JP2005203338A

JP2005203338A - 連続駆動照明ユニットにより形成される照明装置

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Publication number: JP2005203338A
Application number: JP2004298558A
Authority: JP
Inventors: Su Chen-Chia; スチェン−チア; Shian-Nan Lin; リンシアン−ナン; Ri I-Sun; リイ−スン; Chan Ten-Kan; チャンテン−カン
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2005-07-28
Also published as: KR100664001B1; TWI254270B; TW200523860A; US7675241B2; KR20050075274A; US20050156542A1

Abstract

【課題】連続駆動照明ユニットにより形成される照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、照明モジュールと、フィードバック制御回路と、ＤＣ−ＡＣ回路とを有する。照明モジュールは、第１及び第２照明ユニットと、第１、第２及び第３変換器とを有する。第１変換器の第１ポートの第１端部は第１照明ユニットに接続され、第１変換器の第１ポートの第２端部は第２照明ユニットに接続される。第２変換器は、第１照明ユニットの正の高電圧端部に接続され、第３変換器は第２照明ユニットの負の高電圧端部に接続される。ＤＣ−ＡＣ回路はＤＣ電力を受信して、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、ＡＣ電力を照明モジュールに入力する。フィードバック制御回路は、照明モジュールを貫流する電流を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は照明装置に関し、詳細には、連続駆動照明ユニットにより形成される照明装置に関する。

ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の品質が改善され、コストが削減されると、ＬＣＤはディスプレイデバイス業界で、より一般的になる。ＬＣＤデバイスは、ノートブックコンピュータやその他のコンピュータシステムに使用されるようになって、コンピュータディスプレイにおいて著しく進歩し、従来のＶＧＡ（ビデオグラフィックスアレイ）標準からＸＧＡ（拡張グラフィックスアレイ）標準に進化した。今日では、ディスプレイ品質がＣＲＴ（ブラウン管）の品質より優れているＬＣＤデバイスが、従来のＣＲＴデバイスに取って代わろうとしている。

ＬＣＤデバイスは、独立して発光機能を果たすことはできないため、バックライト源に頼る必要があり、バックライト源及び関連要素は、直視型ＬＣＤデバイスには不可欠である。バックライト源の性能は、ＬＣＤデバイスのディスプレイ品質に著しく影響する。さらに、バックライト源は、ＬＣＤデバイスのコスト及び電力消費量に大きく影響する。

ＬＣＤの先行技術のバックライト源は、数個のランプにより実施される。したがって、これらのランプを駆動する方法または装置は、重要な技術である。図１を参照する。図１は、先行技術の照明装置を示す。照明装置８は、Ｎ個のランプ１０及び２Ｎ個の変換器１２及び１４を備える。２Ｎ個の変換器１２及び１４は、各ランプ１０の両端が変換器１２及び１４に接続されるようにＮ個のランプ１０に接続される。ランプ１０を一例として取り上げると、ランプ１０の一方の端部は変換器１２に接続され、他方の端部は変換器１４に接続される。一般的に述べるなら、ランプ１０は、高電圧により駆動され、この高電圧は、電源電圧よりはるかに高い。したがって、電源電圧がランプ１０に印加されると、電圧は、より高い値にブーストされる。ランプ１０の両端に接続された変換器１２及び１４は、電圧をブーストするために使用される。１個のランプ１０は２個の変換器１２及び１４を必要とするため、Ｎ個のランプ１０は２Ｎ個の変換器１２及び１４を必要とする。

図１に示す先行技術の照明装置は、大型ＬＣＤ用の多数のランプを必要とし、その結果、システムに多数の変換器が必要になる。したがって、図１に示す大型のバックライトモジュールを備えるディスプレイシステムは、製造コストを増加させて不都合である。

図２を参照する。図２は、もう１つの先行技術の照明装置１８を示す。照明装置１８はＮ個のランプ２０及びＮ個の変換器２２を備える。図２に示すように、各ランプ２０は変換器２２により制御される。ランプ２０の正の高電圧端部及び負の高電圧端部は、変換器により提供されるブーストされた高電圧がランプ２０に印加されるように、それぞれ変換器２２に接続される。第２の先行技術の例では、Ｎ個のランプ２０はＮ個の変換器２２のみを必要とするため、図１に示す第１の先行技術の例における欠点を回避し、製造コストは比較的安価になる。

照明装置１８では、Ｎ個のランプ２０の電流を制御するフィードバック制御回路が存在する場合、照明装置１８はより安定する。フィードバック制御機構は、（１）通常、ランプの輝度は調節する必要があり、ランプの電流に関連付けられる。フィードバック制御機構は、フィードバック信号に応じてランプの電流を微細に増加または微細に減少させて、適切な輝度にすることができる、（２）フィードバック制御機構は回路を安定させる、といった様々な目的を果たす。電流に多少の歪がある場合、ランプの輝度は、フィードバックがなければ不安定になる。しかし、図２の状況では、変換器の両方の高電圧ポートは、ランプ２０に接続され、これは、図１の状況、つまり、１個の高電圧ポートが接地接続される図１の変換器１２及び１４の場合とは異なり、その結果、照明装置にフィードバック制御機構を直接設けることはできない。したがって、第２の先行技術の例は、照明システムを安定させる機能を有し、明るさを正確に調節することができない。

第１の先行技術の例では、多数の変換器が製造コストを増加させる。第２の先行技術の例では、照明装置にフィードバック制御機構を設けることができないため、ランプを制御することが難しい。ＬＣＤ技術の改善に関しては、ＬＣＤのコスト及び品質は重要な問題である。しかし、先行技術はこれらの２つの必要性を満たすことはできない。

したがって、請求された本発明の目的は、照明装置内の放電ランプを連続的に駆動する方法を提供して、上記の問題を解決することである。

特許請求の範囲に記載された本発明によると、連続的に駆動される複数の照明ユニットにより形成される照明装置は、照明モジュールを備える。照明モジュールは、第１照明ユニット及び第２照明ユニットを含む２個の照明ユニットと、第１変換器及び第２変換器を含む２個の変換器とを備える。第１変換器の第１ポートの第１端部は、第１照明ユニットの第１端部に接続され、第２変換器の第１ポートの第１端部は、第１照明ユニットの第２端部に接続され、第２変換器の第１ポートの第２端部は、第２照明ユニットの第１端部に接続される。

本発明の上記及びその他の目的は、当業者にとっては、様々な図形及び図面に示されている好ましい実施態様に関する以下の詳細な説明を読むと、確実に明白になるであろう。

図３を参照する。図３は、本発明による照明装置の第１実施態様を示す。照明装置は、Ｎ個の照明ユニット３２、３４及び３６と、Ｎ＋１個の変換器３５、３７及び３９とを備える。すべての変換器３５、３７及び３９は、２個のポート、つまり１個の入力ポート及び１個の出力ポートを有する。各ポートは、電圧信号を受信または出力する２個の端部を有する。入力ポートが低電圧のＡＣ電力を受信すると、出力ポートは低電圧のＡＣ電力を高電圧のＡＣ電力に変換する。逆に、入力ポートが高電圧のＡＣ電力を受信すると、出力ポートは高電圧のＡＣ電力を低電圧のＡＣ電力に変換する。本発明の照明ユニットは、放電ランプなどの様々な照明要素により実施することができる。図３では、Ｎ個の照明ユニット３２、３４及び３６は、Ｎ＋１個の変換器３５、３７及び３９に直列接続され、各照明ユニットの正の高電圧端部及び負の高電圧端部は、それぞれ変換器３５、３７及び３９に接続される。各々２個の照明ユニット３２、３４及び３６は１個の変換器を共用する。本発明を詳細に説明すると、照明ユニット３２の正の高電圧端部は最初の変換器３５に接続され、照明ユニット３２の負の高電圧端部は変換器３７に接続される。特に、照明ユニット３２の負の高電圧端部は、変換器３７の高電圧ポートの一方の端部に接続され、照明ユニット３４の負の高電圧端部は変換器３７の高電圧ポートの他方の端部に接続される。つまり、照明ユニット３２及び照明ユニット３４は変換器３７を共用し、変換器３７に直列接続される。

上記のとおり、最初の変換器３５の高電圧ポートの一方の端部は、照明ユニット３２の正の高電圧端部に接続され、最初の変換器３５の高電圧ポートの他方の端部は接地接続される。同様に、最後の変換器３９の高電圧ポートの一方の端部は照明ユニット３６の正の高電圧端部に接続され、最後の変換器３９の高電圧ポートの他方の端部は接地接続される。照明ユニット３２は照明装置の最初の照明ユニットであり、照明ユニット３６は最後の照明ユニットである。第１実施態様では、最初の変換器３５の高電圧ポートの一方の端部及び最後の変換器３９の高電圧ポートの一方の端部は、共に接地接続される。したがって、両方の変換器は、一方の端部が高電圧ポートの接地端部に接続される。こうして、最初の変換器３５または最後の変換器３９をフィードバック制御回路に取り付けることができる。つまり、照明ユニットを通過する電流は、フィードバック回路によりサンプリングして、その結果、照明ユニット３２及び３６に対するフィードバック制御を実行することができる。Ｎ個の照明ユニットを備える照明装置では、照明ユニットを駆動するためにＮ＋１個の変換器のみが必要である。フィードバック回路は、フィードバック制御をより正確にして安定させるために追加される。本発明は、低コスト及び高品質という２つの利点を達成する。フィードバックシステムの詳細は、図４に記載する。

図４を参照する。図４は、照明装置５０を示す。照明装置５０は、ＤＣ−ＡＣ回路５２と、フィードバック制御回路５８と、照明モジュール５１とを備える。照明モジュール５１は、変換器５４及び照明ユニット５６を備える。ＤＣ−ＡＣ回路５２は、入力ＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。ＤＣ−ＡＣ回路５２が行なうＤＣ−ＡＣ変換は、たとえば、スイッチがオンの時に電流を伝達して、高電圧を出力することができる方法で行なうことができる。スイッチがオフの時、電流は伝達されず、低電圧を出力する。したがって、周期的にオン及びオフになるスイッチに供給されるＤＣ電力は、周期的なパルスに変換される。周期パルスは、ＤＣ−ＡＣ回路５２の出力ＡＣ電力である。ＤＣ電力をＡＣ電力に変換する方法は、パルス幅変調（ＰＷＭ）に関連して十分に公知の技術である。ＤＣ−ＡＣ回路５２の出力ＡＣ電力は、照明モジュール５１の変換器５４内に入力され、変換器５４によりブーストされた後に照明ユニット５６に提供される。変換器５４と照明ユニット５６との接続を図４に示す。フィードバック制御を実施するには、フィードバック制御回路５８により照明ユニットの電流をサンプリングする。フィードバック制御回路５８は、照明モジュール５１のフィードバック制御回路に接続された照明ユニットの電流を受信して、ＤＣ−ＡＣ回路５２に送信される制御信号を出力する。ＤＣ−ＡＣ回路５２は、制御信号に従って出力ＡＣ電力のタイプを変化させる。この場合、出力ＡＣ電力のタイプは、ＡＣ電力の期間、大きさなどを意味する。変換器５４のブーストされたＡＣ電力は、照明ユニットの輝度に影響する。したがって、１個の照明ユニットの輝度を変更する必要がある場合、当該照明ユニットを貫流する電流を調節しなければならない。ＤＣ−ＡＣ回路５２、照明モジュール５１及びフィードバック制御回路５８は、照明ユニットを貫流する電流を感知して調節することにより、照明ユニットの輝度を制御するためのフィードバックループを形成する。

図５を参照する。図５は、本発明による照明装置の第２実施態様を示す。図５の照明装置は、Ｎ個の照明ユニットと、Ｎ−１個の電流平衡制御回路と、Ｎ＋１個の変換器とを備える（Ｎは、１より大きい整数である）。図５は、照明ユニット６２、６４、６６と、変換器６５、６７、６９と、電流平衡制御回路７０とを示す。図５のすべての変換器及び照明ユニットは、図３に示す変換器及び照明ユニットと同じだが、図５の変換器は別様に配置される。図５のＮ個の照明ユニットは、Ｎ−１個の電流平衡制御回路の各々が２個の照明ユニットとの接続部を有するように、Ｎ−１個の電流平衡制御回路により直列接続される。さらに、各電流平衡制御回路は変換器に接続される。たとえば、照明ユニット６２の負の高電圧端部、及び照明ユニット６４の正の高電圧端部は電流平衡制御回路７０に接続される。さらに、電流平衡制御回路７０は、変換器６７の高電圧ポートの一方の端部にも接続される。変換器６７の高電圧ポートの他方の端部は接地接続される。電流平衡制御回路は、電流平衡制御回路に接続された２個の照明ユニットを貫流する電流を平衡化するために使用される。通常の場合では、２個の直列接続照明ユニットを貫流する電流は平衡化するべきだが、現実の態様によっては、電流は２個の直列照明ユニットで異なり、その結果、２個の照明ユニットの輝度及び明るさが異なる。したがって、電流平衡制御回路は、２個の直列接続照明ユニットを貫流する電流を平衡化させる。

図５では、変換器６５の高電圧ポートの一方の端部は、照明ユニット６２の正の高電圧端部に接続され、変換器６５の高電圧ポートの他方の端部は接地接続される。同様に、変換器６９の高電圧ポートの一方の端部は、照明ユニット６６の負の高電圧端部に接続され、変換器６９の高電圧ポートの他方の端部は接地接続される。照明ユニット６２は照明装置の最初の照明ユニットであり、照明ユニット６６は照明装置の最後の照明ユニットである。第２の実施態様では、変換器６５〜６９の各高電圧ポートの一方の端部は接地接続される。したがって、各変換器は、フィードバック制御機構の実施を促進することができる。図４に示すフィードバック制御回路と同様、このフィードバック制御回路は、変換器の電流を感知し（変換器の電流は、ランプの電流の一定の割合を有する）、フィードバック制御信号を出力する。したがって、Ｎ個の照明ユニットを有する照明装置の場合、照明ユニットの制御を実施するのにＮ＋１個の変換器のみが必要であり、各々の変換器はフィードバックシステムに含むことができる。

先行技術では、照明装置は多数の変換器を有するため、製造コストが増加する。先行技術による照明装置を実施するための別法による方法は、変換器の数を実質的に減少させるが、フィードバック制御機構を照明システム内に含むことができないため、照明ユニットを貫流する電流の制御及び平衡化が困難になる。本発明は、各々の照明ユニットを直列接続して変換器の数を減少させ、フィードバック制御回路を照明装置内に適用する方法を使用する。したがって、照明装置のハードウェア要素の量は、ＬＣＤのサイズが大きい場合、先行技術の場合に比べて少ない。各ランプ内を流れる電流、及び各ランプの輝度は、電流平衡化制御回路により平衡化される。本発明の照明装置は、先行技術では達成できない低コスト及び高品質という利点を有する。

当業者は、本発明の教示を維持しつつ、このデバイスの多くの変更及び変形が可能であることが容易に分かるであろう。したがって、上記の開示事項は、添付の特許請求の境界及び範囲によってのみ制限されると解釈するべきである。

先行技術の照明装置を示す。もう１つの先行技術の照明装置を示す。本発明による照明装置の第１実施態様を示す。照明装置のブロック図を示す。本発明による照明装置の第２実施態様を示す。

符号の説明

８照明装置
１０ランプ
１２変換器
１４変換器
１８照明装置
２０ランプ
２２変換器
３２照明ユニット
３４照明ユニット
３５変換器
３６照明ユニット
３７変換器
３９変換器
５０照明装置
５１照明モジュール
５２ＤＣ−ＡＣ回路
５４変換器
５６照明ユニット
５８フィードバック制御回路
６２照明ユニット
６４照明ユニット
６５変換器
６６照明ユニット
６７変換器
６９変換器
７０電流平衡制御回路

Claims

複数の直列駆動照明ユニットにより形成される照明装置であって、
照明モジュールを備え、前記照明モジュールが、
少なくとも２個の照明ユニットと、
少なくとも２個の変換器と、
を備え、
前記少なくとも２個の変換器は、一方の変換器の第１ポートの第１端部が、前記少なくとも２個の照明ユニットの一方の照明ユニットの第１端部に接続され、前記少なくとも２個の変換器の他方の変換器の第１ポートの第１端部が、前記少なくとも２個の照明ユニットの前記一方の照明ユニットの第２端部に接続され、前記少なくとも２個の変換器の前記他方の変換器の第１ポートの第２端部が、前記少なくとも２個の照明ユニットの他方の照明ユニットの第１端部に接続される照明装置。
前記少なくとも２個の変換器の最初の変換器の第１ポートの第２端部が接地接続される請求項１に記載の照明装置。
前記少なくとも２個の変換器の最後の変換器の第１ポートの第２端部が接地接続される請求項１に記載の照明装置。
前記照明モジュールの出力電流に応じて制御信号を出力するために、当該照明モジュールに接続されたフィードバック制御回路をさらに備える請求項１に記載の照明装置。
前記フィードバック制御回路が、前記照明モジュールの最後の照明ユニットに接続された変換器の第１ポートの第２端部に接続され、前記照明モジュールの最後の照明ユニットを貫流する電流に応じて制御信号を出力する請求項４に記載の照明装置。
前記フィードバック制御回路が、前記照明モジュールの最初の照明ユニットに接続された変換器の第１ポートの第２端部に接続される請求項４に記載の照明装置。
前記照明モジュール及び前記フィードバック制御回路に接続され、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換して、当該フィードバック制御回路が出力する制御信号に応じてＡＣ電力を調節するＤＣ−ＡＣ回路をさらに備える請求項４に記載の照明装置。
前記照明モジュールの各照明ユニットが放電ランプである請求項１に記載の照明装置。
複数の直列駆動照明ユニットにより形成される照明装置であって、
照明モジュールを備え、前記照明モジュールが、
少なくとも２個の照明ユニットと、
少なくとも１個の電流平衡制御回路と、
少なくとも２個の変換器と、
を備え、
当該電流平衡制御回路は、前記少なくとも２個の照明ユニットの一方の照明ユニットの陽極、及び前記少なくとも２個の照明ユニットの他方の照明ユニットの陰極が、前記少なくとも１個の電流平衡制御回路の一方の電流平衡制御回路に接続されて、前記少なくとも２個の照明ユニットを貫流する電流を平衡化させ、
前記少なくとも２個の変換器は、一方の変換器の第１ポートの第１端部が、前記少なくとも２個の照明ユニットの一方の照明ユニットの第１端部に接続され、前記少なくとも２個の変換器の他方の変換器の第１ポートの第１端部が、前記少なくとも２個の照明ユニットの前記一方の照明ユニットの第２端部に接続され、前記少なくとも２個の変換器の前記他方の変換器の第１ポートの第２端部が、前記少なくとも２個の照明ユニットの他方の照明ユニットの第１端部に接続される照明装置。
前記少なくとも２個の変換器の最初の変換器の第１ポートの第１端部が、前記少なくとも２個の照明ユニットの最初の照明ユニットの陽極に接続され、前記少なくとも２個の変換器の最後の変換器の第１ポートの第１端部が、前記少なくとも２個の照明ユニットの最後の照明ユニットの陰極に接続される請求項９に記載の照明装置。
前記少なくとも２個の変換器の各変換器の第１ポートの第２端部が接地接続される請求項９に照明装置。
前記照明モジュールに接続されたフィードバック制御回路をさらに備え、前記フィードバック制御回路が、当該照明モジュールの出力電流に応じて制御信号を出力する請求項９に記載の照明装置。
前記照明モジュール及び前記フィードバック制御回路に接続され、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換して、フィードバック制御回路が出力する制御信号に応じてＡＣ電力を調節するＤＣ−ＡＣ回路をさらに備える請求項１２に記載の照明装置。
前記照明モジュールの各照明ユニットが放電ランプである請求項９に記載の照明装置。