JP2013232360A - Driver of field emission lamp - Google Patents
Driver of field emission lamp Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013232360A JP2013232360A JP2012104450A JP2012104450A JP2013232360A JP 2013232360 A JP2013232360 A JP 2013232360A JP 2012104450 A JP2012104450 A JP 2012104450A JP 2012104450 A JP2012104450 A JP 2012104450A JP 2013232360 A JP2013232360 A JP 2013232360A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- gate
- circuit
- stabilization
- field emission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電子放出源から電界放出された電子により蛍光体を励起発光させる電界放出型ランプに用いて好適な電界放出型ランプの駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a field emission lamp suitable for use in a field emission lamp that excites and emits a phosphor with electrons emitted from an electron emission source.
電子放出源から電界放出された電子により蛍光体を励起発光させる電界放出型ランプは知られており、通常、電界放出型ランプの発光には専用の駆動装置が用いられる。 A field emission lamp that emits light by exciting a phosphor with electrons emitted from an electron emission source is known, and a dedicated driving device is usually used for light emission of the field emission lamp.
従来、この種の駆動装置としては、特許文献1で開示される電界放出型ランプの駆動装置が知られている。同文献1で開示される駆動装置は、スイッチング信号を出力する駆動回路と、このスイッチング信号によりスイッチング素子をオン/オフ制御して直流入力電圧をスイッチングするスイッチング回路と、スイッチングされた入力電圧を昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トランスの出力電圧を整流して直流出力電圧を出力する整流回路を備える電界放出型ランプの駆動装置であって、昇圧トランス及びこの昇圧トランスの有する浮遊静電容量を利用した共振回路と、この共振回路にスイッチング信号のオン/オフタイミングをマッチングさせる機能を有する駆動回路を備えたものである。
Conventionally, as this type of driving device, a driving device for a field emission lamp disclosed in
ところで、電界放出型ランプは、電子放出源や蛍光体の特性バラツキ及び電極間距離の製造上のバラツキ等が存在するため、複数の電界放出型ランプを同一電圧により駆動したとしても全ての電界放出型ランプを均一に発光させるのは容易でない。したがって、この課題を解決するには各電界放出型ランプをそれぞれ駆動する複数の駆動装置を用意する必要がある。しかし、各電界放出型ランプ毎に駆動装置を使用するのは、均一性を確保できるとしても、コストアップや装置全体の大型化、更には消費電力の増加を招くなど、無視できない問題を生じる。 By the way, field emission lamps have variations in the characteristics of electron emission sources and phosphors, manufacturing variations in the distance between electrodes, and the like. Therefore, even when a plurality of field emission lamps are driven by the same voltage, all field emission lamps are used. It is not easy to make the mold lamp emit light uniformly. Therefore, in order to solve this problem, it is necessary to prepare a plurality of driving devices for driving each field emission lamp. However, the use of a driving device for each field emission lamp causes problems that cannot be ignored, such as an increase in cost, an increase in the size of the entire device, and an increase in power consumption, even if uniformity can be ensured.
一方、複数の電界放出型ランプを使用する際のコストアップや大型化などの問題を解消することを目的とした駆動装置も特許文献2で知られており、同文献2には、複数の電界放出型ランプを、所定個数のランプで構成される代表ランプを基準として駆動する電界放出型ランプの駆動装置であって、代表ランプに適合する代表ゲート電圧を生成するための安定化電圧を制御し、代表ゲート電圧で代表ランプを駆動制御する第1の制御部と、代表ランプ以外の他のランプを、代表ゲート電圧を与える安定化電圧を分圧したゲート電圧で駆動すると共に、安定化電圧の分圧比を制御して代表ランプと同一電力になるよう駆動制御する第2の制御部とを備えた電界放出型ランプの駆動装置が開示されている。
On the other hand, a driving device aimed at solving problems such as an increase in cost and an increase in size when using a plurality of field emission lamps is also known from
しかし、上述した従来における電界放出型ランプの駆動装置、特に、複数のランプを駆動する駆動装置は、次のような解決すべき課題が存在した。 However, the above-described conventional field emission lamp driving device, particularly the driving device for driving a plurality of lamps, has the following problems to be solved.
第一に、複数の電界放出型ランプを駆動する従来の駆動装置は、複数の電界放出型ランプが同一規格であることを前提とする。即ち、各電界放出型ランプ間のバラツキを是正することを目的としたものであり、これ以上を想定したものではない。一方、複数の電界放出型ランプを駆動する実際の使用態様においては、例えば、自動車のランプ類のように、ヘッドライトをはじめ、バックライト,方向指示ランプ,室内灯等の様々な種類のランプ類が混在し、必ずしもバラツキの問題だけではない。結局、従来の駆動装置は、このような規格(種類)の異なる様々なランプ類を単一の駆動装置により駆動させることまでは想定していないため、対応することが困難であり、汎用性及び応用性(発展性)の観点からは十分とはいえない。 First, the conventional driving apparatus for driving a plurality of field emission lamps is based on the premise that the plurality of field emission lamps have the same standard. In other words, the purpose is to correct the variation between the field emission lamps, and no further assumption is made. On the other hand, in an actual usage mode for driving a plurality of field emission lamps, various types of lamps such as headlights, backlights, direction indicator lamps, indoor lights, etc., such as automobile lamps. Is not only a problem of variation. In the end, the conventional driving device does not assume that various lamps with different standards (types) are driven by a single driving device, so that it is difficult to cope with them. It is not enough from the viewpoint of applicability (development).
第二に、複数の異なる安定化電圧を供給して規格の異なる複数の電界放出型ランプを発光させる場合、部品点数の増加は避けられない。したがって、装置全体の大型化、消費電力アップ及びコストアップをできるだけ抑制することは重要な課題となり、特に、自動車のような限られたスペースに配設する場合、最重要課題の一つとして位置づけられる。しかし、従来の駆動装置では、このような課題までを想定していないため、装置全体の大型化、消費電力アップ及びコストアップを抑制し、併せて、各電界放出型ランプ間におけるバラツキの是正及び異なる複数の規格(種類)の電界放出型ランプを的確かつ安定に駆動するというこれらの要請を満たすには更なる改善の余地があった。 Second, when a plurality of field emission lamps with different specifications are caused to emit light by supplying a plurality of different stabilization voltages, an increase in the number of components is inevitable. Therefore, it is an important issue to suppress as much as possible the overall size of the device, the increase in power consumption and the cost increase, and it is positioned as one of the most important issues especially when it is disposed in a limited space such as an automobile. . However, since the conventional drive device does not assume such a problem, it suppresses an increase in the size of the entire device, an increase in power consumption, and an increase in cost, and also corrects variations among the field emission lamps. There was room for further improvement to meet these demands to drive field emission lamps of different standards (types) accurately and stably.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した電界放出型ランプの駆動装置の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a driving device for a field emission lamp that solves the problems in the background art.
本発明は、上述した課題を解決するため、スイッチング信号Sa,Sbを出力する信号回路2と、このスイッチング信号Sa,Sbによりスイッチング素子3a,3bをオン/オフ制御して直流入力電圧Viをスイッチングするスイッチング回路3と、スイッチングされた入力電圧Viを昇圧する昇圧トランス4と、この昇圧トランス4の出力電圧Vtoを整流するとともに、少なくとも、電界放出型ランプL1…LnのゲートL1g…Lngに供給するためのゲート用直流電圧Vsg及びアノードL1a…Lnaに供給するためのアノード用直流電圧Vsaを出力する整流回路5とを備える電界放出型ランプの駆動装置1を構成するに際して、ゲート用直流電圧Vsgが入力し、複数のゲート用安定化電圧V1dg…Vndgを出力する電圧安定化回路6と、各ゲート用安定化電圧V1dg…Vndgがそれぞれ入力し、少なくとも電圧の大きさを調整したゲート印加電圧V1g…Vngを出力して複数の電界放出型ランプL1…LnのゲートL1g…Lngにそれぞれ印加する複数のゲート電圧制御回路71…7nとを具備してなることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention switches the DC input voltage Vi by controlling the on / off of the
この場合、発明の好適な態様により、整流回路5には、直列接続した複数のダイオードDs…及び直列接続した複数のコンデンサCs…を組合わせて構成した多倍電圧整流回路5pを用いることができる。一方、電圧安定化回路6には、複数の電圧制御素子8s…及び8scを順次シリーズ接続した耐圧化入力回路11を設けるとともに、この耐圧化入力回路11の電圧入力部に、整流回路5から出力するゲート用直流電圧Vsgを入力し、かつ複数の電圧制御素子8s…及び8scのうち最小電圧が付加される電圧制御素子(第一特定電圧制御素子)8scからゲート用安定化電圧V1dgを出力させるとともに、当該第一特定電圧制御素子8scの制御入力部8scgに、ゲート用安定化電圧V1dgを安定化させる安定化制御信号Scを付与することができる。また、この電圧安定化回路6には、第一特定電圧制御素子8scから出力するゲート用安定化電圧V1dgを分圧する分圧回路12と、この分圧回路12から得る分圧電圧Vpを、安定化制御信号Scとして第一特定電圧制御素子8scの制御入力部8scgに付与する電圧帰還回路13とを設けることができる。この際、電圧帰還回路13には、第一特定電圧制御素子8scの電圧出力部8scsと制御入力部8scg間にコレクタとエミッタを接続した帰還用トランジスタ11xを設け、分圧回路12から得る分圧電圧Vpを、ツェナダイオードDtpを介して帰還用トランジスタ11xのベースに付与することができる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, the
さらに、電圧安定化回路6には、第一特定電圧制御素子8scの電圧出力部8scsから出力するゲート用安定化電圧(第1ゲート用安定化電圧)V1dgを第1のゲート電圧制御回路(第1ゲート電圧制御回路)71に付与するとともに、第1ゲート用安定化電圧V1dgを複数の他のゲート用安定化電圧V2dg…Vndgに分圧する分圧出力回路14を有し、当該分圧出力回路14から得る各ゲート用安定化電圧V2dg…Vndgをそれぞれ第Nゲート用安定化電圧V2dg,V3dg…Vndg(Nは2,3…n、また、nは整数)として第Nゲート電圧制御回路72…7nにそれぞれ付与することができる。この場合、分圧出力回路14には、シリーズ接続した複数の電圧制御素子8g…を設けることができる。また、ゲート電圧制御回路71…には、ゲート印加電圧V1g…を制御用電圧V1c…により制御する電圧調整回路15を設けることができる。なお、電圧制御素子8s…,8sc,8g…には、FET(電界効果トランジスタ)を用いることが望ましい。
Further, the
このような構成を有する本発明に係る電界放出型ランプの駆動装置1によれば、次のような顕著な効果を奏する。
The field emission
(1) 同一規格となる複数の電界放出型ランプL1…間における発光上のバラツキを解消できることに加え、異なる規格(種類)を有する複数の電界放出型ランプL1…を同時に発光させる場合にも、各電界放出型ランプL1…を本来の規格となるように正確な輝度により発光させることができる。したがって、複数の各種電界放出型ランプL1…を含む様々な分野における照明システムに適用することができるなど、汎用性及び応用性(発展性)に優れる。 (1) In addition to eliminating variations in light emission between a plurality of field emission lamps L1 of the same standard, when a plurality of field emission lamps L1 having different standards (types) are caused to emit light simultaneously, Each of the field emission lamps L1,... Can be made to emit light with an accurate luminance so as to become the original standard. Therefore, it can be applied to illumination systems in various fields including a plurality of various field emission lamps L1,.
(2) 同一規格となる複数の電界放出型ランプL1…を発光させる場合、及び異なる規格(種類)を有する複数の電界放出型ランプL1…を同時に発光させる場合、の双方に対して、単一の駆動装置1により的確に対応することができる。したがって、部品点数の有効な削減、更には、装置全体の小型化、消費電力の削減及びコストダウンを図ることができるなど、特に、様々な規格(種類)のランプ類を搭載する自動車の照明系などに適用して最適となる。 (2) A single case is used for both emitting a plurality of field emission lamps L1 of the same standard, and a plurality of field emission lamps L1 having different standards (types). This can be dealt with more accurately. Therefore, it is possible to effectively reduce the number of parts, further reduce the size of the entire device, reduce power consumption, and reduce costs. In particular, the illumination system for automobiles equipped with lamps of various standards (types). It is optimal to apply to.
(3) 好適な態様により、整流回路5に、直列接続した複数のダイオードDs…及び直列接続した複数のコンデンサCs…を組合わせて構成した多倍電圧整流回路5pを用いれば、高電圧となるゲート用直流電圧Vsg及びアノード用直流電圧Vsaの双方を容易に得ることができる。しかも、昇圧トランス4と組合わせることにより必要な大きさの直流電圧Vsg,Vsaを容易かつ確実に得ることができる。
(3) If a multiple
(4) 好適な態様により、電圧安定化回路6に、複数の電圧制御素子8s…及び8scを順次シリーズ接続した耐圧化入力回路11を設けるとともに、この耐圧化入力回路11の電圧入力部に、整流回路5から出力するゲート用直流電圧Vsgを入力し、かつ複数の電圧制御素子8s…及び8scのうち最小電圧が付加される電圧制御素子(第一特定電圧制御素子)8scからゲート用安定化電圧V1dgを出力させるとともに、当該第一特定電圧制御素子8scの制御入力部8scgに、ゲート用安定化電圧V1dgを安定化させる安定化制御信号Scを付与するようにすれば、ゲート用直流電圧Vsgが、変動等により、例えば、10〔kV〕以上の高電圧に達するような場合であっても、複数の電圧制御素子8s…,8scにより分圧できるため、入力系回路の耐電圧化及び高電圧制御を実現するに際しては、耐電圧の低い部品の使用及び部品点数の削減により、信頼性の向上及びコストダウンを図ることができる。
(4) According to a preferred embodiment, the
(5) 好適な態様により、電圧安定化回路6に、第一特定電圧制御素子8scから出力するゲート用安定化電圧V1dgを分圧する分圧回路12と、この分圧回路12から得る分圧電圧Vpを、安定化制御信号Scとして第一特定電圧制御素子8scの制御入力部8scgに付与する電圧帰還回路13とを設ければ、電圧安定化を実現するに際し、部品点数の少ない簡易な回路構成により容易に実現することができる。
(5) According to a preferred embodiment, the
(6) 好適な態様により、電圧帰還回路13に、第一特定電圧制御素子8scの電圧出力部8scsと制御入力部8scg間にコレクタとエミッタを接続した帰還用トランジスタ11xを設け、分圧回路12から得る分圧電圧Vpを、ツェナダイオードDtpを介して帰還用トランジスタ11xのベースに付与するように構成すれば、目的とする(必要とする)高電圧に対する電圧安定化を実現するための電圧帰還回路13を容易かつ確実に構成できる。
(6) According to a preferred embodiment, the
(7) 好適な態様により、電圧安定化回路6に、第一特定電圧制御素子8scの電圧出力部8scsから出力する第1ゲート用安定化電圧V1dgを第1ゲート電圧制御回路71に付与するとともに、第1ゲート用安定化電圧V1dgを複数の他のゲート用安定化電圧V2dg,V3dg…Vndgに分圧する分圧出力回路14を有し、当該分圧出力回路14から得る各ゲート用安定化電圧をそれぞれ第Nゲート用安定化電圧V2dg,V3dg…Vndgとして第Nゲート電圧制御回路72…7nにそれぞれ付与するようにすれば、比較的少ない部品点数の簡易な回路構成により、異なる複数の安定化電圧を容易に得ることができる。
(7) According to a preferred embodiment, the
(8) 好適な態様により、分圧出力回路14に、シリーズ接続した複数の電圧制御素子8g…を設ければ、電圧制御素子8g…に対して抵抗を組合わせるなどにより、必要とする電圧の安定化を容易かつ確実に行うことができる。
(8) If a plurality of
(9) 好適な態様により、ゲート電圧制御回路71…に、ゲート印加電圧V1g…を制御用電圧V1c…により制御する電圧調整回路15を設ければ、ゲート印加電圧V1g…の大きさ(輝度)の調整(調光制御)を簡易な回路構成により容易かつ確実に実現できるとともに、電界放出型ランプL1…に対する駆動装置1としての最適化も容易に行うことができる。
(9) According to a preferred embodiment, if the gate
(10) 好適な態様により、電圧制御素子8s…,8sc,8g…に、FET(電界効果トランジスタ)を用いれば、比較的ポピュラな部品(FET)の使用により、容易かつ低コストに実施することができる。
(10) If FETs (field effect transistors) are used for the
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る電界放出型ランプの駆動装置1の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。
First, the overall configuration of the field emission
図1は、本実施形態に係る駆動装置1及びこの駆動装置1により駆動する(発光させる)複数の電界放出型ランプL1,L2…Ln(nは整数)を示す。電界放出型ランプL1(L2…Lnも同じ)は、真空バルブの内部に、カソード電極,ゲート電極,アノード電極の順に間隔を空けて配し、それぞれ外部の端子となるカソードL1k,ゲートL1g,アノードL1aに接続される。したがって、蛍光体を有するアノードL1aに直流高電圧を印加すれば、電子放出源を有するカソード電極から電子が電界放出され、この電子がアノード電極の蛍光体を励起発光させる発光原理を有する。
FIG. 1 shows a
一方、駆動装置1は、一次巻線4f及び二次巻線4sを有する昇圧トランス4を備える。一次巻線4fはセンタタップ付きであり、このセンタタップは電源ラインHを介して正側入力端子21pに接続する。なお、21nはグランドGに接続した負側入力端子を示す。例示の駆動装置1は、自動車に搭載することを想定したものである。したがって、入力端子21p,21nには、バッテリ電圧の直流12〔V〕が入力する。また、一次巻線4fの一端はスイッチング素子となるFET3a(ドレイン−ソース間)を介してグランドGに接続するとともに、一次巻線4fの他端はスイッチング素子となるFET3b(ドレイン−ソース間)を介してグランドGに接続する。さらに、電源ラインHとグランドG間には、信号回路2及び制御回路22を接続する。
On the other hand, the
信号回路2は、所定周期のパルス信号であるスイッチング信号Sa,Sbを生成して出力する機能を備える。そして、スイッチング信号Saは、FET3aのゲートに付与するとともに、スイッチング信号Sbは、FET3bのゲートに付与する。例示の場合、昇圧トランス4及びこの昇圧トランス4の有する浮遊静電容量により構成される共振回路を利用するため、スイッチング信号Sa,Sbのスイッチング周波数は、60〔kHz〕に設定されている。
The
また、制御回路22は、駆動装置1全体を制御する機能を備え、少なくとも後述するゲート電圧制御回路71,72…7nに制御用電圧V1c,V2c…Vncを付与することにより、電界放出型ランプL1,L2…Lnの輝度を調整する調光機能を備える。この際、図1に示すように、各電界放出型ランプL1,L2…Lnに対して電流検出部DX1,DX2…DXnを直列に接続し、電流検出部DX1,DX2…DXnにより検出される負荷電流の検出結果を制御回路22に付与することにより、各電界放出型ランプL1,L2…Lnの負荷電流の変動を是正するフィードバック制御を行う。さらに、図示を省略したが、利用者が操作して任意の輝度に調整できる輝度操作部を設けることにより、利用者が任意の輝度に調整(設定)できるようにしてもよい。したがって、調光機能には、各電界放出型ランプL1,L2…Lnに流れる負荷電流が変動しても駆動電力(輝度)が一定になるように制御する安定化機能(バラツキ修正機能)と、不図示の輝度操作部を操作して電界放出型ランプL1…の輝度を任意に変化させる調光機能の双方が含まれる。
In addition, the
他方、昇圧トランス4の二次巻線部4sには、この二次巻線部4sから出力する出力電圧Vtoを整流して、少なくとも二系統の直流出力電圧Vsa,Vsgを出力する整流回路5を接続する。整流回路5には、図1に示すように、直列接続した複数のダイオードDs…及び直列接続した複数のコンデンサCs…を組合わせて構成する多倍電圧整流回路5pを用いることができる。この場合、二次巻線部4sの一端から複数のダイオードDs…を順次直列接続するとともに、二次巻線部4sの一端及び他端からそれぞれ複数のコンデンサCs…を順次直列接続する。そして、二次巻線部4sの一端から接続したコンデンサDs…同士の接続点を、二つのダイオードDs…同士の接続点に順次接続するとともに、一方、二次巻線部4sの他端から接続したコンデンサDs…同士の接続点は、初段の接続点を、ダイオードDs…同士の初段の接続点に接続した後、コンデンサDs…同士の次段以降の接続点を、二つのダイオードDs…同士の接続点に順次接続する。これにより、電源ラインHの直流入力電圧Viを12〔V〕、昇圧トランス4の巻数比を90とした場合、二次巻線部4sからは、概ね1.08〔kV〕の交流電圧が出力し、多倍電圧整流回路5pにより多倍電圧整流が行われる。例示の場合、最終段のダイオードDsからは、略14.0〔kV〕のアノード用直流電圧Vsaを得、このアノード用直流電圧Vsaは、前述した電流検出部DX1…DXnを介して各電界放出型ランプL1…LnのアノードL1a…L1nに付与される。また、中間段における所定のダイオードDsからは、略10.8〔kV〕のゲート用直流電圧Vsgを得、後述する電圧安定化回路6に付与される。
On the other hand, the secondary winding
このように、整流回路5に、直列接続した複数のダイオードDs…及び直列接続した複数のコンデンサCs…を組合わせて構成した多倍電圧整流回路5pを用いれば、高電圧となるゲート用直流電圧Vsg及びアノード用直流電圧Vsaの双方を容易に得ることができる。しかも、昇圧トランス4と組合わせることにより、必要な大きさの直流電圧Vsg,Vsaを容易かつ確実に得れる利点がある。
Thus, if the multiple
また、本実施形態に係る駆動装置1は、図1に示すように、上述したゲート用直流電圧Vsgが入力し、複数のゲート用安定化電圧V1dg…Vndgを出力する電圧安定化回路6と、各ゲート用安定化電圧V1dg…Vndgがそれぞれ入力し、少なくとも電圧の大きさを調整したゲート印加電圧V1g…Vngを出力して複数の電界放出型ランプL1…Lnのゲートにそれぞれ印加する複数のゲート電圧制御回路71…7nとを備える。
Further, as shown in FIG. 1, the driving
図2に、電圧安定化回路6及びゲート電圧制御回路71(72…7nも同じ)の具体的な回路例を示す。この場合、電圧安定化回路6は、大別して、耐圧化入力回路11,分圧回路12,電圧帰還回路13及び分圧出力回路14を備える。
FIG. 2 shows a specific circuit example of the
耐圧化入力回路11は、複数(例示は5個)のFET(電圧制御素子)8s…及び8scのドレイン−ソース間を順次シリーズ接続して構成するとともに、各FET8s…及び8scのゲートの相互間はバイアス抵抗Rs…によりそれぞれ接続する。そして、耐圧化入力回路11の電圧入力部、即ち、最上位のFET8sのドレインに、上述した多倍電圧整流回路5pから出力するゲート用直流電圧Vsgを入力させるとともに、複数のFET8s…のうち最小電圧が付加される最下位のFET8scのソースからゲート用安定化電圧V1dg…を出力させる。したがって、8scは第一特定FET(第一特定電圧制御素子)となる。この場合、最下位に接続される第一特定FET8scのソースは所定の抵抗要素を介してグランドGに接続される。なお、最上位のFET8sのゲートとドレイン間はバイアス抵抗Rsにより接続する。
The withstand
このように、電圧安定化回路6に、複数のFET8s…及び8scを順次シリーズ接続した耐圧化入力回路11を設けるとともに、この耐圧化入力回路11の電圧入力部に、整流回路5から出力するゲート用直流電圧Vsgを入力し、かつ複数のFET8s…及び8scのうち最小電圧が付加されるFET(第一特定FET)8scからゲート用安定化電圧V1dgを出力させるとともに、当該第一特定FET8scの制御入力部8scgに、ゲート用安定化電圧V1dgを安定化させる安定化制御信号Scを付与するようにすれば、ゲート用直流電圧Vsgが、変動等により、例えば、10〔kV〕以上の高電圧に達するような場合であっても、複数のFET8s…,8scにより分圧できるため、入力系回路の耐電圧化及び高電圧制御を実現するに際しては、耐電圧の低い部品の使用及び部品点数の削減により、信頼性の向上及びコストダウンを図れる利点がある。
In this way, the
一方、第一特定FET8scの制御入力部(ゲート)8scgにはゲート用安定化電圧V1dgを安定化させるための安定化制御信号Scを付与する。図2の例示回路では、第一特定FET8scのソースからゲート用安定化電圧V1dgが出力するため、このゲート用安定化電圧V1dgを、抵抗R1とR2からなる分圧回路12により分圧し、分圧して得た分圧電圧Vpを安定化制御信号Scとして用いるとともに、電圧帰還回路13を介して第一特定FET8scの制御入力部(ゲート)8scgに付与する(帰還させる)ようにした。電圧帰還回路13は、第一特定FET8scの電圧出力部(ソース)8scsと制御入力部(ゲート)8scg間にコレクタとエミッタを接続した帰還用トランジスタ11xを備えるとともに、分圧電圧Vp(安定化制御信号Sc)を帰還用トランジスタ11xのベースに付与するツェナダイオードDtpを備える。なお、DsはツェナダイオードDtpに直列接続した温度補償用ダイオード、Rsは帰還用トランジスタ11xのエミッタ−コレクタ間に接続したバイアス抵抗を示す。
On the other hand, a stabilization control signal Sc for stabilizing the gate stabilization voltage V1dg is applied to the control input portion (gate) 8scg of the first specific FET 8sc. In the example circuit of FIG. 2, since the gate stabilization voltage V1dg is output from the source of the first specific FET 8sc, the gate stabilization voltage V1dg is divided by the
このように、電圧安定化回路6に、第一特定FET8scから出力するゲート用安定化電圧V1dgを分圧する分圧回路12と、この分圧回路12から得る分圧電圧Vpを、安定化制御信号Scとして第一特定FET8scの制御入力部(ゲート)8scgに付与する電圧帰還回路13とを設ければ、電圧安定化を実現するに際し、部品点数の少ない簡易な回路構成により容易に実現できる利点がある。加えて、電圧帰還回路13に、第一特定FET8scの電圧出力部(ソース)8scsと制御入力部(ゲート)8scg間にコレクタとエミッタを接続した帰還用トランジスタ11xを設け、分圧回路12から得る分圧電圧Vpを、ツェナダイオードDtpを介して帰還用トランジスタ11xのベースに付与するように構成すれば、目的とする(必要とする)高電圧に対する電圧安定化を実現するための電圧帰還回路13を容易かつ確実に構成できる利点がある。
In this way, the
一方、電圧安定化回路6は、第一特定FET8scの電圧出力部8scsから出力するゲート用安定化電圧(第1ゲート用安定化電圧)V1dgを、第1のゲート電圧制御回路(第1ゲート電圧制御回路)71に付与するとともに、第1ゲート用安定化電圧V1dgを複数の他のゲート用安定化電圧V2dg,V3dg…Vndgに分圧する分圧出力回路14を有し、当該分圧出力回路14から得る各ゲート用安定化電圧をそれぞれ第Nゲート用安定化電圧V2dg,V3dg…Vndg(Nは2,3…n、また、nは整数)として第Nゲート電圧制御回路72…7nにそれぞれ付与する。
On the other hand, the
この場合、分圧出力回路14は、複数のFET(電圧制御素子)8g…のドレイン−ソース間を順次シリーズ接続して構成するとともに、各FET8s…のゲートの相互間は分圧抵抗R10,R11,R12,R13,R14…によりそれぞれ接続する。分圧出力回路14は、基本的に、第1ゲート用安定化電圧V1dg以外のゲート用安定化電圧、即ち、第2ゲート用安定化電圧V2dg…第nゲート用安定化電圧Vndgを生成して出力する機能を備える。この場合、各FET8g…のソースから第2ゲート用安定化電圧V2dg…第Nゲート用安定化電圧Vndgがそれぞれ出力する。なお、図2中、Cs…は出力安定化用コンデンサを示す。
In this case, the voltage dividing
このように、電圧安定化回路6に、第一特定FET8scの電圧出力部(ソース)8scsから出力する第1ゲート用安定化電圧V1dgを第1ゲート電圧制御回路71に付与するとともに、第1ゲート用安定化電圧V1dgを複数の他のゲート用安定化電圧V2dg,V3dg…Vndgに分圧する分圧出力回路14を有し、当該分圧出力回路14から得る各ゲート用安定化電圧をそれぞれ第Nゲート用安定化電圧V2dg,V3dg…Vndgとして第Nゲート電圧制御回路72…7nにそれぞれ付与するようにすれば、比較的少ない部品点数の簡易な回路構成により、異なる複数の安定化電圧を容易に得れる利点がある。さらに、分圧出力回路14に、シリーズ接続した複数のFET8g…を設ければ、FET8g…に対して抵抗を組合わせるなどにより、必要とする電圧の安定化を容易かつ確実に行うことができる。
Thus, the first gate stabilization voltage V1dg output from the voltage output unit (source) 8scs of the first specific FET 8sc is applied to the first gate
他方、ゲート電圧制御回路71(他のゲート電圧制御回路72…7nも同じ)は、図2に示すように、電圧調整回路15を備えており、制御回路22から付与される制御用電圧V1cによりゲート印加電圧V1gを制御する機能を備える。ゲート電圧制御回路71は、FET32を備え、電圧安定化回路6から付与される第1ゲート用安定化電圧V1dgは抵抗Riを介してFET32のドレインに付与される。また、FET32のソースからはゲート印加電圧V1gが出力し、抵抗Roを介して電界放出型ランプL1のゲートL1gに付与される。この際、FET32のソースは、抵抗R20,R21,R22の直列回路を介してグランドGに接続する。そして、抵抗R20とR21の接続点の電圧は、前述した電圧帰還回路13と同様の電圧帰還回路13tを介して帰還させ、電圧安定化を図る。なお、電圧帰還回路13tにおいて、11zは帰還用トランジスタ、Dtpはツェナダイオード、Dsは温度補償用ダイオード、Rsはバイアス抵抗をそれぞれ示す。さらに、抵抗R22の両端には、FET33のドレイン−ソース間を接続し、このFET33のゲートに、制御回路22からの制御用電圧V1cを付与する。なお、図中、Ci,Coは電圧安定化用コンデンサを示す。
On the other hand, the gate voltage control circuit 71 (the same applies to the other gate
このように、ゲート電圧制御回路71…に、ゲート印加電圧V1g…を制御用電圧V1c…により制御する電圧調整回路15を設ければ、ゲート印加電圧V1g…の大きさ(輝度)の調整(調光制御)を簡易な回路構成により、容易かつ確実に実現できるとともに、電界放出型ランプL1…に対する駆動装置1としての最適化も容易に行える利点がある。
As described above, if the gate
次に、本実施形態に係る電界放出型ランプの駆動装置1の動作(機能)について、図1〜図7を参照して説明する。
Next, the operation (function) of the field emission
今、正側入力端子21p及び負側入力端子21nに、直流入力電圧Vi(=12〔V〕)が付与された場合を想定する。信号回路2では、設定したオン/オフタイミングに基づいてスイッチング信号Sa,Sbが生成され、FET3a,3bの各ゲートにそれぞれ付与される。これにより、FET3a,3bが交互にオン/オフし、一次巻線部4fには、スイッチングされた入力電圧Viが印加されることにより、入力電流Iiが流れる。
Assume that a DC input voltage Vi (= 12 [V]) is applied to the
また、昇圧トランス4の二次巻線部4sからは出力電圧Vtoが出力し、多倍電圧整流回路5pにより多倍電圧整流が行われる。これにより、最終段のダイオードDsからは、略14.0〔kV〕のアノード用直流電圧Vsaが得られ、前述した電流検出部DX1…DXnを介して各電界放出型ランプL1…LnのアノードL1a…L1nに付与されるとともに、中間段における所定のダイオードDsからは、略10.8〔kV〕のゲート用直流電圧Vsgが得られ、前述した電圧安定化回路6における耐圧化入力回路11の最上位のFET8sのドレインに付与される。
The output voltage Vto is output from the secondary winding
この耐圧化入力回路11により、ゲート用直流電圧Vsgが、変動等により高電圧に達するような場合であっても、複数のFET8s…,8scにより分圧できるため、入力系回路の耐電圧化及び高電圧制御を実現するに際しては、耐電圧の低い部品の使用及び部品点数の削減により、信頼性の向上及びコストダウンを図ることができる。
Even when the gate direct-current voltage Vsg reaches a high voltage due to fluctuations or the like, the voltage-
この耐圧化入力回路11について、図3に示す原理図を参照して説明する。ゲート用直流電圧Vsgは、例示のように、自動車に搭載するランプ類の駆動装置1として構成する場合、10.8〔kV〕に設定している。この場合、バッテリ電圧の変動を6〜16〔V〕、電圧安定化回路6から出力するゲート印加電圧V1gを仮に3.7〔kV〕と想定した場合、4.5〜12〔kV〕の変動が生じ、耐圧化入力回路11には、最大7〔kV〕の高電圧が印加される。このため、本実施形態では、複数のFET8s…を本来のFETである第一特定FET8scに対して順次シリーズ接続し、第一特定FET8scのゲートに安定化制御信号Scを付与するのみで、全てのFET8s…,8scに印加される電圧が等しくなるようにした。これにより、7〔kV〕の高電圧に対しては、1.5〔kV〕耐圧のFET8s…(第一特定FET8scを含む)を全部で5個以上直列接続すれば対応が可能となり、この際、各FET8s…,8scに印加される電圧は、1.3〔kV〕程度となる。なお、図3中、Rrは第一特定FET8scのソースとグランドG間の等価抵抗を示す。
The breakdown
また、上述した安定化制御信号Scは分圧回路12及び電圧帰還回路13により生成され、第一特定FET8scのゲート(制御入力部)8scgに付与される。図4に、分圧回路12及び電圧帰還回路13の原理図を示す。図4に示すように、電圧安定化回路6からの出力、即ち、第一特定FET8scのソースから出力するゲート用安定化電圧V1dgが変動した場合、分圧回路12を構成する分圧抵抗R1とR2の接続点p1の電圧も変動する。したがって、抵抗R1の両端電圧も変動し、図4中、電流i1,i2も変動する。この結果、第一特定FET8scのゲート8scgに付与される電圧も変動する。この電圧は安定化制御信号Scとして機能し、ゲート用安定化電圧V1dgの変動を是正するように作用するため、電圧安定化回路6の出力電圧となるゲート用安定化電圧V1dgが安定化される。
Further, the stabilization control signal Sc described above is generated by the
一方、ゲート用安定化電圧V1dgは、第1ゲート電圧制御回路71に付与される第1ゲート用安定化電圧V1dgとなるが、第2ゲート電圧制御回路72…第Nゲート電圧制御回路7nに付与される第2ゲート用安定化電圧V2dg…第Nゲート用安定化電圧Vndgは、分圧出力回路14に基づいて生成される。図5は、第2ゲート電圧制御回路72に付与される第2ゲート用安定化電圧V2dgの生成系を原理図で示している。図5に示すように、上述した第1ゲート用安定化電圧V1dgを出力する第一特定FET8scとグランドG間に、分圧出力回路14を構成するFET(電圧制御素子)8gをシリーズ接続、即ち、第一特定FET8scの電圧出力部(ソース)8sgsに対してFET8gのドレインを接続し、第1ゲート用安定化電圧V1dgを抵抗R10及びR11の直列接続を介してグランドGに接続した場合、抵抗R10とR11の接続点p2の電圧Vgは、Vg=V1dg×(R11/(R10+R11))となり、抵抗R10とR11の抵抗値比率でV1dgを分割した値となる。一方、この接続点p2に、FET8gのゲートを接続し、FET8gのソースを電圧安定化回路6の第2ゲート用安定化電圧V2dgとした場合、この接続点p2の電圧Vgとほぼ等しくなる。この場合、第1ゲート用安定化電圧V1dgは、上述したように、電圧安定化が図られているため、この第1ゲート用安定化電圧V1dgを分割した接続点p2の電圧Vgも電圧安定化が図られる。この結果、目的の第2ゲート用安定化電圧V2dgもいわば自動的に電圧安定化が図られる。
On the other hand, the gate stabilization voltage V1dg becomes the first gate stabilization voltage V1dg applied to the first gate
したがって、分圧出力回路14を用いれば、同様の原理により、第3ゲート用安定化電圧V3dg…第Nゲート用安定化電圧Vndgも同様に生成することができる。図6は、図5に対して、第三ゲート用電圧V3dgを含めた生成系を原理図で示している。図6に示すように、第二ゲート用電圧V2dgに加え、第三ゲート用電圧V3dgを生成する場合であっても、第二ゲート用電圧V2dgを生成する場合と同様の回路ユニットを追加することにより、第三ゲート用電圧V3dgを生成することができる。この場合、抵抗R10,R11,R12の大きさを変更すれば、第二ゲート用電圧V2dg,第三ゲート用電圧V3dgの大きさを任意に変更(設定)できる。
Therefore, if the voltage dividing
このように、分圧出力回路14を用いれば、比較的少ない部品点数の簡易な回路構成により、異なる複数の安定化電圧を容易に得ることができるとともに、シリーズ接続した複数のFET8g…を設ければ、FET8g…に対して抵抗を組合わせるなどにより、必要とする電圧の安定化を容易かつ確実に行うことができる。なお、図6において、p2は抵抗R10とR11の接続点、p3は抵抗R11とR12の接続点、Rdは第三ゲート用電圧V3dgを出力するFET8gのソースとグランドG間の等価抵抗を示す。
As described above, when the voltage dividing
他方、ゲート電圧制御回路71…は次のように機能する。図7に第1ゲート電圧制御回路71の原理図を示す。第1ゲート電圧制御回路71(他の第2ゲート電圧制御回路72…第Nゲート電圧制御回路7nも同じ)には、第1ゲート用安定化電圧V1dgが入力する。この際、第1ゲート電圧制御回路71は、前述した電圧帰還回路13tを備えているため、第1ゲート電圧制御回路71からは電圧が安定化されたゲート印加電圧V1gが出力し、電界放出型ランプL1のゲートL1gに付与される。この場合、第1ゲート電圧制御回路71には、電圧帰還回路13tを備えるため、抵抗R20とR21の接続点p4の電圧がFET32のゲートにフィードバックされ、ゲート印加電圧V1gの電圧安定化が図られる。
On the other hand, the gate
また、第1ゲート電圧制御回路71には、ゲート印加電圧V1gを制御用電圧V1cにより制御する電圧調整回路15を備えるため、制御用電圧V1cの大きさを変更すれば、ゲート印加電圧V1gの大きさ(輝度)の調整(調光制御)を簡易な回路構成により容易かつ確実に実現できる。この場合、制御用電圧V1cは制御回路22から付与される。制御用電圧V1cには、電界放出型ランプL1に対して直列接続した電流検出部DX1により検出される負荷電流の検出結果に基づく制御用電圧V1cが含まれる。これにより、何らかの外乱により電界放出型ランプL1の輝度が変動したとしても常に輝度が一定に維持されるようにフィードバック制御が行われる。さらに、制御用電圧V1cには、利用者が輝度操作部を操作し、任意の輝度に調整(設定)するための制御用電圧V1cが含まれるため、この制御用電圧V1cに基づいて任意の輝度に設定される。
Further, since the first gate
よって、このような本実施形態に係る駆動装置1によれば、同一規格となる複数の電界放出型ランプL1…間における発光上のバラツキを解消できることに加え、異なる規格(種類)を有する複数の電界放出型ランプL1…を同時に発光させる場合にも、各電界放出型ランプL1…を本来の規格となるように正確な輝度により発光させることができる。したがって、複数の各種電界放出型ランプL1…を含む様々な分野における照明システムに適用することができるなど、汎用性及び応用性(発展性)に優れる。また、同一規格となる複数の電界放出型ランプL1…を発光させる場合、及び異なる規格(種類)を有する複数の電界放出型ランプL1…を同時に発光させる場合、の双方に対して、単一の駆動装置1により的確に対応することができる。したがって、部品点数の有効な削減、更には、装置全体の小型化、消費電力の削減及びコストダウンを図ることができるなど、特に、様々な規格(種類)のランプ類を搭載する自動車の照明系などに適用して最適となる。
Therefore, according to the
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。例えば、整流回路5として多倍電圧整流回路5pを用いた場合を例示したが、他の整流回路を排除するものではない。また、昇圧トランス4としてアイソレーションタイプのトランスを使用したが、単巻トランスであってもよく、トランスの種類は問わない。さらに、電圧制御素子8s…,8sc,8g…として、FET(電界効果トランジスタ)を用いた例を示したが、同様の機能を発揮する他の電圧制御素子の使用を排除するものではない。しかし、FETを用いれば、比較的ポピュラな部品(FET)の使用により、容易かつ低コストに実施することができる利点を有する。一方、耐圧化入力回路11は、耐電圧性能の高いFET等の使用が可能であれば、必ずしも設けることを要しない。その他、細部の回路構成は、同様の機能を発揮する以上、他の回路構成により置換することができる。なお、図7中、抵抗R21とR22は削除も可能である。この場合にはFET33のドレインを接続点p4に直接接続すればよい。
As mentioned above, although preferred embodiment was described in detail, this invention is not limited to such embodiment, It does not deviate from the summary of this invention in a detailed structure, a shape, a raw material, quantity, a numerical value, etc. It can be changed, added, or deleted arbitrarily. For example, although the case where the multiple
本発明に係る駆動装置1は、電界放出型照明ランプ(FEL)や電界放出型表示装置(FED)など、各種用途における電界放出型ランプに利用することができ、同様の発光原理を用いる以上、その名称は問わない。
The
1:駆動装置,2:信号回路,3:スイッチング回路,3a:スイッチング素子,3b:スイッチング素子,4:昇圧トランス,5:整流回路,5p:多倍電圧整流回路,6:電圧安定化回路,71…7n:ゲート電圧制御回路,8s…電圧制御素子(FET),8sc:第一特定電圧制御素子(第一特定FET),8scg:制御入力部(ゲート),8scs:電圧出力部(ソース),8g…:電圧制御素子(FET),11:耐圧化入力回路,11x:帰還用トランジスタ,12:分圧回路,13:電圧帰還回路,14:分圧出力回路,15:電圧調整回路,Sa:スイッチング信号,Sb:スイッチング信号,Sc:安定化制御信号,Vi:直流入力電圧,Vto:出力電圧,Vsg:ゲート用直流電圧,Vsa:アノード用直流電圧,V1dg…Vndg:ゲート用安定化電圧,V1g…Vng:ゲート印加電圧,Vp:分圧電圧,V1c…:制御用電圧,L1…Ln:電界放出型ランプ,L1g…Lng:ゲート,L1a…Lna:アノード,Ds…:ダイオード,Dtp:ツェナダイオード,Cs…:コンデンサ 1: driving device, 2: signal circuit, 3: switching circuit, 3a: switching element, 3b: switching element, 4: step-up transformer, 5: rectifier circuit, 5p: multiple voltage rectifier circuit, 6: voltage stabilization circuit, 71 ... 7n: gate voltage control circuit, 8s ... voltage control element (FET), 8sc: first specific voltage control element (first specific FET), 8scg: control input unit (gate), 8scs: voltage output unit (source) , 8g...: Voltage control element (FET), 11: breakdown voltage input circuit, 11x: feedback transistor, 12: voltage dividing circuit, 13: voltage feedback circuit, 14: voltage dividing output circuit, 15: voltage adjusting circuit, Sa : Switching signal, Sb: switching signal, Sc: stabilization control signal, Vi: DC input voltage, Vto: output voltage, Vsg: DC voltage for gate, Vsa: DC voltage for anode V1dg ... Vndg: gate stabilization voltage, V1g ... Vng: gate applied voltage, Vp: divided voltage, V1c ...: control voltage, L1 ... Ln: field emission lamp, L1g ... Lng: gate, L1a ... Lna: Anode, Ds ...: Diode, Dtp: Zener diode, Cs ...: Capacitor
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012104450A JP2013232360A (en) | 2012-05-01 | 2012-05-01 | Driver of field emission lamp |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012104450A JP2013232360A (en) | 2012-05-01 | 2012-05-01 | Driver of field emission lamp |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013232360A true JP2013232360A (en) | 2013-11-14 |
Family
ID=49678625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012104450A Pending JP2013232360A (en) | 2012-05-01 | 2012-05-01 | Driver of field emission lamp |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013232360A (en) |
-
2012
- 2012-05-01 JP JP2012104450A patent/JP2013232360A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9560704B2 (en) | LED driving device and LED lighting apparatus | |
US8183795B2 (en) | LED current-supplying circuit and LED current-controlling circuit | |
US9113532B2 (en) | Light emitting device and illumination apparatus having same | |
US20110115391A1 (en) | Led lamp and led lamp module | |
US20140049730A1 (en) | Led driver with boost converter current control | |
JP4686434B2 (en) | Active current adjustment circuit and light emitting structure thereof | |
CN107567130B (en) | Power supply circuit and LED driving circuit applying same | |
US11528791B2 (en) | Driving circuit | |
KR20150062699A (en) | Light emitting device including light emitting diode and driving method thereof | |
KR20110014506A (en) | Constant current device and its application | |
CN101621877A (en) | Current feed circuit and current control circuit of light emitting diode | |
US10708993B2 (en) | Driver and LED lamp comprising driver | |
CN104377971A (en) | Flyback direct-drive LED power circuit on basis of voltage feedback and television set | |
TW201311031A (en) | Lighting module with a sampling and integrating circuit for PWM dimming apparatus | |
US10694616B2 (en) | Filament power supply for electron accelerator and electron accelerator | |
US20160073463A1 (en) | Driving current generation circuit, led power supply module and led lamp | |
KR20110005831U (en) | Light Emitter Diode Driving Device | |
US6597130B2 (en) | Driving apparatus of discharge tube lamp | |
CN109410848B (en) | System and method for LED backlight driving double-controller cascade | |
US10470261B2 (en) | Method of generating stable direct current signal, silicon controlled switch dimming method and device | |
JP2013232360A (en) | Driver of field emission lamp | |
JP2006351496A (en) | Control method for back light using light emitting diode, element and control device | |
US8536795B2 (en) | Apparatus for driving field emission lamp | |
US10595370B2 (en) | LED lamp and driver circuit for LED light source | |
CN101854768B (en) | Lamp driving circuit |