JP2007220666A

JP2007220666A - 冷陰極蛍光ランプの複数ランプ電流整合回路

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Publication number: JP2007220666A
Application number: JP2007010647A
Authority: JP
Inventors: Thomas J Ribarich; ジェイ．リバリッチトーマス; Edgar Abdoulin; アブダウリンエドガー
Original assignee: Infineon Technologies Americas Corp; International Rectifier Corp USA
Current assignee: Infineon Technologies Americas Corp
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2007-08-30
Also published as: US20070164686A1; DE102007002914A1; KR100899022B1; TW200810609A; KR20070077136A; US8344658B2

Abstract

【課題】液晶画面全体を均一にバックライトするために、一定かつ等しい輝度レベルをランプに提供する解決策を提供する。
【解決手段】ＡＣ駆動電流によって駆動される複数のランプの輝度を整合する方法は、前記ランプの中から最も低い輝度を有する第１のランプを選択するステップと、第２のランプに流れるＡＣ駆動電流を周期的に減少させ、それによって、第２のランプの輝度を減少させ、第１のランプの輝度に整合させるステップとを備える。別の実施形態によれば、基準輝度が選択されてもよく、あるいは、場合によって、基準ＡＣ電流レベルが選択されてもよく、そして、この方法は、基準輝度、あるいは、場合によって、基準ＡＣ電流レベルに基づいてランプ輝度を設定するために、駆動電流を周期的に減少させてもよい。
【選択図】図５

Description

関連技術

[0003]世界中の消費者が、液晶テレビおよびその他のＬＣＤデバイスを選択するにつれて、フラットパネルＬＣＤ市場は、急速に成長している。液晶テレビの製造業者は、これらの製品の画面サイズを絶え間なく増大させている。液晶テレビは、バックライトを必要とし、それは、典型的には、液晶ディスプレイの真後ろにあるシャーシの内側に取り付けられたいくつかの冷陰極蛍光ランプを用いて達成される。画面サイズが、大きくなればなるほど、必要とされる蛍光ランプの数は、益々、多くなる。

[0004]この方法の大きな問題は、それぞれのランプの不均一な輝度レベルのために、輝度勾配が、画面全体に現れることがあることである。図１は、典型的なＣＣＦＬ回路を示し、ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃｔｉｆｉｅｒＣｏｒｐ．によって製造されたＩＲ−２１５３ハーフブリッジドライバのような一般的な制御回路１００を含み、それは、所定の周波数において、蛍光ランプ回路を制御する。

[0005]図２からわかるように、図１に示される回路によって、ランプの抵抗が等しくなければ、不均一な電流が、それぞれのランプに流れることがあり、それによって、様々なランプで不均一な輝度レベルが発生する。標準的なＣＣＦＬランプは、電圧または電流が整合されることはなく、一般的な製造許容誤差のために、様々に異なることがある。これらのランプは、典型的には、極めて大きな抵抗（＞１００Ｋオーム）および極めて小さな電流（＜５ｍＡ）を有するので、電圧、電流、または、等価抵抗におけるどのような小さな差でも、輝度における大きな差をもたらす。この輝度の差は、特に、より多くのランプが使用されるより大きな画面の場合、非常に目立ち、液晶パネルの裏側に不均一な光勾配をもたらす。

[0006]したがって、液晶画面全体を均一にバックライトするために、一定かつ等しい輝度レベルをランプに提供する解決策を提供することは、望ましいことである。

[0007]既知の１つの解決策は、それぞれのランプに流れる電流を等しい状態に維持するために変成器を使用する変成器平衡回路（図３）である。背景業界における別の変成器平衡回路が、米国特許出願公報第２００５／００９３４７２号に開示されている。これらの回路は、有益なものではあるが、特に、より大きな液晶画面の場合、必要とされる多数の平衡変成器のために、高価なものであり、かつ、かさばるものである。典型的な１６個のランプを備えたバックライト構成は、１６個の変成器を必要とする。

[0008]本発明の一実施形態によれば、ＡＣ駆動電流によって駆動される複数のランプの輝度を整合する方法は、前記ランプの中から最も低い輝度を有する第１のランプを選択するステップと、第２のランプに流れるＡＣ駆動電流を周期的に減少させ、それによって、第２のランプの輝度を減少させ、第１のランプの輝度に整合させるステップとを備えることができる。別の実施形態によれば、基準輝度が選択されてもよく、あるいは、場合によって、基準ＡＣ電流レベルが、選択されてもよく、そして、方法は、基準輝度、あるいは、場合によって、基準ＡＣ電流レベルに基づいてランプ輝度を設定するために、駆動電流を周期的に減少させてもよい。

[0009]制御可能な輝度を備えたランプを駆動するための回路は、ＡＣ駆動電流をランプに供給するための駆動回路と、基準に整合するようにランプに流れるＡＣ駆動電流を設定するために、ランプに流れるＡＣ駆動電流を周期的に減少させるための低減回路とを備える。基準は、ＡＣ駆動回路によって駆動される別のランプの輝度または基準ＡＣ電流レベルに対応させることができる。

[0010]低減回路は、ランプに直列に接続されたスイッチ、または、ランプをグラウンドに接続する抵抗とスイッチングデバイスとの並列接続を備えるとよい。ＡＣ駆動電流は、前記ＡＣ駆動電流の予め定められた数の半サイクルだけ、好ましくは、１／２サイクルだけ減少させられるとよい。ＡＣ駆動電流は、周期的なＯＦＦパルスを低減回路に供給することによって減少させられるとよく、そのＯＦＦパルスは、例えば、ＡＣ駆動電流の周波数を受け取りかつ分周する分周回路によって、ＡＣ駆動電流の選択された所定の数の半サイクルからなる間隔で配置されるとよい。

[0011]平衡を達成するためにＩＣを使用することは、大きな改善をもたらす。ランプ電流は、極めて小さいので、集積回路を使用する電力消費は小さくなる。

[0012]本発明のその他の特徴および利点が、図面を参照して、本発明の実施形態の以下の説明からわかるはずである。

発明の実施形態の詳細な説明

[0022]本発明の実施形態（図４）によれば、パルススキッピング電流整合制御回路２００は、結果として得られるランプにおけるＲＭＳ電流（図５）をお互いに等しい状態に維持するために、個々のランプごとに能動的なパルススキッピングを実行する。

[0023]実験装置における実際のパルススキッピング波形が図６に示され、その図面において、曲線Ｂはランプ電流を表現し、曲線Ｃは電圧を表現する。図６からわかるように、有利には、少なくとも１／２サイクルの電流が、また、この例においては、ほぼ２サイクルの電流が、時刻「Ａ」において、スキップされる。それにもかかわらず、ランプは、蛍光ランプの電離時定数のために、消灯しない。電流が０になるときに、ランプ内部の水銀原子が再結合するのに要する時間は、通常、数ミリ秒であり、ランプは、光を発生しつづけることができ、使用される開示されたパルスをスキップする方法は、電流レベルすなわち光出力レベルを調節することができる。

[0024]より詳細には、パルススキッピング電流整合制御回路２００は、それぞれのランプに直列に接続されたスイッチ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、など）を制御し、そのスイッチは、電流を遮断するために開かれる。与えられたランプに直列に接続されたスイッチは、ＲＭＳ電流と基準値との比較に基づいて、与えられた数のサイクルの間だけ開いたままである。ＲＭＳ電流が、基準値よりも大きくなればなるほど、スキップされるパルスの数は、益々、多くなる。図５（ａ）からわかるように、ランプ１〜４は、異なる瞬時電流振幅を有し、異なるＲＭＳ電流および異なるランプ輝度レベルをもたらす。スイッチＳ１、Ｓ３、および、Ｓ４は、それぞれ、ランプ駆動信号の１サイクルおき、２サイクルおき、および、３サイクルおきに開かれる。その結果として、図５（ｂ）に示されるように、ランプ１、３、および、４のＲＭＳ電流レベルは、ランプ２のＲＭＳ電流レベルに整合するように減少する。最も小さいＲＭＳ電流を有するランプ２は、この例においては、その他のランプ電流のための基準として使用される。

[0025]あるいは、ランプ電流が、十分なバックライトのためには小さすぎると定められた輝度レベル以下に減少するのを防止するために、固定最小基準値が提供されてもよい。

[0026]検出抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、など）が、それぞれのランプの電流を測定するために、それぞれのスイッチに直列に提供される。

[0027]図４に示される回路の場合、複数のランプは、整合された電流（したがって、整合された輝度）レベルを有するように制御されることが可能である。この回路は、さらなる平衡変成器の必要性を除去し、そして、制限のない数のランプを制御することができる。また、この回路は、スイッチＳ１．．．、整合検出抵抗Ｒ１．．．、および、制御回路２００を含んでもよい単一ＩＣ内に集積するのに適している。そして、そのようなＩＣは、ＣＣＦＬ制御回路の主変成器Ｔ１の一次側から何らかの制御信号を必要とすることなく、独立して、主変成器Ｔ１の二次側上に配置されることが可能である。

[0028]図７は、本発明の別の実施形態による電流平衡方式を含むＣＣＦＬドライバ回路を示す。提案された電流平衡方式は、ランプに直列に断続的に挿入される抵抗を使用し、より小さい電流を有する別の予め選択されたランプに整合するようにランプ電流を減少させることによって、ランプ電流を変調する。

[0029]回路は、ランプを放電させ、かつ、正弦波をランプに提供するために、ハーブブリッジドライバ１１０（Ｕ１、Ｑ１、Ｑ２、および、関連するコンポーネント）と、それに続く同調回路（Ｃ５〜Ｃ９、および、Ｌ５）とを有し、そして、ランプ／負荷を主変成器から絶縁するために、変成器（Ｔ１）を有する。

[0030]電流平衡セクション２１０は、Ｑ３およびＵ２、電流低減抵抗Ｒ７、および、ランプＲ４を有する。ランプＲ５は、基準として使用される非変調ランプの役割をなす。この例においては、Ｕ１およびＵ２は、ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃｔｉｆｉｅｒＣｏｒｐ．から市販されているＩＲＳ２１８４ハーフブリッジドライバによって提供されてもよい。コネクタＪ２３〜Ｊ２６は、小さな抵抗値を有する電流検出抵抗のような、ランプ電流を測定するのに適したシャントを挿入するのに使用される。シャントは、通常、Ｊ２３とＪ２５との間および／またはＪ２４とＪ２６との間に挿入される。

[0031]回路は、適切な発振器からＪ８を介して固定周波数パルス列を受け取り、また、Ｊ１９を介して同期した低減周波数／分周パルス列を受け取る。この後者のパルス列は、Ｕ２を制御し、Ｑ３をターンオンおよびターンオフする。Ｑ３は、通常、オンであり、それによって、ランプの一端を接地し、抵抗Ｒ７をバイパスする。Ｑ３がオフのとき、抵抗Ｒ７が、ランプに直列に挿入され、ランプ電流を減少させる。頻繁に抵抗を挿入することは、ランプ電流のＲＭＳ値を減少させ、それによって、ランプを暗くする。

[0032]図８は、図７に示される電流平衡回路とともに使用するための関数発生器の例を示す。タイムチャートが、図９に示される。好ましくは図７のＪ８に供給される周波数と同じ周波数を有する固定周波数マスターパルス列（図９（ａ））が、Ｊ２に提供される。Ｄ型フリップフロップＵ１Ａ、Ｕ１Ｂ、Ｕ２Ａ、Ｕ２Ｂの列は、それぞれ、除数２、４、８、または、１６によって、入力パルス列を分周する（図９（ｂ）〜図９（ｄ））。スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、または、Ｓ４の１つを閉じることによって、分周パルス列の１つが選択され、選択されたパルス列は、遅延パルスおよびＯＦＦパルスを生成するのに使用される（それぞれ、単安定のＵ３ＡおよびＵ３Ｂを経由して）。遅延は、図７の回路における固有遅延を補償するために提供され、それによって、抵抗のオン／オフ機能をランプ両端の電圧および電流と同期させる。ＯＦＦパルスは、ＦＥＴＱ３をターンオフするようにドライバＵ２を制御するために、図７のＪ１９に供給される。この実施形態において、図９（ｆ）に示されるＯＦＦパルスの長さは、図９（ａ）に示される入力信号の１／２サイクルである。

[0033]さらに、図４の実施形態の場合と同様に、コンポーネントＵ２、Ｑ３、または、コンポーネントＵ２、Ｑ３、Ｒ７、Ｒ８、および、関連するコンポーネントは、恐らくは図８の回路とともに、単一ＩＣ内に含められてもよい。

[0034]本明細書で使用される場合、「整合」という用語は、ランプの輝度均一性を改善するために、ＲＭＳランプ電流を「実質的に」または「ほぼ」または「主観的に」整合することを含むと理解されるべきである。何らかの特定の許容誤差にランプパラメータを正確に整合させることは、本発明のこれらの実施形態には必要とされない。

[0035]本発明が、それの特定の実施形態に関して説明されたが、多くのその他の変形および変更およびその他の使用が、当業者には明白である。したがって、本発明は、本明細書に開示された特定のものに限定されない。

一般的なＣＣＦＬ回路の概略ブロック図である。図１のランプに流れる不均一な電流を示すグラフである。平衡変成器電流整合回路を含むＣＣＦＬ回路の概略ブロック図である。本発明の実施形態によるパルススキッピング電流整合制御回路を含むＣＣＦＬ回路の概略ブロック図である。本発明の実施形態によるパルススキッピングを実施しないときおよび実施したときのランプ電流波形を示すグラフである。本発明の実施形態によるパルススキッピング波形対ハーフブリッジ電圧を示すグラフである。本発明の別の実施形態によるパルススキッピング電流整合制御回路を含むＣＣＦＬ回路の概略図である。制御信号を生成するための関数生成器の概略図である。図８の回路における信号を示すタイムチャートである。

符号の説明

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４…スイッチ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４…抵抗。

Claims

ＡＣ駆動電流によって駆動される複数のランプの輝度を整合する方法であって、
前記ランプの中から最も低い輝度を有する第１のランプを選択するステップと、
第２のランプに流れるＡＣ駆動電流を周期的に減少させ、それによって、第２のランプの輝度を減少させ、第１のランプの輝度に整合させるステップと、
を備える方法。
前記減少させるステップが、前記第２のランプに直列に接続されたスイッチを開くことによって、前記ＡＣ駆動電流を減少させるステップを備える、請求項１に記載の方法。
前記スイッチが、前記ＡＣ駆動電流の予め定められた数の半サイクルの間だけターンオフされる、請求項２に記載の方法。
前記減少させるステップが、抵抗を前記第２のランプに直列に挿入することによって、前記ＡＣ駆動電流を減少させるステップを備える、請求項１に記載の方法。
前記第２のランプの一端が、スイッチングデバイスに並列に接続された前記抵抗の並列接続を介してグラウンドに接続され、前記減少させるステップにおいて、前記スイッチングデバイスがターンオフされ、それによって、前記抵抗が、前記第２のランプとグラウンドとの間に接続される、請求項４に記載の方法。
前記スイッチが、前記ＡＣ駆動電流の予め定められた数の半サイクルの間だけターンオフされる、請求項５に記載の方法。
周期的なＯＦＦパルスを生成し、前記スイッチングデバイスに印加するステップをさらに備える、請求項５に記載の方法。
前記ＯＦＦパルスが、第１および第２のランプの輝度を整合するために選択された前記ＡＣ駆動電流の所定の数の半サイクルからなる間隔で配置される、請求項７に記載の方法。
回路パラメータに対応する予め定められた遅延時間だけ前記ＯＦＦパルスを遅延させるステップをさらに備える、請求項８に記載の方法。
ＡＣ駆動電流によって駆動されるランプの輝度を制御する方法であって、
基準輝度を選択するステップと、
基準輝度に基づいてランプの輝度を設定するために、前記ランプに流れるＡＣ駆動電流を周期的に減少させるステップと、
を備える方法。
前記減少させるステップが、前記第２のランプに直列に接続されたスイッチを開くことによって、前記ＡＣ駆動電流を減少させるステップを備える、請求項１０に記載の方法。
前記減少させるステップが、抵抗を前記第２のランプに直列に挿入することによって、前記ＡＣ駆動電流を減少させるステップを備える、請求項１０に記載の方法。
前記ランプの一端が、スイッチングデバイスに並列に接続された前記抵抗の並列接続を介してグラウンドに接続され、前記減少させるステップにおいて、前記スイッチングデバイスがターンオフされ、それによって、前記抵抗が、前記ランプとグラウンドとの間に接続される、請求項１２に記載の方法。
制御可能な輝度を備えたランプを駆動するための回路であって、
ＡＣ駆動電流を前記ランプに供給するための駆動回路と、
ランプに流れるＡＣ駆動電流を基準に基づいて設定するために、前記ランプに流れるＡＣ駆動電流を周期的に減少させるための低減回路と、
を備える回路。
前記基準が、前記駆動回路によって駆動される別のランプの輝度に対応する、請求項１４に記載の回路。
前記低減回路が、前記ランプに直列に接続されたスイッチを備える、請求項１４に記載の回路。
前記ＡＣ駆動電流の予め定められた数の半サイクルの間だけ前記スイッチをターンオフするための制御回路をさらに備える、請求項１６に記載の回路。
前記低減回路が、前記ランプに直列に接続された抵抗を備える、請求項１４に記載の回路。
前記ランプの一端が、スイッチングデバイスに並列に接続された前記抵抗の並列接続を介してグラウンドに接続され、前記スイッチングデバイスを周期的にターンオフするための制御回路をさらに備え、それによって、前記抵抗が、前記第２のランプとグラウンドとの間に接続される、請求項１８に記載の回路。
制御回路が、前記ＡＣ駆動電流の予め定められた数の半サイクルの間だけ前記スイッチをターンオフする、請求項１９に記載の回路。
前記制御回路が、周期的なＯＦＦパルスを生成し、前記スイッチングデバイスに印加する、請求項１９に記載の回路。
前記ＯＦＦパルスが、ランプの輝度を基準輝度に整合させるために選択された前記ＡＣ駆動電流の所定の数の半サイクルからなる間隔で配置される、請求項２１に記載の回路。
前記制御回路が、さらに、前記駆動回路および前記低減回路の回路パラメータに対応する予め定められた遅延時間だけ前記ＯＦＦパルスを遅延させる、請求項２２に記載の回路。
前記低減回路が、単一集積回路内に含まれる、請求項１４に記載の回路。