３を同時に切り換えることによって、リアクタンス要素は接地されて放電
することができる。伝統的には、当業者は、本発明とは異なり、（上述のように
）スイッチＳ２とＳ３の両方を同時に開放し、ランプ１１０から電力を切り離す
であろう。本発明は、この点において従来の慣行と異なる；従来のアプリケーシ
ョンではスイッチＳ２及びＳ３を同時に開放してインバータをオフ状態にし、ラ
ンプ１１０を減光する。 〔詳細な説明〕
【００２３】 インバータ５００として実装できる多くの変形例がある。それらにはスイッチ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の箇所にバイポーラ・トランジスタや電界効果トランジスタを
使用したものを含む。もちろん、それらに限定されるものではない。適用例によ
っては連続光源が望ましいなら、スイッチＳ１を省略することができる（又は常
に閉じておく）。インダクタＬ２の箇所にキャパシタを用いることもできる。イ
ンバータ１００に示されるリアクタンスを有する要素の共振周波数にスイッチＳ
２、Ｓ３を同期させるために用いる多くの変形例がある。共振周波数でトランジ
スタをオン・オフさせるためにトランス１４０からのフィードバック巻線を用い
ることもできる。トランスのセンタータップのような特定のノードで電圧をモニ
タすることによって、回路の共振周波数を検出するためにアナログ比較器回路を
用いることができる。本発明は、冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプのいずれ
にも適用できる。熱陰極ランプの場合は、当業者には理解できるように、ランプ
フィラメントを駆動するための追加の回路が要求される。さらに、ネオンランプ
などの他のタイプのランプを本発明で減光させることができる。当業者は、本発
明の原理を離れずに他の変形例を採用することができる。
【００２４】 図６に、図５に示されるインバータ５００のターンオフ特性のグラフが示され
ている。図６を図３，４と比較すると分かるように、図５に示される実施形態は
ゼロボルト付近での発振が極めて少ない。電力がインバータ５００から除かれる
図６の波形６２０にみられるように直ちに（例えば５０マイクロ秒）ゼロボルト
に落ちる。リアクタンスを持つ要素（リアクタンス要素）は電力を除去したあと
短い時間ランプ１１０へ放電するエネルギーを蓄積するが、本実施形態５００は
Ｖ0 を完全なターンオフを表しているゼロボルトに減少させるのに必要な時間を
極めて短縮することができる。これは蛍光ランプ用の減光装置の極めて望ましい
特徴であり、本発明まで実現できなかった。多数の減光回路がそれを試みようと
したが、実現できなかった。
【００２５】 ランプ１１０で照明するためには、少なくとも１期間インバータ６００に電力
を、すなわち、ランプにアークを生じさせるためにランプパラメータに応じた十
分なアーク電圧を加えなければならないということを注意すべきである。例えば
、あるランプは動作するのに４０ボルトが必要であり、他のランプは約２００ボ
ルト必要である。図７に、本発明に従った、ランプに加える短期間パルスと対応
する図５のインバータ５００のターンオフ特性のグラフが、電圧対時間（マイク
ロ秒）で示されている。図７の例は、ＰＷＭ１２０の出力が３０μ秒の間論理１
であり、インバータ５００がランプ１１０を発光させるように動作することを示
す波形７１０を示している。ＰＷＭ１２０の出力が論理０になると、インバータ
５００が働かず、ランプは光を生成しない。下側のトレース７２０から分かるよ
うに、ランプはマイクロ秒以内でほとんど完全にオフになる。図８は、ランプへ
短時間パルスを加え、それに対応する図１のインバータ１００のターンオフ特性
を電圧対時間（マイクロ秒）として示したグラフである。図８はインバータ１０
０のターンオン・オフ特性を表している。図８の波形８１０と８２０からわかる
ように、インバータ５００に加えられたのと同じ電圧をインバータ１００に加え
ると重要な差がみられる。波形８２０は、ランプ１１０が電力を除去（８１０に
おける論理０）した後かなりの間なお光を生成するということを示している。す
なわち、同じデューティサイクルでインバータ５００によって加えられた電力に
よる光はインバータ１００によるよりも少ない。
【００２６】 この非限定的な開示の中で論じられた特定の値や構成は変化させることができ
る。これＲは本発明の実施形態を単に説明するために引用したもので、本発明の
範囲を限定しようとするものではない。本発明の他の変形又は変更は当業者には
明らかであり、かつそのような変形や変更がカバーする内容は添付する請求の範
囲内である。例えば、リアクタンスを持つ要素に蓄積されたエネルギーを放電す
るスイッチング手段は電流供給インバータではなく電圧供給インバータとして用
いることもできる。上述した特定の値や構成は変更することができ、本発明の特
定の実施形態を説明するために単に引用しただけであり、かつ発明の範囲を限定
しようとするものではない。原理に従う限り、すなわち、減光回路のリアクタン
スを持つ要素に蓄積されたエネルギーを害を与えずに消散させるランプ減光装置
及び方法に従う限り、本発明の使用に際して、異なった特性を持つ要素を含むこ
とができるということを意図するものである。本発明の範囲は添付された請求の
範囲によって限定されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 周知の電流供給共鳴インバータ１００の簡単化した回路図である
（従来技術）。
【図２】 パルス幅モジュレータと８０％のデュティ比で動作しているイン
バータ１００の出力の電圧対時間（ミリ秒）のグラフである（従来技術）。
【図３】 パルス幅モジュレータと３０％のデュティ比で動作しているイン
バータ１００の出力の電圧対時間（ミリ秒）のグラフである（従来技術）。
【図４】 図１のインバータ１００ターンオフ特性の、電圧対時間（ミリ秒
）グラフである。
【図５】 本発明による電流供給共鳴インバータ５００の簡単化した回路図
である。
【図６】 本発明による図５のインバータ５００ターンオフ特性の、電圧対
時間（マイクロ秒）グラフである。
【図７】 ランプに加えられる短期間パルスのグラフと対応する図５のイン
バータ５００のターンオフ特性の電圧対時間（マイクロ秒）のグラフである。
【図８】 ランプに加えられる短期間パルスのグラフと対応する図１のイン
バータ１００のターンオフ特性の電圧対時間（マイクロ秒）のグラフである。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つのランプの明るさを減少させる装置において
    、 直流電力を供給する、接地された電源と、 電源に接続され、ランプを駆動するインバータとを備え、そのインバータが、 直流電源から交流電力を生成する第１スイッチング手段、 第１スイッチング手段に接続され、ランプにアーク電圧を与え、維持させる
    電力変換手段、 電力変換手段に接続され、ランプへの交流電力を制御し、ゼロボルトとアー
    クボルトとの間で変化させる変調手段と、 電力変換手段に接続され、電源から供給されるエネルギーを蓄積するリアク
    タンスを持つ複数の要素、 リアクタンスを持つ複数の要素に接続され、ランプをオンとオフとに切り換
    え、ランプがオフ状態に切り換えられたときに、リアクタンスを持つ複数の要素
    に蓄積されたエネルギーを接地へ放電させるインバータの位置に配置される第２
    スイッチング手段 を備えていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 複数の要素が、ランプと電力変換手段とに接続され、ランプ
    への交流電力を制御する第１リアクタンス要素を含む請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 複数の要素が、ランプと電力変換手段とに接続され、電源に
    よって供給される直流電力を制御する第２リアクタンス要素を含む請求項１記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 電源とインバータとに接続され、直流電力をインバータに供
    給したり、供給を止めたりする第３スイッチング手段をさらに有する請求項１記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 変調手段がランプへの交流電力をゼロとするのに十分な時間
    ランプへの交流電力を減少させる請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 変調手段が、第３スイッチング手段に接続され、周期的に直
    流電力を変調する用に所定の周波数で周期的にパルスを生成するパルス幅モジュ
    レータであって、パルスが電源によって供給される直流電力の大きさによって制
    御される幅を有する請求項３記載の装置。
  7. 【請求項７】 ランプがパルスの幅における減少に応じて減光され、かつパ
    ルスの幅における増加に応じて明るくなる請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 変調手段が第３スイッチング手段を変調している間に第２ス
    イッチング手段を変調する請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 変調手段が第２スイッチング手段と第３スイッチング手段を
    二つの異なった状態の間で交互に変調させる請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 電力変換手段が、センタータップを備えた一次巻線を有し
    、電源からそのセンタータップへ直流電流が供給されるトランスである請求項１
    記載の装置。
  11. 【請求項１１】 第２スイッチング手段がトランスの一次巻線間に交流電力
    を生成させる請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 インバータが明るさの減光率を１０，０００：１とする請
    求項１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 少なくとも一つのランプの明るさを減少させる装置におい
    て、 直流電力を供給する、接地された電源と、 電源に接続され、ランプを駆動するインバータとを備え、そのインバータが、 直流電力から交流電力を生成し、かつランプをオン状態とオフ状態に切り換
    えるスイッチング手段、 スイッチング手段に接続され、ランプにアーク電圧を与え、維持させる電力
    変換手段、 電力変換手段に接続され、ランプへの交流電力を制御し、ゼロボルトとアー
    クボルトとの間で変化させる変調手段と、 電力変換手段に接続され、電源から供給されるエネルギーを蓄積するリアク
    タンスを持つ複数の要素を有し、 スイッチング手段が複数のリアクタンスを持つ要素に蓄積されたエネルギーをラ
    ンプがオフに切り換えられたときに放電するインバータとして構成されたことを
    特徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 インバータが明るさの減光率を１０，０００：１にする請
    求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 少なくとも一つのランプの明るさを減光させる方法におい
    て、 直流電力を供給する、接地されている電源を用い、 電源から供給されるエネルギーを蓄積するリアクタンスを持つ複数の要素を含
    むインバータがランプを駆動し、そのインバータが、 直流電力を交流電力に変換し、 ランプ間にアーク電圧を維持させ、 交流電力を制御し、ランプ間の交流電力をゼロとアーク電圧との間で変化さ
    せるように交流電力を変調し、 オフ状態に切り換えられたときにリアクタンスを持つ複数の要素に蓄積され
    たエネルギーを接地に放電するようにインバータの中に配置されたスイッチング
    手段を用いてランプをオン状態とオフ状態に切り換えることを特徴とする方法。
  16. 【請求項１６】 交流電力を変調するとき、ランプ間の電圧をゼロに等しく
    させるのに十分な時間ランプへの交流電力を減少させる請求項１５記載の方法。
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