JP3214350U - 調光制御最適化システム - Google Patents

Abstract

【課題】中高輝度時のアナログ調光と低輝度時のデジタル調光変換時にちらつきを生じない、調光制御最適化システムを提供する。【解決手段】調光制御最適化システムは、発光体の発光輝度信号を取得して積分器モジュールに送信する発光サンプリングモジュールと、発光輝度信号を積分して直流形態のサンプリング信号を生成する積分器モジュールと、サンプリング信号と外部の調光基準電圧を受信して出力補償電圧信号を生成する誤差増幅器モジュールと、誤差増幅器の出力信号が変換の臨界点に達しているか否かを判断し、誤差増幅器出力補償電圧または臨界点電圧を選択出力して制御基準信号とするとともに、制御基準信号と有限ピーク値の周期的連続波入力信号を制御して調光モジュールに入力するコンパレータモジュールと、調光信号を生成して電源変換モジュールに送信する調光モジュールと、制御基準信号と調光信号の周期を同期する電源変換モジュールとを含む。【選択図】図１

Description

本考案は調光制御最適化システムに関し、特に、アナログ調光とデジタル調光の間の変換にちらつきのない方法を提供する、調光制御最適化システムに関する。

調光の方法はアナログ調光とデジタル調光に分けることができ、アナログ調光の方法は、直接安定した電圧または電流を用いて発光輝度を調整し、発光体の出力輝度が電圧または電流のどちらに基づいているかに応じて、コントローラが出力する電圧または電流を調整することができる。デジタル調光は一定の変化しない電圧または電流下で、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）の方法を用いて発光時間の割合を分割し、輝度は発光時間と消灯時間の割合に正比例する。また、高輝度〜中輝度の間はアナログ調光制御を用い、中低輝度以下ではデジタル調光方式を使用する統合型の調光制御方法もある。

アナログ調光は発光信号をフィードバックとすることに依存しており、低輝度時はフィードバック信号が低すぎて制御の安定性と精度に影響し、掌握しにくい。さらに、アナログ調光は高低輝度下で異なる色温度を生じるため、色彩要件が厳しい応用には、低輝度下でのアナログ調光の使用は適していない。デジタル調光にも、調光周波数が可聴周波数範囲内の場合、人の耳に異音を生じ、調光周波数が低すぎると、人の目に発光体のちらつきが見えるといった潜在的欠点がある。さらに、デジタル調光は電力線に複数の高調波と歪みも引き起こしやすく、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）とＴＨＤ（Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）に対する要件が厳格になり続けている規格の要求に不利である。このため、混合型に統合された調光方式はこの両者の間でそれぞれの利点を取った解決方法である。当然一部の制御回路の構造はそのゲイン曲線が低輝度で制御と効率間のバランスをとることができないため、このような制御回路は低輝度時に強制的にバーストモード（ｂｕｒｓｔ ｍｏｄｅ）になるが、このようなバーストモードの周波数は制御不能であり、その輝度がだんだん低くなると周波数もだんだん低くなり、人の目に見えるちらつきの周波数になることを避けることもできない。

このため、業者はデジタル調光とアナログ調光の結合に類似した技術を開発している。例えば台湾特許公報公告第Ｉ５０１００６号「バックライトユニット及びその駆動方法」は、バックライトユニットが、複数のＬＥＤを備えたＬＥＤアレイと、駆動電圧を生成し、切換信号に応答して前記ＬＥＤを駆動する電圧生成ユニットと、駆動電圧をフィードバックし、かつフィードバックする駆動電圧を増幅して増幅信号を出力する増幅ユニットと、増幅信号の安定化に用いるスタビライザと、増幅信号と基準波形を比較して切換信号を電圧生成ユニットに印加するために用いるコンパレータと、タイミングコントローラからのＰＷＭ調光信号に応答し、ＬＥＤアレイの電流を切り替える第１切換ユニットと、ＰＷＭ調光信号に応答し、コンパレータからの切換信号を切り替える第２切換ユニットを含むことを特徴とする。しかしながらこの特許はＰＷＭ調光の技術において、起動瞬間電圧の不足を減少することができず、ＰＷＭ調光動作時の誤差が大きくなる。

台湾特許公報公告第Ｍ３５９７７１号「デュアル調光バックライト駆動装置」は、このデュアル調光バックライト駆動装置がパルス幅変調調光信号を受信してデジタル調光を行い、このパルス幅変調調光信号が１周期内にＥｎａｂｌｅ期間とＤｉｓａｂｌｅ期間を含み、かつそのデューティ周期が１Ｅｎａｂｌｅ間と１周期の比値であることを特徴とする。この特許の駆動装置はＥｎａｂｌｅ期間に入力直流電圧を出力交流電圧に変換し、バックライトを駆動して点灯させ、かつＤｉｓａｂｌｅ期間はバックライトを駆動せず、消灯させる。このほか、デューティサイクルが臨界デューティサイクルより大きいとき、Ｅｎａｂｌｅ期間にフィードバック電圧と第１電圧値の差値に基づいてランプの電流の大きさが第１電流値に固定され、かつデューティサイクルが臨界デューティサイクルに等しいまたはそれ以下であることが検出されると、第１電圧値を第２電圧値に調整し、Ｅｎａｂｌｅ期間にフィードバック電圧と第２電圧値の差値に基づいてランプの電流の大きさが第２電流値に固定され、かつ第２電流値が第１電流値より小さい。このため、この特許はデジタル調光を基礎として、デューティサイクルが臨界デューティサイクルに等しいまたはそれ以下のとき、平均輝度がある程度まで低くなると、さらにアナログ調光方式でランプの電流の大きさを低くして、平均輝度をさらに低くし、輝度対比値を高くする。しかしながら、この特許はバックライトの制御が低輝度のときＰＷＭのｏｎ−ｔｉｍｅ（動作時間）が短すぎるため、発光に対するオン時間が制限を受け、低輝度時に非線形の問題を生じる。かつこの特許はデジタル調光とアナログ調光を有しているが、両者の調光モードの切換時、段差のある変化が生じる問題を解決していない。

また、中国特許公報公告第ＣＮ１０６５３５４１２Ａ号の「共有ポートを備えたデジタル・アナログ調光回路」の共有ポートを備えたデジタル・アナログ調光回路は、コンパレータモジュール、バッファモジュール、ゲートロジックモジュールを含み、そのうち、コンパレータモジュールが第１コンパレータＡ１、第２コンパレータＡ２を含み、第１コンパレータＡ１がデジタル調光を処理し、バッファモジュールＢ１、Ｂ２とコンデンサＣを通じて第２コンパレータＡ２のイネーブルピンＥＮの動作状態を制御し、第２コンパレータＡ２がアナログ調光を処理し、２つのコンパレータによる処理を経た調光信号がゲートロジックモジュールのＯＲゲートまたは（および）ＡＮＤゲートを通じて出力されることを特徴としており、この考案の有益な効果はアナログ調光とデジタル調光の入力インターフェイスを統合し、１つの入力ポートにアナログとデジタルの調光機能を同時に具備させ、構造が簡単でチップの面積とパッケージコストを削減できることにある。しかしながら、この特許は入力調光信号のモードのみデジタルとアナログの２種類のモードを備えているが、実際に出力される制御信号はやはり単一のデジタルＰＷＭモードが維持されている。

従来品には上述のような欠点があることに鑑み、考案者は前述の欠点に対して改善を研究し、本考案が生まれるに至ったものである。

台湾特許公報公告第Ｉ５０１００６号明細書 台湾特許公報公告第Ｍ３５９７７１号明細書 中国特許公報公告第ＣＮ１０６５３５４１２Ａ号明細書

本考案の主な目的は、アナログ調光とデジタル調光変換時にちらつきを生じない、調光制御最適化システムを提供することにある。

本考案の別の目的は、同一の補償電圧を用いて中高輝度時はアナログ調光を制御し、低輝度時は固定周波数のデジタル調光に入る、調光制御最適化システムを提供することにある。

本考案のさらに別の目的は、有限ピーク値の周期的連続波入力信号を導入し、かつ調光信号を周期的連続波入力信号と同期させる、調光制御最適化システムを提供することにある。

上述の目的及び効果を達成するため、本考案が採用する技術手段は、発光体の発光輝度信号を取得する発光サンプリングモジュールと、前記発光サンプリングモジュールに電気的に接続され、発光輝度信号を受信し、かつ積分後直流形態のサンプリング信号を生成する積分器モジュールと、前記積分器モジュールに電気的に接続され、サンプリング信号と外部より提供される調光基準電圧を受信して出力信号を生成する誤差増幅器モジュールと、前記誤差増幅器モジュールの出力信号が変換の臨界点に達したか否かを判断し、誤差増幅器出力補償電圧または臨界点電圧を選択出力して制御基準信号とするコンパレータモジュールと、有限ピーク値の周期的連続波入力信号と前記制御基準信号を受信して調光信号を生成する調光モジュールと、前記コンパレータモジュール、前記調光モジュールにそれぞれ電気的に接続され、制御基準信号と調光信号の周期を同期して発光体の輝度調整に用いる調光制御信号を出力する電源変換モジュールと、を含む。

これにより、前記コンパレータモジュールが補償電圧を有する制御基準信号を出力し、制御基準信号と有限ピーク値の周期的連続波入力信号が調光モジュールに入力され、調光モジュールが調光信号を生成して電源変換モジュールに送信し、電源変換モジュールが制御基準信号と調光信号の周期を同期させ、調光制御最適化システムに発光体が中高輝度時はアナログ調光を制御させ、低輝度時は固定周波数のデジタル調光に入り、かつ中間の変換において変換の間隙落差を生じないようにさせる。

上述の目的及び効果を達成するため、本考案が採用する技術手段は、上述の構造において、前記コンパレータモジュールがポジティブフィードバック制御であり、電源変換モジュールが制御基準信号を調光信号の正のピーク値にクランプし、かつ調光信号の正のピーク値が周期的連続波入力信号の波峰電圧である。

上述の構造において、前記コンパレータモジュールがネガティブフィードバック制御であり、電源変換モジュールが制御基準信号を調光信号の負のピーク値にクランプし、かつ調光信号の負のピーク値が周期的連続波入力信号の波谷電圧である。

上述の構造において、前記周期的連続波入力信号が周期の安定したのこぎり波または三角波であり、かつ前記有限ピーク値が補償電圧の電圧範囲内である。

上述の構造において、前記誤差増幅器モジュール、コンパレータモジュール、調光モジュール間に補償コンデンサが電気的に接続され、前記補償コンデンサが補償電圧を生成する。

上述の構造において、前記調光モジュールにデカップリングコンデンサが接続され、かつデカップリングコンデンサ上の電圧が前記有限ピーク値の周期的連続波入力信号である。

本考案の上述目的、効果及び特徴をより具体的に理解できるように、以下で図面を参照しながら説明する。

本考案の最良の実施例のブロック図である。 本考案の別の最良の実施例のブロック図である。 図２の動作波形図である。 本考案のさらに別の最良の実施例のブロック図である。 図４の動作波形図である。

図１の本考案の最良の実施例のブロック図を参照する。この図から分かるように、本考案のシステムは、主に次を含む。

発光サンプリングモジュール２は、発光体１の発光輝度信号を取得する。積分器モジュール３は、前記発光サンプリングモジュール２に電気的に接続され、発光輝度信号を受信して積分後、直流形態のサンプリング信号を生成する。誤差増幅器モジュール４は、前記積分器モジュール３に電気的に接続され、サンプリング信号と外部より提供される調光基準電圧を受信し、出力信号を生成する。コンパレータモジュール５は、前記誤差増幅器モジュール４に電気的に接続され、誤差増幅器モジュール４の出力信号が変換の臨界点に達したか否かを判断し、誤差増幅器出力補償電圧または臨界点電圧を選択して出力し、制御基準信号とする。

調光モジュール６は、有限ピーク値の周期的連続波入力信号と前記制御基準信号を受信して調光信号を生成し、さらに、調光モジュール６にデカップリングコンデンサ９が接続され、かつデカップリングコンデンサ９上の電圧が前記有限ピーク値の周期的連続波入力信号である。前記周期的連続波入力信号が周期の安定したのこぎり波、三角波または弦波であり、かつ「有限ピーク値」が前記補償電圧の電圧範囲内にあることに注意が必要である。

電源変換モジュール７は、前記コンパレータモジュール５、調光モジュール６にそれぞれ電気的に接続され、制御基準信号と調光信号の周期を同期させ、発光体の輝度調整に用いる調光制御信号を出力する。

前記補償電圧は、補償コンデンサ８からのもので、前記補償コンデンサ８が誤差増幅器モジュール４、コンパレータモジュール５、調光モジュール６間に電気的に接続される。

これにより、前記コンパレータモジュール５が補償電圧を有する制御基準信号を出力し、制御基準信号と有限ピーク値の周期的連続波入力信号が調光モジュール６に入力され、調光モジュール６が調光信号を生成して電源変換モジュール７に送信し、電源変換モジュール７が制御基準信号と調光信号の周期を同期させ、調光制御最適化システムに発光体１が中高輝度時はアナログ調光を制御させ、低輝度時は固定周波数のデジタル調光に入り、かつ中間の変換において変換の間隙落差を生じないようにさせる。

図２、図４に本考案のさらに別の最良の実施例のブロック図と動作波形図を示す。本実施例は、本考案のコンパレータモジュール５がポジティブフィードバックの実施態様のとき、図から分かるように、補償コンデンサ８上の補償電圧（ＶＥＡ）が低いほど、誤差増幅器モジュール４の出力信号電圧が低くなり、電源変換モジュール７の出力が低くなることを表し、補償電圧（ＶＥＡ）がデカップリングコンデンサ９上の周期的連続波入力信号（Ｖｃ）の波峰（ＶＰ）近くまで低くなると、電源変換モジュール７が制御基準信号を周期的連続波入力信号（Ｖｃ）と補償電圧（ＶＥＡ）の１つ目の接触点の正のピーク値、即ち波峰（ＶＰ）にクランプするが、外部の入力電圧が調光基準電圧に伴って変化しなければならず、外部的入力電圧が周期的連続波入力信号（Ｖｃ）の波峰（ＶＰ）より低く、周期的連続波入力信号（Ｖｃ）の波谷（ＶＶ）より高い間にあるとき、ＰＷＭ制御信号形態のデジタル調光信号Ｔ２が生成されることを説明している。このとき、電源変換モジュール７が制御基準信号と調光信号の周期を同期し、即ち、電源変換モジュール７の出力がＰＷＭ制御信号に伴い同期してＯＮ／ＯＦＦする制御方式になる。電源変換モジュール７がONの区間にあるとき、使用する制御信号は波峰（ＶＰ）である。

このため、補償電圧（ＶＥＡ）がまだ周期的連続波入力信号（Ｖｃ）に接触していないとき、電源変換モジュール７が出力する調光制御信号Ｔはアナログ形態のアナログ調光信号Ｔ１であり、この段階ではアナログ調光制御の状態となる。

補償電圧（ＶＥＡ）が周期的連続波入力信号（Ｖｃ）に接触していないとき、調光制御信号Ｔの電圧ピーク値が周期的連続波入力信号（Ｖｃ）の波峰（ＶＰ）にクランプされる。

調光制御信号Ｔの電圧ピーク値を固定した後、調光制御信号Ｔの周期が電源変換モジュール７の同期制御基準信号と調光信号の周期によって、ＰＷＭ制御信号形態のデジタル調光信号Ｔ２を生成する。この段階では、デジタル調光制御の状態となる。図４からはっきりと分かるように、アナログ調光信号Ｔ１がデジタル調光信号Ｔ２に変換される過程で、直接アナログ・デジタル変換の動作を行うのではなく、徐々に変換されており、アナログ調光とデジタル調光変換時にちらつきを生じない調光制御最適化システムを達成できる。

図３、図５に本考案のさらに別の最良の実施例のブロック図と動作波形図を示す。本実施例は、本考案のコンパレータモジュール５がネガティブフィードバックの実施態様のとき、図から分かるように、補償コンデンサ８上の補償電圧（ＶＥＡ）が高いほど、誤差増幅器モジュール４の出力信号電圧が高くなり、電源変換モジュール７の出力が低くなることを表し、補償電圧（ＶＥＡ）がデカップリングコンデンサ９上の周期的連続波入力信号の波谷（ＶＶ）近くまで低くなると、電源変換モジュール７が制御基準信号を周期的連続波入力信号（Ｖｃ）と補償電圧（ＶＥＡ）の１つ目の接触点の負のピーク値、即ち波谷（ＶＶ）にクランプするが、外部の入力電圧が調光基準電圧に伴って変化しなければならず、外部の入力電圧が周期的連続波入力信号の波谷（ＶＶ）より高く、周期的連続波入力信号の波峰（ＶＰ）より低い間にあるとき、ＰＷＭ制御信号形態のデジタル調光信号Ｔ２が生成されることを説明している。このとき、電源変換モジュール７が制御基準信号と調光信号の周期を同期し、即ち、電源変換モジュール７の出力がＰＷＭ制御信号に伴い同期してＯＮ／ＯＦＦする制御方式になる。電源変換モジュール７がＯＮの区間にあるとき、使用する制御信号は波谷（ＶＶ）である。

このため、補償電圧（ＶＥＡ）がまだ周期的連続波入力信号（Ｖｃ）に接触していないとき、電源変換モジュール７が出力する調光制御信号Ｔはアナログ形態のアナログ調光信号Ｔ１であり、この段階ではアナログ調光制御の状態となる。

補償電圧（ＶＥＡ）が周期的連続波入力信号（Ｖｃ）に接触していないとき、調光制御信号Ｔの電圧ピーク値が周期的連続波入力信号（Ｖｃ）の波谷（ＶＶ）にクランプされる。

調光制御信号Ｔの電圧ピーク値を固定した後、調光制御信号Ｔの周期が電源変換モジュール７の同期制御基準信号と調光信号の周期によって、ＰＷＭ制御信号形態のデジタル調光信号Ｔ２を生成する。この段階では、デジタル調光制御の状態となる。図３からはっきりと分かるように、アナログ調光信号Ｔ１がデジタル調光信号Ｔ２に変換される過程で、直接アナログ・デジタル変換の動作を行うのではなく、徐々に変換されており、アナログ調光とデジタル調光変換時にちらつきを生じない調光制御最適化システムを達成できる。

以上をまとめると、本考案の調光制御最適化システムは同じ１つの補償電圧を利用して中高輝度時にアナログ調光を制御し、低輝度時に固定周波数のデジタル調光に入り、かつ中間の変換過程でちらつき（変換の間隙落差）を生じない。新規制と進歩性を備えた実用新案であり、法に基づきここに実用新案登録を出願するものである。但し、上述の説明内容は、本考案の最良の実施例の説明にすぎず、本考案の技術手段と範疇を延伸した変化、修飾、変更または同等効果の置換はすべて、本考案の請求の範囲内に含まれる。

１ 発光体
２ 発光サンプリングモジュール
３ 積分器モジュール
４ 誤差増幅器モジュール
５ コンパレータモジュール
６ 調光モジュール
７ 電源変換モジュール
８ 補償コンデンサ
９ デカップリングコンデンサ
ＶＥＡ 補償電圧
ＶＰ 波峰
ＶＶ 波谷
Ｔ 調光制御信号
Ｔ１ アナログ調光信号
Ｔ２ デジタル調光信号
Ｖｃ 調光信号

Claims (8)

1. 調光制御最適化システムであって、少なくとも、
   発光体の発光輝度信号を取得する発光サンプリングモジュールと、
   前記発光サンプリングモジュールに電気的に接続され、発光輝度信号を受信し、かつ積分後直流形態のサンプリング信号を生成する積分器モジュールと、
   前記積分器モジュールに電気的に接続され、サンプリング信号と外部より提供される調光基準電圧を受信して出力信号を生成する誤差増幅器モジュールと、
   前記誤差増幅器モジュールに電気的に接続され、前記誤差増幅器モジュールの出力信号が変換の臨界点に達したか否かを判断し、誤差増幅器出力補償電圧または臨界点電圧を選択出力して、制御基準信号とするコンパレータモジュールと、
   有限ピーク値の周期的連続波入力信号と前記制御基準信号を受信して調光信号を生成する調光モジュールと、
   前記コンパレータモジュール、前記調光モジュールにそれぞれ電気的に接続され、制御基準信号と調光信号の周期を同期させ、発光体の輝度調整に用いる調光制御信号を出力する電源変換モジュールと、
   を含み、前記コンパレータモジュールが補償電圧を有する制御基準信号を出力し、制御基準信号と有限ピーク値の周期的連続波入力信号が前記調光モジュールに入力され、前記調光モジュールが調光信号を生成して前記電源変換モジュールに送信し、前記電源変換モジュールが制御基準信号と調光信号の周期を同期させ、該調光制御最適化システムに発光体が中高輝度時はアナログ調光を制御させ、低輝度時は固定周波数のデジタル調光に入り、かつ中間の変換において変換の間隙落差を生じないようにさせることを特徴とする、調光制御最適化システム。
2. 前記コンパレータモジュールがポジティブフィードバック制御であり、電源変換モジュールが制御基準信号を調光信号の正のピーク値にクランプすることを特徴とする、請求項１に記載の調光制御最適化システム。
3. 前記調光信号の正のピーク値が周期的連続波入力信号の波峰電圧であることを特徴とする、請求項２に記載の調光制御最適化システム。
4. 前記コンパレータモジュールがネガティブフィードバック制御であり、電源変換モジュールが制御基準信号を調光信号の負のピーク値にクランプすることを特徴とする、請求項１に記載の調光制御最適化システム。
5. 前記調光信号の負のピーク値が周期的連続波入力信号の波谷電圧であることを特徴とする、請求項４に記載の調光制御最適化システム。
6. 前記周期的連続波入力信号が、周期が安定したのこぎり波、三角波または弦波であり、かつ前記有限ピーク値が補償電圧の電圧範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の調光制御最適化システム。
7. 前記誤差増幅器モジュール、前記コンパレータモジュール、前記調光モジュール間に補償コンデンサが電気的に接続され、前記補償コンデンサが補償電圧を生成することを特徴とする、請求項１に記載の調光制御最適化システム。
8. 前記調光モジュールにデカップリングコンデンサが接続され、かつデカップリングコンデンサ上の電圧が前記有限ピーク値の周期的連続波入力信号であることを特徴とする、請求項１に記載の調光制御最適化システム。