JP4116091B2 - トランスの２次回路に配置されている蛍光灯の調光方法およびこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、トランスの２次回路に配置されている蛍光灯の調光方法であって、トランスが１次側で調整設定可能な持続時間のパルス列によってプッシュプルで制御される形式の方法並びにこの方法を実施するための装置に関する。
数多くの用途に対して、蛍光灯の輝度が大きな調整設定領域にわたって変化されなければならないことが必要である。このことは例えば車両における指示装置の照明の際に重要である。ここでは、殊に昼と夜との間の周囲光の著しい変動のため、このような大きな調整設定領域が必要である。
蛍光灯の放電区間がトランスを介して制御可能な交流電流源に接続されている、制御可能な輝度を有する蛍光灯を作動するための装置が公知である。電流源の電流は、プッシュプルで動作する２つのスイッチを介してトランスの１次巻線に供給される。その際スイッチはプッシュプル発生器によって制御される。
冷陰極蛍光灯は点弧遅れ時間を有しており、即ちランプに交流電圧が加えられて後、冷陰極蛍光灯が点弧するまでに、所定の時間が経過する。この点火遅れ時間は一定でなく、更に温度に依存している。冷陰極蛍光灯の正弦波状電圧制御および著しく減光されるランプの場合、点弧遅れ時間の変動は、ランプが点灯している時間より大きい。その結果蛍光灯のちらつきという現象が生じる。
ＷＯ９７／０３５４１号によれば、蛍光灯が燃焼する時間間隔が監視されて、このようにして蛍光灯のちらつきが低減されるようにしている。
米国特許第５３１１１０４号明細書において、蛍光灯に、個々のパルス列の開始の前にその都度、別個の点弧装置によって発生される付加的な点弧パルスを供給することが提案される。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２２６３４号公報によれば、作動電圧より高い周波数の交流電圧および蛍光灯に加わる交流電圧を周期的に阻止しかつ通すための調整設定可能なパルス幅を有する比較的低い周波数の矩形電圧が発生される、蛍光灯を作動するための方法が公知である。その際、遅れ装置を用いて、遅延されないパルスが点弧パルスをトリガし、一方遅延されたパルスによって電流回路の中断が行われるようにされる。
従って本発明の課題は、調光レートが極めて大きい場合に付加的に装置技術的なコストをかけずとも広い温度領域にわたってちらつきのない発光を保証する方法を提供することである。
本発明によればこの課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。
本発明の利点は、振動回路の短時間の駆動後、冷陰極蛍光灯においてガスがイオン化しかつ組織化することができかつ冷陰極蛍光灯は続く正常作動において即刻ちらつきなく発光することができるという利点を有している。
本発明によれば、蛍光灯の強制制御の終了後、２つのスイッチが同時に制御される振動回路からエネルギーが取り出される。冷陰極蛍光灯の発光は直ちに中断される。
実施形態において、トランスは、数および／または周波数および／または曲線形状および／または直流電圧成分に関して変化可能である個別パルスによって制御される。
方法の実施形態において、蛍光灯のイオン化と振動回路をプッシュプルでパルス列によって作動させる所謂強制制御との間に、蛍光灯のイオン化に対する制御休止を行う。
本発明の方法を実施するにあたり、装置はトランスの２次回路に蛍光灯を有しており、蛍光灯はインピーダンスを介して制御可能である。トランスの１次巻線はプッシュプルにおいて切り換わる第１および第２のスイッチに接続されており、これらスイッチは制御論理回路によって制御される。
すべての作動条件下で冷陰極蛍光灯の確実な点弧を保証するために、可能な最大の点弧電圧によって作動される。トランスの最大許容２次電圧を制限するために、１次側において２つの逆向きに直列に接続されたＺダイオードが配置されている。
有利にはスイッチはＭＯＳ電界効果トランジスタとして実現されている。
実施形態において、ＭＯＳ電界効果トランジスタの基点に、分路抵抗が配置されている。この抵抗はコンパレータを介して制御論理回路に接続されている。これにより、電界効果トランジスタの重畳されるタイミング制御による電流調整が実施される。
本発明は数多くの実施例を許容する。そのうちの１つについて図面を参照して詳細に説明する。その際：第１図は、冷陰極蛍光灯を制御するための回路装置であり、
第２ａ図、第２ｂ図は、冷陰極蛍光灯を制御するための時間ダイヤグラムであり、
第３ａ図、第３ｂ図は、冷陰極蛍光灯の電流制限のための時間ダイヤグラムである。
第１図には、トランスＴｒの２次回路に配置されている冷陰極蛍光灯Ｌが示されている。冷陰極蛍光灯Ｌは高電圧コンデンサＣｖを介してトランスＴｒの２次巻線に接続されている。トランスＴｒはその１次回路においてプッシュプルで切り換えられる２つのＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１およびＴ２から電流供給される。これらトランジスタは制御論理回路ＳＬによって制御される。
この制御論理回路ＳＬは入力信号として分路抵抗Ｒ１における電圧降下を処理する。分路抵抗はＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１，Ｔ２の制御電極とアースとの間に配置されている。電圧降下はコンパレータＫの反転入力側に供給される。コンパレータの非反転入力側には基準電圧Ｕ_ＲＥＦが加わる。コンパレータＫの出力側は制御論理回路ＳＬに接続されている。
トランスＴｒの１次回路の第３の巻線に、２つの逆向きに直列に接続されているＺダイオードＤ１およびＤ２が配置されている。どんな作動条件下でも冷陰極蛍光灯の確実な点弧は保証されるべきであるので、点弧電圧はできるだけ大きくなければならない。上述のダイオード装置を用いて、トランスＴｒの２次電圧が１次側において制限される。
次に冷陰極蛍光灯Ｌの制御の機能を第２ａ図および第２ｂ図を参照して説明する。その際時間に関連して示されている。
信号１ ＭＯＳＦＥＴＴ１における制御信号
信号２ ＭＯＳＦＥＴＴ２における制御信号
信号３ 冷陰極蛍光灯Ｌを流れる電流
信号４ 冷陰極蛍光灯Ｌにかかっている電圧
２つのＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１，Ｔ２は順次その都度、パルス１によって一回制御される。これにより、電流トランスＴｒ、高電圧コンデンサＣｖおよび蛍光灯Ｌから成る振動回路がトリガされる。振動回路はｅ関数に従って減衰する（第２ａ図における信号４の点２参照）。冷陰極蛍光灯Ｌにおけるガスはこの時間にイオン化および組織化することができる。振動回路の最初のトリガ後の所定の時間、例えば８０μｓｅｃの後、トランジスタＴ１，Ｔ２は通例の方法で交番的に制御される（信号１および２の点４）。冷陰極蛍光灯Ｌはこの時点から直ちに発光する（信号４の点３からわかるように）。
所望の数の制御パルスの後、第２ｂ図の信号１および２の時点５から明らかであるように、これにより振動回路Ｔｒ，Ｃｖ，Ｌから一気にエネルギーが取り出されかつ冷陰極蛍光灯の発光は直ちに中断する。
室温では、１６０００ｃｄ／ｍｍ^２の定格輝度を有する冷陰極蛍光灯によって、約１００００：１のちらつきのない調光領域が実現された。
本発明の方法は、蛍光灯Ｌのちらつきのない作動がＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１，Ｔ２をねらい通り制御するだけで実現されるという利点を有している。そうでなければ通例必要であるような煩雑な制御回路を設けないですむ。
第３ａ図には、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ２の制御時間が電流制限との関連において示されている。
制御論理回路ＳＬはＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ２をパルス形状で制御する（第３ａ図の信号１）。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ２を流れる電流は分路抵抗Ｒ１における電圧降下として測定されかつコンパレータＫによって評価される。コンパレータは、測定された電圧が基準値を上回っているか否かに応じて、ロー信号またはハイ信号を送出する（第３ａ図の信号２）。コンパレータＫの出力信号は制御論理回路ＳＬにおいて信号１と論理結合される。これにより、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ２が制御論理回路ＳＬによる制御の期間に、コンパレータＫの出力信号のタイミングで導通制御または阻止される。
従って電流が著しく大きければ、トランジスタＴ２は遮断される。このことは、第３ａ図の信号３および第３ｂ図の信号２の時点６によって示されている。従って第３ａ図において信号１は信号３に対する包絡線を表している。
ＭＯＳＦＥＴトランジスタＴ１に対して同じ手法が当てはまり、その際２つのトランジスタＴ１およびＴ２は制御論理回路ＳＬによって交番的に制御される。第３ａ図の信号２において示されているコンパレータ信号は、２つのトランジスタに対する評価が同じ分路抵抗Ｒ１を介して行われることを示している。
この手段によって、そうでなければ通例必要である、電力トランジスタおよび所属の制御部を有する電流調整器は省略される。

Claims (7)

1. トランスが１次側で調整設定可能な持続時間のパルス列によってプッシュプルで制御されるようになっている、トランスの２次回路に配置されている蛍光灯の調光方法であって、
   蛍光灯（Ｌ）を含んでいる振動回路（Ｔｒ、Ｃｖ）をそれぞれのパルス列の開始の前に蛍光灯ガスのイオン化のために次のように短時間振動させる、つまり該振動回路が２つのスイッチを介してそれぞれ１回ずつ制御されかつそれからｅ関数に従って減衰することによって振動させ、
   これにより蛍光灯ガスがイオン化されかつこれにより蛍光灯（Ｌ）の発光が確実に妨げられるようにしかつ
   イオン化が行われた後、前記振動回路はプッシュプルでパルス列によって作動される
   形式の方法において、
   それぞれのパルス列の終わりに、前記振動回路（Ｔｒ、Ｃｖ）の強制減衰を前記トランス（Ｔｒ）の１次側の短絡によって行う
   ことを特徴とする方法。
2. 前記トランス（Ｔｒ）を個別パルスによって制御する
   請求項１記載の方法。
3. 前記個別パルスを、数、周波数、振幅のうちの少なくとも１つ並びに直流電圧成分に関して変化可能とする
   請求項２記載の方法。
4. 蛍光灯（Ｌ）のイオン化フェーズと強制制御との間に、蛍光灯（Ｌ）のイオン化に対する調整設定可能な制御休止を行う
   請求項１記載の方法。
5. 請求項１に記載の方法を実施するための装置であって、
   トランス（Ｔｒ）の２次回路においてインピーダンス（Ｃｖ）を介して蛍光ランプ（Ｌ）が制御可能でありかつ該トランス（Ｔｒ）の１次回路はプッシュプルで切り換えられる第１および第２のスイッチ（Ｔ１，Ｔ２）に接続されており、該スイッチは制御論理回路（ＳＬ）によって制御される
   形式の装置において、
   前記トランス（Ｔｒ）の２次電圧は１次側において補助巻線を介して２つの逆向きに直列接続されているＺダイオード（Ｄ１，Ｄ２）によって制限される
   ことを特徴とする装置。
6. 前記スイッチ（Ｔ１，Ｔ２）はＭＯＳ電界効果トランジスタである
   請求項５記載の装置。
7. ＭＯＳ電界効果トランジスタの共通の基点に、分路抵抗（Ｒ１）が配置されており、該分路抵抗はコンパレータ（Ｋ）を介して前記制御論理回路（ＳＬ）に接続されており、これにより電流制限は電界効果トランジスタの重畳されたタイミングによって実施される
   請求項６記載の装置。

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