JP2007220562A - Discharge lamp lighting device, lighting apparatus, backlight device for liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は放電灯点灯装置およびこれを用いた照明器具と液晶表示用バックライト装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device, a lighting fixture using the same, and a backlight device for liquid crystal display.
従来、パソコンや薄型テレビの画像表示装置としてバックライト装置付きの液晶表示装置が広く用いられている。この種の液晶表示装置では、高速動画表示をしようとすると、液晶の応答時間が遅いため、残像による尾引き現象が起きるなど、表示品位の低下が見られる。 2. Description of the Related Art Conventionally, liquid crystal display devices with a backlight device have been widely used as image display devices for personal computers and flat-screen televisions. In this type of liquid crystal display device, when high-speed moving image display is attempted, the response time of the liquid crystal is slow, so that a tailing phenomenon due to an afterimage occurs and display quality is deteriorated.
そこで、特許文献1や特許文献2に開示されているように、液晶表示部の背面に複数の発光領域を有する発光部を配置し、各発光領域の発光強度を上げるタイミングを垂直同期信号に同期させ、液晶表示部の画素にデータが書き込まれた後、液晶が応答した頃に発光強度を上げるように制御することにより、液晶の光学応答の途中経過を目立たなくすることで、尾引き現象などの表示品位の低下を防止する技術が知られている。
Therefore, as disclosed in
図16は従来の液晶表示装置の概略構成を示している。液晶パネル10は走査線を駆動するゲートドライバ11と信号線を駆動するソースドライバ12を備え、液晶パネル制御回路13により映像信号の輝度情報を各画素に書き込まれる。液晶パネル10の背面には複数本の放電灯14が略等間隔に並設されており、各放電灯14は対応するインバータ15の出力により点灯する。インバータ制御回路16は垂直同期信号に同期して各放電灯14を順次点灯(あるいは順次調光)するようにインバータ15の出力を制御している。
FIG. 16 shows a schematic configuration of a conventional liquid crystal display device. The
特許文献1または2ではインバータの具体的な構成を開示していないが、ランプ1本に対して1つのインバータを使用している。インバータとしては、周知のフルブリッジ回路(図17(a))もしくはハーフブリッジ回路(図17(b))を用いることができる。
図17(a)のフルブリッジ回路では、スイッチング素子Q1とQ4がオン、スイッチング素子Q2とQ3がオフする動作と、スイッチング素子Q1とQ4がオフ、スイッチング素子Q2とQ3がオンする動作とが高周波で交番することにより、インダクタL1とコンデンサC1の共振回路を介して放電灯La1を高周波点灯させるものである。 In the full bridge circuit of FIG. 17A, switching elements Q1 and Q4 are on, switching elements Q2 and Q3 are off, switching elements Q1 and Q4 are off, and switching elements Q2 and Q3 are on. Is used to turn on the discharge lamp La1 at high frequency via the resonance circuit of the inductor L1 and the capacitor C1.
図17(b)のハーフブリッジ回路では、スイッチング素子Q1,Q2が高周波で交互にオン・オフすることで、直流カットコンデンサCcを介してインダクタL1とコンデンサC1の共振回路に高周波電圧を供給し、共振作用により放電灯La1を高周波点灯させるものである。
図16の従来例の場合、各放電灯ごとに個別に設けた複数のインバータの出力により放電灯を順次点灯(あるいは順次調光)させることで、液晶表示装置の尾引き現象を抑制しているが、ランプ1本に対して1つのインバータを使用しているため、装置の大型化やコストアップの原因になる。 In the case of the conventional example of FIG. 16, the tailing phenomenon of the liquid crystal display device is suppressed by sequentially lighting (or sequentially dimming) the discharge lamps by the outputs of a plurality of inverters individually provided for each discharge lamp. However, since one inverter is used for one lamp, it causes an increase in size and cost of the apparatus.
また、インバータとして用いられる回路例として、図17(a)のフルブリッジ回路を用いた場合、スイッチング素子がランプの本数の4倍必要であり、また、スイッチング素子の駆動回路もランプ本数の4倍必要なため、コストアップの原因となる。図17(b)のハーフブリッジ回路を用いた場合、スイッチング素子、駆動回路の総数は、図17(a)のフルブリッジ回路を用いる場合に比べて半分になるものの、負荷回路の両端に印加される電圧が直流電源Vdcの約半分となってしまうため、電源の利用効率が悪い。さらに、直流カットコンデンサCcが必要であり、部品点数が多く、小型化が困難でコスト高になるという欠点があった。 As an example of a circuit used as an inverter, when the full bridge circuit of FIG. 17A is used, the switching element needs to be four times as many as the number of lamps, and the switching element driving circuit is also four times as many as the number of lamps. This is necessary and causes an increase in cost. When the half-bridge circuit of FIG. 17B is used, the total number of switching elements and drive circuits is halved compared to the case of using the full-bridge circuit of FIG. 17A, but is applied to both ends of the load circuit. Since the voltage to be supplied is about half that of the DC power supply Vdc, the power supply utilization efficiency is poor. Further, the DC cut capacitor Cc is required, and there are disadvantages that the number of parts is large, miniaturization is difficult, and the cost is high.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少ない回路部品で複数の放電灯を順次点灯あるいは順次調光させることが可能な放電灯点灯装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of sequentially lighting or dimming a plurality of discharge lamps with a small number of circuit components. There is to do.
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図1に示すように、放電灯が接続される負荷回路A1,A2,A3,A4を複数個直列に接続し、各負荷回路A1,A2,A3,A4の両端を直流電源Vdcの正極にそれぞれ接続する高電位側の複数のスイッチング素子Q1,Q3,Q5,Q7と、各負荷回路A1,A2,A3,A4の両端を直流電源Vdcの負極にそれぞれ接続する低電位側の複数のスイッチング素子Q2,Q4,Q6,Q8と、少なくとも1つの負荷回路に高周波電流が流れるように各スイッチング素子Q1〜Q8を制御する制御回路5とを備えることを特徴とするものである。
In the present invention, in order to solve the above problem, as shown in FIG. 1, a plurality of load circuits A1, A2, A3, A4 to which discharge lamps are connected are connected in series, and each load circuit A1 is connected. , A2, A3, A4, a plurality of switching elements Q1, Q3, Q5, Q7 on the high potential side connecting both ends of the DC power supply Vdc to each other, and both ends of each load circuit A1, A2, A3, A4 connected to the DC power supply A plurality of low-potential-side switching elements Q2, Q4, Q6, and Q8 that are respectively connected to the negative electrode of Vdc, and a
本発明によれば、各放電灯毎に個別にフルブリッジインバータを使用する場合に比べると、約半数のスイッチング素子で複数の放電灯を高周波点灯させることができ、構成を簡単化することで大幅な小型化とコストダウンが可能になる。また、各放電灯毎に個別にハーフブリッジインバータを使用する場合に比べると、放電灯を含む負荷回路への印加電圧を高くすることができるので、直流電源の利用効率が高まり、大容量のコンデンサも不要となる利点がある。 According to the present invention, compared to the case where a full-bridge inverter is used individually for each discharge lamp, a plurality of discharge lamps can be lit at a high frequency with about half of the switching elements. Can be reduced in size and cost. In addition, compared to the case where a half-bridge inverter is used for each discharge lamp, the applied voltage to the load circuit including the discharge lamp can be increased, so that the use efficiency of the DC power source is increased and a large-capacity capacitor is used. There is also an advantage that becomes unnecessary.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の回路図である。本例では、基本的な回路構成(図1、図2)について説明し、この回路構成を用いて、1灯ずつの順次点灯を可能にする制御動作(図3)について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of
まず、図1の回路構成について説明する。直流電源Vdcと並列に、スイッチング素子Q1,Q2の直列回路、スイッチング素子Q3,Q4の直列回路、スイッチング素子Q5,Q6の直列回路、スイッチング素子Q7,Q8の直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1,Q3,Q5,Q7は直流電源Vdcの正極側に接続された高電位側のスイッチング素子、スイッチング素子Q2,Q4,Q6,Q8は直流電源Vdcの負極側に接続された低電位側のスイッチング素子である。直流電源Vdcの正極と負極の間に直列に接続された高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子は同時にはオン制御されない。 First, the circuit configuration of FIG. 1 will be described. In parallel with DC power supply Vdc, a series circuit of switching elements Q1 and Q2, a series circuit of switching elements Q3 and Q4, a series circuit of switching elements Q5 and Q6, and a series circuit of switching elements Q7 and Q8 are connected. Switching elements Q1, Q3, Q5, Q7 are high potential side switching elements connected to the positive side of DC power supply Vdc, and switching elements Q2, Q4, Q6, Q8 are low potential side connected to the negative side of DC power supply Vdc. Switching element. The high-potential side switching element and the low-potential side switching element connected in series between the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply Vdc are not simultaneously controlled to be turned on.
スイッチング素子Q1,Q2の接続点とスイッチング素子Q3,Q4の接続点の間には、放電灯を含む負荷回路A1が接続されている。スイッチング素子Q3,Q4の接続点とスイッチング素子Q5,Q6の接続点の間には、放電灯を含む負荷回路A2が接続されている。スイッチング素子Q5,Q6の接続点とスイッチング素子Q7,Q8の接続点の間には、放電灯を含む負荷回路A3が接続されている。スイッチング素子Q7,Q8の接続点とスイッチング素子Q1,Q2の接続点の間には、放電灯を含む負荷回路A4が接続されている。その結果、負荷回路A1、A2、A3、A4は全体として環状に直列接続されている。 A load circuit A1 including a discharge lamp is connected between the connection point of the switching elements Q1, Q2 and the connection point of the switching elements Q3, Q4. A load circuit A2 including a discharge lamp is connected between the connection point of the switching elements Q3 and Q4 and the connection point of the switching elements Q5 and Q6. A load circuit A3 including a discharge lamp is connected between the connection point of the switching elements Q5 and Q6 and the connection point of the switching elements Q7 and Q8. A load circuit A4 including a discharge lamp is connected between the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the connection point of the switching elements Q1 and Q2. As a result, the load circuits A1, A2, A3, and A4 are connected in series in a ring shape as a whole.
負荷回路A1とA2はスイッチング素子Q3,Q4を共用しており、負荷回路A2とA3はスイッチング素子Q5,Q6を共用しており、負荷回路A3とA4はスイッチング素子Q7,Q8を共用しており、負荷回路A4とA1はスイッチング素子Q1,Q2を共用している。 Load circuits A1 and A2 share switching elements Q3 and Q4, load circuits A2 and A3 share switching elements Q5 and Q6, and load circuits A3 and A4 share switching elements Q7 and Q8. The load circuits A4 and A1 share the switching elements Q1 and Q2.
各々のスイッチング素子Q1〜Q8は、制御回路5からの駆動信号によって高周波でオン・オフ駆動されて、負荷回路A1〜A4内の放電灯に電力を供給するものである。
Each of the switching elements Q1 to Q8 is turned on / off at a high frequency by a drive signal from the
図2は負荷回路A1の構成例を示している。この例では、負荷回路A1は、一対のフィラメント電極を備える熱陰極型の蛍光ランプよりなる放電灯La1と、LC共振回路で構成されている。LC共振回路は、放電灯La1と直列に接続されたインダクタL1と、放電灯La1のフィラメント電極の端子のうちスイッチング回路に接続しない側の端子間に並列接続されたコンデンサC1よりなる。スイッチング回路からLC共振回路に供給される高周波の周波数を制御することにより、放電灯La1の予熱、始動、点灯あるいは調光の各動作が適切に行われることは周知である。他の負荷回路A2、A3、A4についても、図2に示した負荷回路A1と同様の構成を備えているものとする。 FIG. 2 shows a configuration example of the load circuit A1. In this example, the load circuit A1 includes a discharge lamp La1 made of a hot cathode fluorescent lamp having a pair of filament electrodes and an LC resonance circuit. The LC resonance circuit includes an inductor L1 connected in series with the discharge lamp La1 and a capacitor C1 connected in parallel between terminals on the filament electrode of the discharge lamp La1 that are not connected to the switching circuit. It is well known that the preheating, starting, lighting or dimming operations of the discharge lamp La1 are appropriately performed by controlling the high frequency supplied from the switching circuit to the LC resonance circuit. The other load circuits A2, A3, and A4 are assumed to have the same configuration as the load circuit A1 shown in FIG.
図3は、周期がTvである垂直同期信号に対する各々のスイッチング素子Q1〜Q8の駆動信号と、ランプ点灯の状態を示している。横軸は時間である。なお、図中のランプLa1〜La4とは、各々負荷回路A1〜A4に内包されるランプを示している。 FIG. 3 shows the driving signals of the respective switching elements Q1 to Q8 with respect to the vertical synchronizing signal whose cycle is Tv, and the lamp lighting state. The horizontal axis is time. Note that lamps La1 to La4 in the figure indicate lamps included in the load circuits A1 to A4, respectively.
以下、図3に基づいて、本例の詳細な動作について説明する。
t1の期間では、スイッチング素子Q1、Q4がオン、スイッチング素子Q2、Q3がオフする動作と、スイッチング素子Q1、Q4がオフ、スイッチング素子Q2、Q3がオンする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプLa1のみが点灯する。
The detailed operation of this example will be described below with reference to FIG.
In the period of t1, the operation of turning on the switching elements Q1, Q4 and turning off the switching elements Q2, Q3 and the operation of turning off the switching elements Q1, Q4 and turning on the switching elements Q2, Q3 are alternately repeated at a high frequency. Only lights up.
t2の期間では、スイッチング素子Q3、Q6がオフ、スイッチング素子Q4、Q5がオンする動作と、スイッチング素子Q3、Q6がオン、スイッチング素子Q4、Q5がオフする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプLa2のみが点灯する。 In the period of t2, the switching elements Q3 and Q6 are turned off, the switching elements Q4 and Q5 are turned on, and the switching elements Q3 and Q6 are turned on and the switching elements Q4 and Q5 are turned off alternately at a high frequency. Only lights up.
t3の期間では、スイッチング素子Q5、Q8がオン、スイッチング素子Q6、Q7がオフする動作と、スイッチング素子Q5、Q8がオフ、スイッチング素子Q6、Q7がオンする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプLa3のみが点灯する。 During the period t3, the switching elements Q5 and Q8 are turned on, the switching elements Q6 and Q7 are turned off, and the switching elements Q5 and Q8 are turned off and the switching elements Q6 and Q7 are turned on alternately and repeatedly at a high frequency. Only lights up.
t4の期間では、スイッチング素子Q7、Q2がオフ、スイッチング素子Q1、Q8がオンする動作と、スイッチング素子Q7、Q2がオン、スイッチング素子Q1、Q8がオフする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプLa4のみが点灯する。 During the period of t4, the switching elements Q7 and Q2 are turned off, the switching elements Q1 and Q8 are turned on, and the switching elements Q7 and Q2 are turned on and the switching elements Q1 and Q8 are turned off alternately at a high frequency. Only lights up.
以降、再びt1の期間と同じ制御が繰り返される。このように、スイッチング素子Q1〜Q8をスイッチングすることにより、負荷回路A1〜A4のランプLa1〜La4は、1灯ずつの順次点灯を行うことになり、例えば液晶表示装置のバックライトに用いた場合に、尾引き現象を抑制することができる。 Thereafter, the same control as in the period of t1 is repeated again. As described above, by switching the switching elements Q1 to Q8, the lamps La1 to La4 of the load circuits A1 to A4 are sequentially turned on one by one. For example, when used for a backlight of a liquid crystal display device In addition, the tailing phenomenon can be suppressed.
なお、t1の期間に限定すれば、基本的な回路動作としては、従来例(図17(a))で示したフルブリッジ・インバータと同じであるが、図3の制御例では、スイッチング素子Q1、Q2の直列回路でランプLa1とランプLa4を、スイッチング素子Q3、Q4の直列回路でランプLa1とランプLa2を、といったように、1つの直列回路で2灯のランプの点灯を兼用しているため、スイッチング素子の利用効率が高くなる。したがって、スイッチング素子の総数は、全て独立のフルブリッジ・インバータで動作させた場合の半分の8個で済むことになる。 If limited to the period t1, the basic circuit operation is the same as that of the full-bridge inverter shown in the conventional example (FIG. 17A), but in the control example of FIG. The series circuit of Q2 combines the lamps La1 and La4, the series circuit of the switching elements Q3 and Q4 uses the lamps La1 and La2, etc. The use efficiency of the switching element is increased. Therefore, the total number of switching elements is eight, which is half of the total number of switching elements operated by an independent full bridge inverter.
また、従来例(図17(b))で示したハーフブリッジ・インバータと比較すると、スイッチング素子の総数は8個で同じであるが、インバータの動作時に、負荷回路A1〜A4の両端には、各々直流電源Vdcの高い電圧が印加されるため、ハーフブリッジ・インバータに比べると電源の利用効率が高い。また、直流カット用のコンデンサを省略できるため、より部品数を少なくすることができ、小型化・コストダウンが可能となる。 In addition, compared with the half-bridge inverter shown in the conventional example (FIG. 17B), the total number of switching elements is the same, but when the inverter is operated, both ends of the load circuits A1 to A4 are Since a high voltage of each DC power supply Vdc is applied, the power supply utilization efficiency is higher than that of the half-bridge inverter. In addition, since the DC cutting capacitor can be omitted, the number of parts can be further reduced, and the size and cost can be reduced.
なお、本例では、スイッチング素子の直列回路が4本の場合について説明したが、この直列回路は3本以上であれば何本であっても良い。特に、スイッチング素子の直列回路が2N本(Nは2以上の整数)であれば、2N個の負荷回路を全体として環状に直列接続することができるので、共用されないスイッチング素子の直列回路を無くすことができ、スイッチング素子の共用効果が高くなる。 In this example, the case where the number of series circuits of the switching elements is four has been described. However, the number of series circuits may be any number as long as there are three or more. In particular, if there are 2N switching circuit series circuits (N is an integer equal to or greater than 2), 2N load circuits can be connected in series in a ring shape, eliminating the series circuit of switching elements that are not shared. The sharing effect of the switching elements is increased.
図1の回路例では、スイッチング素子Q1〜Q8としてパワーMOSFETを用いているが、トランジスタやIGBTなど、他の半導体スイッチング素子を用いても良い。 In the circuit example of FIG. 1, power MOSFETs are used as the switching elements Q1 to Q8. However, other semiconductor switching elements such as transistors and IGBTs may be used.
また、負荷回路は図2の構成に限ったものではなく、例えば図2では共振用のコンデンサC1を介して予熱電流を供給するコンデンサ予熱方式を採用しているが、インダクタL1の2次巻線などから予熱電流を供給する巻線予熱方式を採用しても良い。あるいは、1つの負荷回路内に複数の放電灯を直列または並列に接続して用いても良い。また、図1の負荷回路が接続される箇所に昇圧トランスの1次巻線を接続し、この昇圧トランスの2次巻線から放電灯へ電力を供給するトランス式であっても良い。 Further, the load circuit is not limited to the configuration shown in FIG. 2. For example, in FIG. 2, a capacitor preheating system that supplies a preheating current via the resonance capacitor C1 is used. However, the secondary winding of the inductor L1 is used. For example, a winding preheating method for supplying a preheating current may be adopted. Alternatively, a plurality of discharge lamps may be connected in series or in parallel in one load circuit. Further, a transformer type in which a primary winding of a step-up transformer is connected to a location where the load circuit of FIG. 1 is connected, and power is supplied from the secondary winding of the step-up transformer to the discharge lamp may be used.
さらに、放電灯の例として、熱陰極型を用いて説明しているが、冷陰極型であってもよく、外部電極型の放電灯であっても良い。 Further, as an example of a discharge lamp, a hot cathode type is described, but a cold cathode type or an external electrode type discharge lamp may be used.
本実施の形態の放電灯点灯装置を液晶表示装置のバックライト装置に適用した場合、尾引き現象の抑制が可能な点灯装置を少ない部品で構成でき、小型化・コストダウンが可能となる。 When the discharge lamp lighting device of the present embodiment is applied to a backlight device of a liquid crystal display device, the lighting device capable of suppressing the tailing phenomenon can be configured with a small number of parts, and downsizing and cost reduction are possible.
(実施の形態2)(一括点灯)
図4は本発明の実施の形態2の動作説明のための波形図である。本例では、全灯を一括して点灯させたり、消灯させたりする場合の動作について説明する。回路構成は図1、図2と同じである。
(Embodiment 2) (Batch lighting)
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the second embodiment of the present invention. In this example, an operation when all the lights are turned on or off at once will be described. The circuit configuration is the same as in FIGS.
図4に示すように、スイッチング素子Q1、Q4、Q5、Q8をオン、スイッチング素子Q2、Q3、Q6、Q7をオフする動作と、スイッチング素子Q1、Q4、Q5、Q8をオフ、スイッチング素子Q2、Q3、Q6、Q7をオンする動作を交互に高周波で繰り返すことにより、放電灯La1〜La4の全灯が点灯状態(オン)になる。また、全てのスイッチング素子Q1〜Q8がオフすることで、放電灯La1〜La4の全灯が消灯状態(オフ)になる。 As shown in FIG. 4, the switching elements Q1, Q4, Q5, Q8 are turned on, the switching elements Q2, Q3, Q6, Q7 are turned off, the switching elements Q1, Q4, Q5, Q8 are turned off, the switching elements Q2, By repeating the operation of turning on Q3, Q6, and Q7 alternately at a high frequency, all the discharge lamps La1 to La4 are turned on (ON). Further, all the switching elements Q1 to Q8 are turned off, so that all the discharge lamps La1 to La4 are turned off (off).
本例は、例えば始動時に全灯を一括点灯させたい場合や、待機モードのように、制御回路5は通電した状態で駆動信号だけを遮断することで全灯を消灯させる場合などに有効である。待機モードであれば、制御電源などの充電時間に関係なく、全灯オフの状態から任意のタイミングで点灯させることができる。
This example is effective when, for example, all the lamps are to be turned on at the time of start-up, or when the
なお、始動時に全灯を一括点灯させる場合には、一般的なインバータで使用されているようなLC共振の周波数変化を利用できる。すなわち、予熱時には、各スイッチング素子Q1〜Q8の駆動信号の周波数を共振回路の共振周波数よりも十分高い周波数に設定することで、放電灯の各フィラメントに十分な予熱電流を供給し、始動時には、共振回路の共振周波数に近づけるように駆動信号の周波数を低下させることで、放電灯の両端にLC共振による高電圧を印加し、始動させる。点灯時には、放電灯に適切なランプ電流を流すように駆動信号の周波数を設定する。 Note that when all the lights are turned on at the time of start-up, it is possible to use a change in the frequency of the LC resonance as used in a general inverter. That is, at the time of preheating, by setting the frequency of the drive signal of each switching element Q1 to Q8 to a frequency sufficiently higher than the resonance frequency of the resonance circuit, a sufficient preheating current is supplied to each filament of the discharge lamp. By lowering the frequency of the drive signal so as to approach the resonance frequency of the resonance circuit, a high voltage due to LC resonance is applied to both ends of the discharge lamp to start. At the time of lighting, the frequency of the drive signal is set so that an appropriate lamp current flows through the discharge lamp.
本実施の形態によれば、全灯の一括点灯、一括消灯が簡単な制御で実現できる。また、スイッチング素子のオン・オフのタイミングが全灯で同期が取れているため、ランプ間での光の干渉が抑制できる。 According to the present embodiment, all lamps can be turned on and off with simple control. Moreover, since the on / off timings of the switching elements are synchronized for all the lamps, light interference between the lamps can be suppressed.
(実施の形態3)(2灯順次点灯)
図5は本発明の実施の形態3の動作説明のための波形図である。回路構成は図1、図2と同じである。図5においては、周期がTvである垂直同期信号に対する各々のスイッチング素子Q1〜Q8の駆動信号と、ランプ点灯の状態を示している。横軸は時間である。なお、図中のランプLa1〜La4とは、各々負荷回路A1〜A4に内包されるランプを示している。
(Embodiment 3) (Two lights are turned on sequentially)
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the third embodiment of the present invention. The circuit configuration is the same as in FIGS. FIG. 5 shows the driving signals of the respective switching elements Q1 to Q8 with respect to the vertical synchronizing signal whose cycle is Tv, and the lamp lighting state. The horizontal axis is time. Note that lamps La1 to La4 in the figure indicate lamps included in the load circuits A1 to A4, respectively.
本例では、2灯ずつの順次点灯を行う場合の制御動作について説明する。
t1,t2の期間では、スイッチング素子Q1、Q4、Q5がオン、スイッチング素子Q2、Q3、Q6がオフする動作と、スイッチング素子Q1、Q4、Q5がオフ、スイッチング素子Q2、Q3、Q6がオンする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプLa1、La2が点灯する。
In this example, a control operation in the case of sequentially lighting two lights at a time will be described.
In the period between t1 and t2, the switching elements Q1, Q4, Q5 are turned on, the switching elements Q2, Q3, Q6 are turned off, the switching elements Q1, Q4, Q5 are turned off, and the switching elements Q2, Q3, Q6 are turned on. The operation is alternately repeated at a high frequency, and the lamps La1 and La2 are turned on.
t3,t4の期間では、スイッチング素子Q5、Q8、Q1がオン、スイッチング素子Q6、Q7、Q2がオフする動作と、スイッチング素子Q5、Q8、Q1がオフ、スイッチング素子Q6、Q7、Q2がオンする動作を高周波で交互に繰り返し、ランプLa3、La4が点灯する。
以降、再びt1,t2の期間と同じ制御が繰り返される。
In the period between t3 and t4, the switching elements Q5, Q8, Q1 are turned on, the switching elements Q6, Q7, Q2 are turned off, the switching elements Q5, Q8, Q1 are turned off, and the switching elements Q6, Q7, Q2 are turned on. The operation is alternately repeated at a high frequency, and the lamps La3 and La4 are lit.
Thereafter, the same control as in the period of t1 and t2 is repeated again.
本例のように、同時にアーム3本のオン・オフを制御すれば、2灯ずつの順次点灯が可能である。
なお、実施の形態1、3から分かるように、隣合うM本(Mは2以上の整数)のアームを同時にオン・オフ制御し、一定期間後に両端のアームのうち、いずれか1本を含んで、また隣合うM本のアームのオン・オフ制御を繰返すことで、M−1本のランプを同時に点灯しつつ、順次点灯を行うことが可能であり、これにより同じ回路構成で任意灯数の順次点灯ができる。
As in this example, if the on / off of the three arms is controlled at the same time, it is possible to sequentially turn on two lights at a time.
As can be seen from the first and third embodiments, the adjacent M arms (M is an integer of 2 or more) are simultaneously turned on / off, and one of the arms at both ends is included after a certain period of time. In addition, by repeating ON / OFF control of the adjacent M arms, it is possible to light up sequentially while simultaneously lighting M-1 lamps. Can be turned on sequentially.
また、波形図の図示は省略するが、ランプLa1とLa2が点灯する期間、ランプLa2とLa3が点灯する期間、ランプLa3とLa4が点灯する期間、ランプLa4とLa1が点灯する期間を順次切り替えるように制御しても良い。 Although not shown in the waveform diagram, the periods in which the lamps La1 and La2 are lit, the periods in which the lamps La2 and La3 are lit, the periods in which the lamps La3 and La4 are lit, and the periods in which the lamps La4 and La1 are lit are sequentially switched. You may control to.
(実施の形態4)(2灯順次調光)
図6は本発明の実施の形態4の動作説明のための波形図である。回路構成は図1、図2と同じである。図6においては、周期がTvである垂直同期信号に対する各々のスイッチング素子Q1〜Q8の駆動信号と、ランプの点灯状態を示している。Fullが全点灯状態、Dimは調光点灯状態を示す。
(Embodiment 4) (Sequential dimming with two lamps)
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the fourth embodiment of the present invention. The circuit configuration is the same as in FIGS. In FIG. 6, the driving signal of each switching element Q1-Q8 with respect to the vertical synchronizing signal whose period is Tv, and the lighting state of the lamp are shown. Full indicates a full lighting state, and Dim indicates a dimming lighting state.
本例では、いずれのランプも消灯させることなく、期間t1から期間t4に2灯ずつが順に明るく他の2灯が暗くなるような順次調光を行う制御動作について説明する。基本的に全てのランプLa1〜La4の点灯周波数を全点灯時の周波数fdに設定しておく。 In this example, a description will be given of a control operation in which dimming is performed sequentially so that two lamps become brighter and the other two lights become darker from period t1 to period t4 without turning off any lamp. Basically, the lighting frequency of all the lamps La1 to La4 is set to the frequency fd at the time of full lighting.
期間t1では、スイッチング素子Q1、Q2のみ調光点灯の周波数2×fdで交互にオン・オフさせることで、ランプLa4、La1を調光点灯状態、ランプLa2、La3を全点灯状態とする。 In the period t1, only the switching elements Q1 and Q2 are turned on / off alternately at a dimming frequency of 2 × fd, so that the lamps La4 and La1 are dimmed and the lamps La2 and La3 are all lit.
期間t2では、スイッチング素子Q3、Q4のみ調光点灯の周波数2×fdで交互にオン・オフさせることで、ランプLa1、La2を調光点灯状態、ランプLa3、La4を全点灯状態とする。 In the period t2, only the switching elements Q3 and Q4 are turned on / off alternately at a dimming frequency of 2 × fd, whereby the lamps La1 and La2 are dimmed and the lamps La3 and La4 are all lit.
期間t3では、スイッチング素子Q5、Q6のみ調光点灯の周波数2×fdで交互にオン・オフさせることで、ランプLa2、La3を調光点灯状態、ランプLa4、La1を全点灯状態とする。 In the period t3, only the switching elements Q5 and Q6 are alternately turned on / off at a dimming frequency of 2 × fd, so that the lamps La2 and La3 are dimmed and the lamps La4 and La1 are fully lit.
期間t4では、スイッチング素子Q7、Q8のみ調光点灯の周波数2×fdで交互にオン・オフさせることで、ランプLa3、La4を調光点灯状態、ランプLa1、La2を全点灯状態とする。 In the period t4, only the switching elements Q7 and Q8 are alternately turned on / off at a dimming frequency of 2 × fd, whereby the lamps La3 and La4 are dimmed and the lamps La1 and La2 are all lit.
その後、再び期間t1からの制御を繰り返す。全点灯状態の周波数fdと、調光点灯状態の周波数2×fdとは同期させることで、簡単な分周回路で順次調光の制御が実現可能である。したがって、従来の別々のインバータで実現される順次調光方式に比べると、簡単な制御で済み、例えば制御用のIC間の同期を取るための特別な制御が不要になる。
Thereafter, the control from the period t1 is repeated again. By synchronizing the frequency fd in the fully lit state and the
本制御を用いれば、t1からt4の全期間に渡ってランプを消灯させる必要がないため、例えば熱陰極を有する蛍光灯などで、オフ状態からオン状態にランプを始動させるための始動電圧を印加する必要がなく、動作周波数の切替制御だけで済み、スイッチング素子のストレスが軽減される。 If this control is used, it is not necessary to turn off the lamp over the entire period from t1 to t4. For this reason, a starting voltage for starting the lamp from the off state to the on state is applied, for example, with a fluorescent lamp having a hot cathode. There is no need to do this, only switching control of the operating frequency is required, and the stress of the switching element is reduced.
なお、全点灯状態と調光点灯状態の周波数は整数倍であればよく、例えば全点灯時の周波数fdに対し、調光時の周波数がfdの3倍などであっても良い。 It should be noted that the frequencies in the fully lit state and the dimming lighting state may be an integral multiple, for example, the dimming frequency may be three times the fd with respect to the frequency fd in the fully lit state.
本例では、4灯の場合について説明したが、ランプ数が多くても同様に順次調光の制御が可能であることは言うまでもない。 In this example, the case of four lamps has been described, but it goes without saying that even if the number of lamps is large, the dimming control can be performed sequentially.
また、上述の実施の形態3(図5)においても、期間t1,t2において、スイッチング素子Q7,Q8の駆動信号を停止させるのではなく、他のスイッチング素子Q1〜Q6の駆動信号の周波数fdの整数倍の駆動信号を供給すれば、消灯されていたランプLa3,La4を調光点灯状態とすることができ、同様に、期間t3,t4において、スイッチング素子Q3,Q4の駆動信号を停止させるのではなく、他のスイッチング素子Q1,Q2,Q5〜Q6の駆動信号の周波数fdの整数倍の駆動信号を供給すれば、消灯されていたランプLa1,La2を調光点灯状態とすることができる。 Also in the above-described third embodiment (FIG. 5), the drive signals of the switching elements Q7 and Q8 are not stopped in the periods t1 and t2, but the frequency fd of the drive signals of the other switching elements Q1 to Q6 is not stopped. If an integral multiple of the drive signal is supplied, the extinguished lamps La3 and La4 can be brought into the dimming lighting state, and similarly, the drive signals of the switching elements Q3 and Q4 are stopped in the periods t3 and t4. Instead, if a drive signal that is an integral multiple of the frequency fd of the drive signals of the other switching elements Q1, Q2, Q5 to Q6 is supplied, the extinguished lamps La1 and La2 can be brought into a dimming lighting state.
(実施の形態5)(1灯消灯)
図7は本発明の実施の形態5の動作説明のための波形図である。回路構成は図1、図2と同じである。図7においても、周期がTvである垂直同期信号に対する各々のスイッチング素子Q1〜Q8の駆動信号と、ランプ点灯の状態を示している。横軸は時間である。図中のランプLa1〜La4とは、各々負荷回路A1〜A4に内包されるランプを示している。
(Embodiment 5) (One lamp is turned off)
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of the fifth embodiment of the present invention. The circuit configuration is the same as in FIGS. FIG. 7 also shows the driving signals of the respective switching elements Q1 to Q8 with respect to the vertical synchronization signal whose cycle is Tv, and the lamp lighting state. The horizontal axis is time. Lamps La1 to La4 in the figure indicate lamps included in the load circuits A1 to A4, respectively.
本例では、1灯のみ消灯させたまま順次点灯を行う場合の制御動作について説明する。 In this example, a description will be given of a control operation in the case where lighting is sequentially performed while only one lamp is turned off.
図7が図3と異なる点は、期間t1におけるスイッチング素子の状態を常にオフとした点である。すなわち、図3でランプLa1を点灯させる期間t1にスイッチング素子Q1〜Q4が全てオフ状態になる点が異なる。 7 is different from FIG. 3 in that the state of the switching element in the period t1 is always off. That is, the difference is that all the switching elements Q1 to Q4 are turned off in the period t1 during which the lamp La1 is turned on in FIG.
このように制御することで、例えば図示しない検出回路などによってランプに異常が検出された場合に、1本だけ消灯させた状態で他のランプは順次点灯を継続することができる。このように制御することによって、使用者に対し異常ランプの位置を回りの照度を極力落とさないで知らしめることが可能である。 By controlling in this way, for example, when an abnormality is detected in the lamp by a detection circuit (not shown), the other lamps can be continuously turned on with only one lamp turned off. By controlling in this way, it is possible to notify the user without reducing the illuminance around the position of the abnormal lamp as much as possible.
なお、ここではランプLa1のみを消灯させる制御例について説明したが、図3において、任意のランプに対応したスイッチング信号を当該ランプの点灯期間中に全てオフ状態にすることで、残りのランプは順次点灯を維持したまま、任意のランプのみを消灯させることが可能であることは言うまでも無い。 Here, the control example in which only the lamp La1 is turned off has been described, but in FIG. 3, the switching signals corresponding to the arbitrary lamps are all turned off during the lighting period of the lamp, so that the remaining lamps are sequentially turned on. Needless to say, it is possible to turn off only an arbitrary lamp while the lighting is maintained.
本回路は、例えば図17で示した従来例とは異なり、1灯のみを消灯させる場合であっても、当該ランプに接続されたスイッチング素子が全期間でオフにはならず、他のランプの点灯には活用されることが特徴である。 Unlike the conventional example shown in FIG. 17, for example, in this circuit, even when only one lamp is turned off, the switching element connected to the lamp is not turned off for the entire period. It is characterized by being used for lighting.
(実施の形態6)(順次始動)
図8は本発明の実施の形態6の動作説明のための波形図である。回路構成は図1、図2と同じである。図8においては、スイッチング素子Q1〜Q8の駆動信号と、ランプ点灯の状態を示している。横軸は時間である。図中のランプLa1〜La4とは、各々負荷回路A1〜A4に内包されるランプを示している。
(Embodiment 6) (Sequential start)
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of the sixth embodiment of the present invention. The circuit configuration is the same as in FIGS. In FIG. 8, the driving signals of the switching elements Q1 to Q8 and the lamp lighting state are shown. The horizontal axis is time. Lamps La1 to La4 in the figure indicate lamps included in the load circuits A1 to A4, respectively.
本例では、各ランプLa1〜La4を順次始動させる場合について説明する。
a1〜a2の期間では、スイッチング素子Q1、Q4がオン、スイッチング素子Q2、Q3がオフする動作と、スイッチング素子Q1、Q4がオフ、スイッチング素子Q2、Q3がオンする動作を高周波で繰り返してランプLa1を点灯する。
In this example, a case where the lamps La1 to La4 are sequentially started will be described.
In the period from a1 to a2, the operation of turning on the switching elements Q1 and Q4 and turning off the switching elements Q2 and Q3 and the operation of turning off the switching elements Q1 and Q4 and turning on the switching elements Q2 and Q3 are repeated at a high frequency. Lights up.
より詳細に説明すると、予熱時には、各スイッチング素子Q1〜Q4の駆動信号の周波数を共振回路の共振周波数よりも十分に高い周波数に設定することで、ランプLa1のフィラメントに十分な予熱電流を供給し、始動時には、負荷回路A1の無負荷時の共振周波数に近づけるように駆動信号の周波数を低下させることで、ランプLa1の両端に無負荷共振による高電圧を印加し、ランプLa1を始動させる。点灯後は、ランプLa1を調光状態とするように、スイッチング素子Q1〜Q4の駆動信号の周波数を高く設定し、次のランプLa2の始動に備える。 More specifically, during preheating, a sufficient preheating current is supplied to the filament of the lamp La1 by setting the frequency of the drive signal of each switching element Q1 to Q4 to a frequency sufficiently higher than the resonance frequency of the resonance circuit. At the time of starting, by reducing the frequency of the drive signal so as to approach the resonance frequency at the time of no load of the load circuit A1, a high voltage due to no load resonance is applied to both ends of the lamp La1, thereby starting the lamp La1. After the lighting, the frequency of the drive signal of the switching elements Q1 to Q4 is set high so that the lamp La1 is in a dimming state, so that the next lamp La2 is started.
a2〜a3の期間では、スイッチング素子Q1〜Q4を動作させたまま、さらにスイッチング素子Q5,Q6のオン・オフを高周波で繰り返してランプLa2を点灯させる。つまり、スイッチング素子Q1、Q4、Q5がオン、スイッチング素子Q2、Q3、Q6がオフする動作と、スイッチング素子Q1、Q4、Q5がオフ、スイッチング素子Q2、Q3、Q6がオンする動作を高周波で繰り返してランプLa1に加えてランプLa2も点灯させる。 During the period from a2 to a3, the switching elements Q1 to Q4 are operated, and the switching elements Q5 and Q6 are further turned on and off at a high frequency to light the lamp La2. That is, the switching elements Q1, Q4, and Q5 are turned on, the switching elements Q2, Q3, and Q6 are turned off, and the switching elements Q1, Q4, and Q5 are turned off and the switching elements Q2, Q3, and Q6 are turned on at high frequencies. In addition to the lamp La1, the lamp La2 is also turned on.
より詳細には、ランプLa1を調光状態とするように、スイッチング素子Q1〜Q6の駆動信号の周波数を共振回路の共振周波数よりも十分に高く設定し、ランプLa2のフィラメントには予熱電流を流す。次に、負荷回路A2の無負荷時の共振周波数に近づけるように駆動信号の周波数を低下させることで、ランプLa2の両端に無負荷共振による高電圧を印加し、ランプLa2を始動させる。このとき、ランプLa1は既に始動しているので、負荷回路A1の点灯時の共振周波数は無負荷時の共振周波数よりも低くなっており、ランプLa1に過大な電圧が印加されることはない。ランプLa2の点灯後は、ランプLa1,La2を調光状態とするように、スイッチング素子Q1〜Q6の駆動信号の周波数を高く設定し、次のランプLa3,La4の始動に備える。 More specifically, the frequency of the drive signal of the switching elements Q1 to Q6 is set sufficiently higher than the resonance frequency of the resonance circuit so that the lamp La1 is dimmed, and a preheating current is passed through the filament of the lamp La2. . Next, by reducing the frequency of the drive signal so as to approach the resonance frequency of the load circuit A2 when there is no load, a high voltage due to no-load resonance is applied to both ends of the lamp La2, thereby starting the lamp La2. At this time, since the lamp La1 has already been started, the resonance frequency when the load circuit A1 is lit is lower than the resonance frequency when there is no load, and an excessive voltage is not applied to the lamp La1. After the lamp La2 is turned on, the frequency of the drive signal for the switching elements Q1 to Q6 is set high so that the lamps La1 and La2 are in a dimming state to prepare for the next start of the lamps La3 and La4.
a3〜a4の期間では、スイッチング素子Q1〜Q6を動作させたまま、さらにスイッチング素子Q7,Q8のオン・オフを高周波で繰り返してランプLa3,La4を点灯させる。つまり、スイッチング素子Q1、Q4、Q5、Q8がオン、スイッチング素子Q2、Q3、Q6、Q7がオフする動作と、スイッチング素子Q1、Q4、Q5、Q8がオフ、スイッチング素子Q2、Q3、Q6、Q7がオンする動作を高周波で繰り返してランプLa1,La2に加えてランプLa3,La4も点灯させる。 During the period from a3 to a4, the switching elements Q1 to Q6 are operated and the switching elements Q7 and Q8 are further turned on and off at a high frequency to light the lamps La3 and La4. That is, the switching elements Q1, Q4, Q5, and Q8 are turned on, the switching elements Q2, Q3, Q6, and Q7 are turned off, the switching elements Q1, Q4, Q5, and Q8 are turned off, and the switching elements Q2, Q3, Q6, and Q7 are turned off. Is turned on at a high frequency to turn on the lamps La3 and La4 in addition to the lamps La1 and La2.
より詳細には、ランプLa1,La2を調光状態とするように、スイッチング素子Q1〜Q8の駆動信号の周波数を共振回路の共振周波数よりも十分に高く設定し、ランプLa3,La4のフィラメントには予熱電流を流す。次に、負荷回路A3,A4の無負荷時の共振周波数に近づけるように駆動信号の周波数を低下させることで、ランプLa3,La4の両端に無負荷共振による高電圧を印加し、ランプLa3,La4を始動させる。このとき、ランプLa1,La2は既に始動しているので、負荷回路A1,A2の点灯時の共振周波数は無負荷時の共振周波数よりも低くなっており、ランプLa1,La2に過大な電圧が印加されることはない。ランプLa3,La4の点灯後は、ランプLa1〜La4に点灯時の電流が供給されるように、スイッチング素子Q1〜Q8の駆動信号の周波数を設定する。 More specifically, the frequency of the drive signals of the switching elements Q1 to Q8 is set sufficiently higher than the resonance frequency of the resonance circuit so that the lamps La1 and La2 are dimmed, and the filaments of the lamps La3 and La4 Apply preheating current. Next, by reducing the frequency of the drive signal so as to approach the resonance frequency at the time of no load of the load circuits A3, A4, a high voltage due to no load resonance is applied to both ends of the lamps La3, La4, and the lamps La3, La4. Start. At this time, since the lamps La1 and La2 are already started, the resonance frequency when the load circuits A1 and A2 are turned on is lower than the resonance frequency when no load is applied, and an excessive voltage is applied to the lamps La1 and La2. It will never be done. After the lamps La3 and La4 are turned on, the frequency of the drive signal for the switching elements Q1 to Q8 is set so that the current at the time of lighting is supplied to the lamps La1 to La4.
このように制御することによって、ランプを始動させるために投入する電力のピークを時間的に順次遅延させることができ、全灯を一括して始動する場合に比べると、投入電力のピーク値を低く抑制することができる。ただし、インバータのアームを兼用しているため、最後は2灯同時に始動することになる。 By controlling in this way, it is possible to sequentially delay the peak of power input to start the lamp in time, and lower the peak value of input power compared to the case where all lamps are started at once. Can be suppressed. However, since the inverter arm is also used, the last two lights are started simultaneously.
本実施の形態によれば、ランプ始動時の投入電力を分散させることで、インバータの入力電源へのストレスを低減でき、例えば、平滑用のコンデンサを小型化できる。 According to the present embodiment, by distributing the input power at the time of starting the lamp, the stress on the input power supply of the inverter can be reduced, and for example, the smoothing capacitor can be downsized.
これまで述べてきた各実施の形態においては、インバータの入力電源は直流電源Vdcとして説明してきたが、これに限ったものではなく、例えば、図9に示すような商用交流電源Vsを昇圧チョッパ回路で昇圧したものであっても良い。昇圧チョッパ回路の構成および動作については周知のように、商用交流電源Vsを全波整流するダイオードブリッジ回路DBの出力にインダクタLとスイッチング素子Qの直列回路を接続し、スイッチング素子Qの両端にダイオードDを介して平滑用のコンデンサCを接続したものであり、スイッチング素子Qを高周波でオン・オフすることで、ダイオードブリッジ回路DBの整流出力電圧を昇圧した直流電圧が平滑用のコンデンサCに充電される。 In each of the embodiments described so far, the input power source of the inverter has been described as the DC power source Vdc. However, the present invention is not limited to this. For example, a commercial AC power source Vs as shown in FIG. The voltage may be boosted at. As is well known about the configuration and operation of the step-up chopper circuit, a series circuit of an inductor L and a switching element Q is connected to the output of a diode bridge circuit DB for full-wave rectifying the commercial AC power supply Vs, and a diode is connected to both ends of the switching element Q. A smoothing capacitor C is connected via D, and the DC voltage obtained by boosting the rectified output voltage of the diode bridge circuit DB is charged to the smoothing capacitor C by turning on and off the switching element Q at a high frequency. Is done.
また、図10は本発明のインバータの構成を負荷回路がn個(nは偶数)の場合について一般化して示した回路図である。負荷回路の個数nが偶数の場合には、図10に示すように、負荷回路A1〜A(n)を全体として環状に直列接続することができるので、すべてのスイッチング素子の直列回路を2つの負荷回路で共用することができ、共用されないスイッチング素子の直列回路を無くすことができるから、スイッチング素子の共用効果が高くなる。なお、nが奇数の場合には、図10の負荷回路A(n)を外して実施すればよい。 FIG. 10 is a circuit diagram showing a generalized configuration of the inverter according to the present invention in the case of n load circuits (n is an even number). When the number n of load circuits is an even number, as shown in FIG. 10, the load circuits A1 to A (n) can be connected in series as a whole, so two series circuits of all switching elements are provided. Since the load circuit can be shared and the series circuit of the switching elements that are not shared can be eliminated, the switching element sharing effect is enhanced. If n is an odd number, the load circuit A (n) in FIG. 10 may be removed.
(実施の形態7)(フィードバック制御)
図11は本発明の実施の形態7の回路図である。本例では、点線で囲まれた検出回路6により負荷電流を検出し、同じく点線で囲まれたフィードバック回路7を介して制御回路5に出力調整信号を与えることにより、任意に設定された基準電圧Vkで規定される指令値となるように、負荷電流のフィードバック制御を行うことを特徴とする。
(Embodiment 7) (Feedback control)
FIG. 11 is a circuit diagram of
低電位側のスイッチング素子Q2のソース電極と直流電源Vdcの負極との間には電流検出用の低抵抗R1が挿入されており、負荷回路A4と負荷回路A1に流れる合成電流が検出される。 A low resistance R1 for current detection is inserted between the source electrode of the switching element Q2 on the low potential side and the negative electrode of the DC power supply Vdc, and the combined current flowing through the load circuit A4 and the load circuit A1 is detected.
低電位側のスイッチング素子Q4のソース電極と直流電源Vdcの負極との間には電流検出用の低抵抗R2が挿入されており、負荷回路A1と負荷回路A2に流れる合成電流が検出される。 A low resistance R2 for current detection is inserted between the source electrode of the switching element Q4 on the low potential side and the negative electrode of the DC power supply Vdc, and the combined current flowing through the load circuit A1 and the load circuit A2 is detected.
低電位側のスイッチング素子Q6のソース電極と直流電源Vdcの負極との間には電流検出用の低抵抗R3が挿入されており、負荷回路A2と負荷回路A3に流れる合成電流が検出される。 A low resistance R3 for current detection is inserted between the source electrode of the switching element Q6 on the low potential side and the negative electrode of the DC power supply Vdc, and the combined current flowing through the load circuit A2 and the load circuit A3 is detected.
低電位側のスイッチング素子Q8のソース電極と直流電源Vdcの負極との間には電流検出用の低抵抗R4が挿入されており、負荷回路A3と負荷回路A4に流れる合成電流が検出される。 A low resistance R4 for current detection is inserted between the source electrode of the switching element Q8 on the low potential side and the negative electrode of the DC power supply Vdc, and the combined current flowing through the load circuit A3 and the load circuit A4 is detected.
電流検出用の各抵抗R1,R2,R3,R4の非接地側端子はダイオードD1〜D4の各アノード端子に接続されている。ダイオードD1〜D4の各カソード端子は、抵抗Rd、Riを介してオペアンプOPの反転入力端子(−側端子)に接続されている。抵抗RdとRiの接続点とグランド間にコンデンサCdが接続されている。オペアンプOPの非反転入力端子(+側端子)とグランド間には基準電圧Vkが接続されている。オペアンプOPの出力端と反転入力端子(−側端子)間にはコンデンサCfが接続されている。オペアンプOPの出力信号は制御回路5に入力されている。
The non-ground side terminals of the current detection resistors R1, R2, R3, and R4 are connected to the anode terminals of the diodes D1 to D4. The cathode terminals of the diodes D1 to D4 are connected to the inverting input terminal (− side terminal) of the operational amplifier OP via resistors Rd and Ri. A capacitor Cd is connected between the connection point of the resistors Rd and Ri and the ground. A reference voltage Vk is connected between the non-inverting input terminal (+ side terminal) of the operational amplifier OP and the ground. A capacitor Cf is connected between the output terminal of the operational amplifier OP and the inverting input terminal (− terminal). An output signal of the operational amplifier OP is input to the
制御回路5はオペアンプOPの出力信号を出力調整信号として、スイッチング素子Q1〜Q8の動作周波数またはオン時間幅(オン・デューティ)を可変制御することにより、負荷回路A1〜A4に流れる負荷電流を調整可能である。
The
制御回路5が図5の波形図のように各スイッチング素子Q1〜Q8を制御している場合、低電位側のスイッチング素子Q4,Q8には、期間に応じたランプ2灯分の電流が流れることになるが、順次点灯のため、コンデンサCdには平均化された直流電圧が現れる。この直流電圧と基準電圧Vkとを比較してオペアンプOPで構成された積分回路を通すことにより、コンデンサCdの電圧値を基準電圧Vkに収束させるようにフィードバック制御が行われることになる。このように制御することにより、各ランプ毎に制御する必要がないため、制御部の構成を簡単化できる。
When the
また、制御回路5が図4の波形図のように各スイッチング素子Q1〜Q8を制御している場合、一括点灯のため、低電位側のスイッチング素子Q2,Q4,Q6,Q8には、それぞれランプ2灯分の電流が流れることになるが、ダイオードD1〜D4で構成されたOR回路により負荷電流の代表値が検出されるから、各ランプ毎に制御する必要がなくなり、制御部の構成を簡単化できる。
Further, when the
さらに、制御回路5が図3の波形図のように各スイッチング素子Q1〜Q8を制御している場合、低電位側のスイッチング素子Q2,Q4,Q6,Q8には、期間に応じたランプ1灯分の電流が流れることになるが、順次点灯のため、コンデンサCdには平均化された直流電圧が現れる。したがって、2灯ずつの順次点灯、4灯の一括点灯、1灯ずつの順次点灯のいずれの場合であっても、図11の構成で負荷電流を一定化するように制御することが可能である。
Further, when the
以上のように、本例の構成によれば、共用されているスイッチング素子に流れる合成電流を検出することでフィードバック制御を実現しているので、各放電灯毎の個別のフィードバック制御が不要になり、点灯時の制御が簡単に行える。また、フィードバック制御のための回路構成を簡単化でき、小型化・コストダウンが可能となる。 As described above, according to the configuration of this example, the feedback control is realized by detecting the combined current flowing through the shared switching element, so that individual feedback control for each discharge lamp is not required. Easy to control when lit. In addition, the circuit configuration for feedback control can be simplified, and downsizing and cost reduction are possible.
(実施の形態8)(異常時保護)
図12は本発明の実施の形態8の要部回路構成であり、図11に示した点灯装置において、フィードバック回路7の代わりに、図12の比較回路8を接続するものである。他の部分の構成は図11と同じである。本例では、低電位側のスイッチング素子Q2,Q4,Q6,Q8に流れる電流により、負荷回路A1〜A4の異常検出を行うものである。
(Embodiment 8) (Abnormal protection)
FIG. 12 shows a main circuit configuration according to the eighth embodiment of the present invention. In the lighting device shown in FIG. 11, the comparison circuit 8 shown in FIG. The structure of the other parts is the same as in FIG. In this example, abnormality detection of the load circuits A1 to A4 is performed by the current flowing through the switching elements Q2, Q4, Q6, and Q8 on the low potential side.
図12の比較回路8は、図11における各ダイオードD1〜D4のカソード端子が比較入力端aに接続され、比較入力端aから抵抗Raを介して、コンパレータCPのマイナス側端子に接続され、コンパレータCPのプラス側端子とグランド間には基準電圧Vaが接続されている。コンパレータCPの出力は比較出力端bとして、図11における制御回路5への入力信号となる。
In the comparison circuit 8 of FIG. 12, the cathode terminals of the diodes D1 to D4 in FIG. 11 are connected to the comparison input terminal a, and are connected from the comparison input terminal a to the negative terminal of the comparator CP via the resistor Ra. A reference voltage Va is connected between the positive terminal of CP and the ground. The output of the comparator CP becomes an input signal to the
本回路では、比較入力端aの電圧が基準電圧Vaよりも大きくなった場合に、コンパレータCPの出力がLowレベルになる。正常点灯時には、比較入力端aの電圧が基準電圧Vaよりも小さくなるように設定しておけば、通常は、コンパレータCPの出力はHighレベルとなる。このとき、制御回路5は通常の点灯動作を行う。
In this circuit, when the voltage at the comparison input terminal a becomes higher than the reference voltage Va, the output of the comparator CP becomes low level. During normal lighting, if the voltage at the comparison input terminal a is set to be smaller than the reference voltage Va, the output of the comparator CP is normally at a high level. At this time, the
次に、ランプに過剰な電流が流れるような異常時においては、コンパレータCPの出力がLowレベルとなる。このコンパレータCPの出力レベルの変化に応じて、制御回路5はスイッチング動作を停止させたり、調光モードにするなどして、使用者にランプの異常を知らせることができる。あるいは、液晶パネルと併せて用いる場合には、液晶画面に異常であることを表示するなどしても良い。
Next, at the time of an abnormality in which an excessive current flows through the lamp, the output of the comparator CP becomes a low level. In response to the change in the output level of the comparator CP, the
なお、図11で述べたフィードバック回路7の入力端と、図12の比較回路8の入力端を並列的に接続することにより、1つの検出回路6をフィードバック制御と異常検出制御に兼用するようにしても構わない。
In addition, by connecting the input terminal of the
以上のように、本例の構成によれば、共用されているスイッチング素子に流れる合成電流を検出することで異常時の保護を実現しているので、各放電灯毎の個別の異常検出が不要になり、異常時の保護が簡単に行える。また、異常保護のための回路構成を簡単化でき、小型化・コストダウンが可能となる。また、実施の形態7と8を組み合わせれば、1つの検出回路を負荷電流のフィードバック制御と異常時の保護に兼用できるので、部品点数が少なくなり、さらなる小型化・コストダウンが達成できる。 As described above, according to the configuration of this example, since the protection at the time of abnormality is realized by detecting the combined current flowing in the shared switching element, individual abnormality detection for each discharge lamp is unnecessary. Therefore, protection in the event of an abnormality can be easily performed. In addition, the circuit configuration for abnormality protection can be simplified, and the size and cost can be reduced. Further, when the seventh and eighth embodiments are combined, one detection circuit can be used for both feedback control of load current and protection in case of abnormality, so the number of parts is reduced, and further downsizing and cost reduction can be achieved.
(実施の形態9)(両側配置)
図13は本発明の実施の形態9の回路構成を示している。図14は本実施の形態に係る照明器具、または液晶表示用バックライト装置の概略構成図である。本例では、上述の各実施の形態で述べてきた点灯装置が、照明器具や液晶表示用バックライト装置などに組み込まれた場合に、回路、特にスイッチング素子からランプへの経路の配線が極力短くなるように配置された構成について説明する。
(Embodiment 9) (Both sides arrangement)
FIG. 13 shows a circuit configuration of the ninth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a lighting fixture or a liquid crystal display backlight device according to the present embodiment. In this example, when the lighting device described in each of the above-described embodiments is incorporated in a lighting fixture, a backlight device for liquid crystal display, or the like, the circuit, particularly the wiring of the path from the switching element to the lamp is as short as possible. A configuration arranged as described above will be described.
図13は、図1と図2を併せた図であり、一点鎖線で囲まれたスイッチング素子Q1、Q2、インダクタL1、コンデンサC1からなる組合せをアーム1、同様に、一点鎖線で囲まれたスイッチング素子Q3、Q4、インダクタL2、コンデンサC2からなる組合せをアーム2としている。アーム3、アーム4についても同様の構成を有しているが、詳細な図示は省略している。なお、図中、点線で囲まれたA1、A2は、図2の放電灯を含む負荷回路を示している。
FIG. 13 is a diagram in which FIG. 1 and FIG. 2 are combined. The combination of the switching elements Q1 and Q2, the inductor L1, and the capacitor C1 surrounded by a one-dot chain line is the
上述のようにアーム1〜4を定義した上で、各々の回路を、図14に示すように、アーム1、3の基板Aと、アーム2、4の基板Bを光源部Cの両側に分けて配置する。ここで、光源部Cは、例えば照明器具や液晶表示用バックライト装置の発光部を示している。
After defining the
各負荷回路A1〜A4に接続される放電灯La1〜La4はいずれも直管型ランプであり、スイッチング素子を共用する2つの負荷回路の放電灯は互いに隣り合うように並設され、隣り合う放電灯の間で共用されるスイッチング素子は、放電灯の長手方向の一端側と他端側とに交互に配置する。 The discharge lamps La1 to La4 connected to the load circuits A1 to A4 are all straight tube lamps, and the discharge lamps of the two load circuits sharing the switching element are arranged side by side so as to be adjacent to each other. Switching elements shared between the electric lamps are alternately arranged on one end side and the other end side in the longitudinal direction of the discharge lamp.
ランプLa1の場合、図13における各端子イ、ロ、ハ、ニは図14のイ、ロ、ハ、ニに対応することになる。そのため、回路中のスイッチング素子Q1,Q2からの配線がアーム1からランプLa1に供給され、再びアーム1に戻ることなく、アーム2へと配線されるため、配線長を短くできる。ただし、コンデンサC1側の端子ニについては、アーム1へ配線が戻ることになるが、配線長が共振系に及ぼす影響については、端子イ、ハの方が大きく、コンデンサC1側の端子ロ、ニによる影響は軽微である。なお、光源部Cの両側に振り分けた回路のうち、グランド線GNDについては、共通化しておく必要がある。
In the case of the lamp La1, the terminals a, b, c, and d in FIG. 13 correspond to a, b, c, and d in FIG. Therefore, since the wiring from the switching elements Q1 and Q2 in the circuit is supplied from the
本例によれば、配線が短くできるため、安価になると共に、スイッチング素子を含む回路の配線長が短いため、ノイズ耐性を強くできる。 According to this example, since the wiring can be shortened, the cost becomes low, and the wiring length of the circuit including the switching element is short, so that noise resistance can be increased.
(実施の形態10)(片側配置)
図15は本発明の実施の形態10に係る照明器具、または液晶表示用バックライト装置の概略構成図である。本例では、上述の各実施の形態で述べてきた点灯装置が、照明器具や液晶表示用バックライト装置などに組み込まれた場合に、回路基板を極力小さくするように配置された構成について説明する。回路図については、図13と同様である。
(Embodiment 10) (one side arrangement)
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a lighting fixture or a liquid crystal display backlight device according to
本例においても、各ランプLa1〜La4は直管型ランプである。各直管型ランプは長手方向が略平行となるように並設され、各々のランプLa1〜La4に接続されるアーム1〜4は、直管型ランプの長手方向の一端側に配置したことを特徴とする。このように配置することで、全ての回路が光源部Cの片側に配置されるため、アーム1〜4の基板Aを共通化することができ、回路が小型となる。
Also in this example, each of the lamps La1 to La4 is a straight tube lamp. The straight tube lamps are arranged in parallel so that the longitudinal directions thereof are substantially parallel, and the
また、本実施の形態によれば、互いに隣り合うランプに流れる電流の向きを反対に構成することができる。例えばランプLa1、La3に流れる電流が図中の左から右へ流れる時にランプLa2、La4に流れる電流は図中の右から左へ流れるように構成できるため、筐体部への漏れ電流などによりランプの両端で明暗部が発生するような場合でも、両端の明るさの均斉度を平均化することができる。 Moreover, according to this Embodiment, the direction of the electric current which flows into the mutually adjacent lamp | ramp can be comprised oppositely. For example, when the current flowing through the lamps La1 and La3 flows from the left to the right in the figure, the current flowing through the lamps La2 and La4 can flow from the right to the left in the figure. Even when bright and dark portions occur at both ends of the light, the brightness uniformity at both ends can be averaged.
本例によれば、回路を一箇所に集めることができるため、基板を小型化することができる。また、光源部の明るさの均斉度を高く維持することができる。 According to this example, since the circuits can be collected in one place, the substrate can be reduced in size. In addition, the brightness uniformity of the light source unit can be maintained high.
以上の説明では、本発明の放電灯点灯装置を液晶表示用バックライト装置として用いる例について説明したが、看板灯や広告灯、非常灯、誘導灯、交通標識等のバックライト装置として用いても構わないし、一般的な屋内用または屋外用の照明器具に用いても構わない。要するに、器具本体に装着される複数の放電灯を器具本体に内蔵した点灯装置により点灯させる照明器具であれば、器具の形態を問わず、本発明を適用することができる。 In the above description, an example in which the discharge lamp lighting device of the present invention is used as a backlight device for liquid crystal display has been described, but it may also be used as a backlight device for signboard lights, advertising lights, emergency lights, guide lights, traffic signs, etc. You may use it for a general indoor or outdoor lighting fixture. In short, the present invention can be applied regardless of the form of the appliance as long as it is a lighting fixture that lights a plurality of discharge lamps mounted on the appliance main body using a lighting device built in the appliance main body.
Q1〜Q8 スイッチング素子
A1〜A4 負荷回路
5 制御回路
Vdc 直流電源
La1〜La4 放電灯
Q1-Q8 Switching element A1-
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