JP4168660B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源として冷陰極線管を用いた映像機器（例えば液晶テレビ）において、特に調光範囲を広く取ることが出来るバースト調光回路を備えた放電灯点灯回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示パネルには、光源として冷陰極線管が用いられている。そして管に流れる電流（管電流）を制御することで、発光輝度を制御している。管電流の制御方法として主に、インバーター回路に加える電圧を制御することで管に流れるピーク電流値を制御する電流調光方式と、インバーター回路の動作を断続させて管に流れる平均電流値を制御するバースト調光方式が用いられている。
【０００３】
従来の管電流の制御方法の一つとして、特開２００２−４３０８８号公報に開示されたものと類似の放電灯点灯回路の構成を図８に示す。図８において、６１は冷陰極線管、５９はロイヤー回路により構成され高圧交流電圧を発生させるインバーター回路、５７は前記インバーター回路の動作を断続させるためのスイッチ回路、６０は負性抵抗である前記冷陰極線管６１の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサー、６２は前記冷陰極線管に流れる交流電流を電圧値に変換し整流および平滑化を行う管電流検出部、５８は前記管電流検出部６２よりの信号をサンプリングおよびホールドを行うサンプリングホールド回路、６６は管電流制御の基準となる基準電圧源、５５は前記サンプルホールド回路よりの電圧と前記サンプルホールド回路５８の信号の差を出力する演算増幅器、５４は前記演算増幅器５５の出力と輝度設定値を加算する加算器、５１はＰＷＭ制御の基準となる三角波を発生させる三角波発生器、５２は前記三角波発生器５１と前記加算器５４の出力を比較し前記スイッチ回路５７と前記サンプルホールド回路を制御してバースト調光を行う為のＰＷＭパルスを発生させる比較器である。
【０００４】
従来例の動作を図９を用いて説明する。図９において（ａ）は三角波発生器の出力波形、（ｂ）は放電管の発光輝度を設定するための輝度設定値、（ｃ）は演算増幅器５５の出力、（ｄ）は加算器５４の出力、（ｅ）は比較器５２の出力である。
【０００５】
インバーター回路５９は一次電源によって動作し、比較器５２の出力によりスイッチ回路５７にて動作を断続させられ、冷陰極線管６１には（ｆ）のような電流が流れ、電流検出部６２によって電圧に変換、整流および平滑化される。サンプルホールド回路５８は比較器５２の出力を比較器５２の出力パルスでサンプルホールドする。
【０００６】
演算増幅器５５は管電流の基準値となる基準電源５６とサンプルホールド回路の出力電圧の差をとり、基準電源５６よりサンプルホールド回路の出力が大きければ出力値が大きく、逆に小さければ出力が小さくなり、加算器５４の出力もそれに伴い増減する。この結果、輝度設定値より管電流が大きければインバーター回路５９の動作時間が短くなり、逆に小さければ長くなる。このように冷陰極線管６１に流れる平均電流を輝度設定値の応じた値に制御する事ができる。
【０００７】
しかし、インバーター回路５９の動作を断続する事は出来るが、電源電圧を制御する手段が無いため放電管に流れるピーク電流を制御する事は出来ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
冷陰極線管に流れる電流のピーク値と、発光効率および寿命は密接な関係があるため、平均電流のみならずピーク電流を管理する必要がある。しかし、従来の放電灯点灯回路では、管電流のピーク値を管理する事が出来ないという課題があった。また、バースト調光の為のＰＷＭパルスと表示画像が非同期であるため、表示する画像パターンによっては画面にチラツキが発生するという課題があった。
【０００９】
本発明は前記課題に鑑み、管電流のピーク値を正確に管理でき、さらにチラツキの発生しない、放電灯点灯装置を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の放電灯点灯装置は、放電管に流れる電流の平均値を制御す第１のＰＷＭを表示画像の垂直同期信号に同期させることで画面のちらつきを抑制することが出来、ピーク値を制御する第２のＰＷＭパルスによるループの管電流の検出タイミングを第１のＰＷＭパルス開始時よりある一定時間後とすることで、管電流検出を安定して行うことが出来るため、放電管の発光効率向上および長寿命化を図る事ができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の放電灯点灯装置は、請求項１に記載した装置を、より具体的な例で示したものである。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の放電灯点灯装置は、ＰＷＭパルス発生部２がＰＷＭパルス発生部１よりのパルス開始時よりある一定期間のあいだ出力デューティーを小さくし出力し、突入電流を抑える事によってトランスから発生する音を抑制することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の放電灯点灯装置は、インバーター回路に発振回路ではなくスイッチング回路を用いる事で、電力ロスおよび部品の発熱を抑えた事を特徴とする。
【００１６】
以下に、本発明の一実施の形態について、図１、図２を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１において、９は冷陰極線管、１は輝度設定値に応じたデューティー比のパルスを表示画像の垂直同期信号に同期して発生させる第１のＰＭＷパルス発生部、２は前記第１のＰＷＭパルス発生回路１よりの出力を一定時間遅らせる遅延回路、４は前記第１のＰＷＭパルス発生部より高い周波数でＰＷＭパルスを発生する第２のＰＷＭパルス発生部、６は入力１次電源をスイッチングすることにより電圧を制御するスイッチ回路、７は前記スイッチ回路６の出力電圧より高圧交流電圧を発生させるロイヤー回路により構成されたインバーター回路、８は負性抵抗である前記冷陰極線管９の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサーである。
【００１８】
１０は前記冷陰極線管９に流れる電流を電圧値に変換し整流を行う管電流検出部、１１は前記管電流検出部よりの出力を平滑化するローパスフィルター回路（以下ＬＰＦ回路と記し）、３は前記ＬＰＦ回路１１よりの出力と管電流設定値を前記遅延回路２よりのタイミングで比較しその結果に基づいて前記第２のＰＷＭパルス発生部の出力デューティーを制御する比較器、５は前記第１のＰＷＭパルス発生部と前記第２のＰＷＭパルス発生部の理論積をとり前記スイッチ回路６を駆動するＡＮＤ回路である。
【００１９】
図２を用いて動作を説明する。図２において信号ａは第１のＰＷＭパルス発生部の出力信号、信号ｂは第２のＰＷＭパルス発生部の出力信号、信号ｄはスイッチ回路の出力電圧、信号ｅはＬＰＦ回路の出力信号、信号ｇは比較器の出力信号である。
【００２０】
第１のＰＷＭパルス発生部より表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じたデューティー比のパルスａが出力される。ＡＮＤ回路により信号ａと信号ｂの理論積がとられ信号ａがハイの間だけ信号ｂの信号がスイッチ回路に入力される。これによって信号ｂのデューティー比で決まる電圧が信号ａがハイの期間だけ、スイッチ回路６より信号ｄのように出力される。
【００２１】
インバーター回路７は電圧信号ｄにより動作して冷陰極線管９を駆動し、信号ｅのような電流を流す。インバーター回路７にかかる電圧はインバーター回路７の持つインダクタ成分により信号ｄのように立ち上がりが緩やかであるため、管電流検出信号ｅが安定するまでには時間がかかる。このため比較器は遅延回路２により一定時間遅らせたタイミングｆで管電流検出信号ｅと基準値を比較し、基準値より小さければ第２のＰＷＭパルス発生部の出力デューティーが大きくなるように制御する（図２ｇ）。同様に基準値より大きければデューティーを小さくなるよう制御する。
【００２２】
インバーター回路７にかかる電圧は第２のＰＷＭパルス発生部４の出力のみに依存し、動作時間は第１のＰＷＭ発生部１の出力にのみ依存するため、冷陰極線管９に流れる電流のピーク値を一定にしたまま発光輝度（平均電流）を制御できる。また、管電流のサンプリングおよび制御を第１のＰＷＭパルス発生回路より一定時間遅らせた後に行うことで安定した制御を行う事ができる。
【００２３】
しかしインバーター回路７にロイヤー式の発振回路を用いており、２つのスイッチングトランジスタが同時にＯＮする期間およびトランジスタが飽和状態でない期間が発生するため、電力効率の低下および回路部品の温度上昇という課題がある。
【００２４】
なお、本実施の形態例において装置をアナログ回路を用いて構成しているが、マイクロコンピューターおよびデジタル回路にて構成しても良い事は言うまでも無い。
【００２６】
また、遅延回路２の遅延時間を一定としたが、可変できるようにしても良いことは言うまでもよい。
【００２７】
また、スイッチ回路がインバーター回路の正電源側をスイッチングするものとしているが、グランド側でスイッチングしても良いことは言うまでも無い。
【００２８】
（実施の形態２）
図３において、９は冷陰極線管、１は輝度設定値に応じたデューティー比のパルスを表示画像の垂直同期信号に同期して発生させる第１のＰＭＷパルス発生部、２は前記第１のＰＷＭパルス発生回路１よりの出力を一定時間遅らせる遅延回路、４は前記第１のＰＷＭパルス発生部より高い周波数でまた第１のＰＷＭパルス発生部の出力開始より一定期間の間は小さなデューティー比のパルスを発生する第２のＰＷＭパルス発生部、６は入力１次電源をスイッチングすることにより電圧を制御するスイッチ回路、７は前記スイッチ回路６の出力電圧より高圧交流電圧を発生させるロイヤー回路により構成されたインバーター回路である。
【００２９】
８は負性抵抗である前記冷陰極線管９の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサー、１０は前記冷陰極線管９に流れる電流を電圧値に変換し整流を行う管電流検出部、１１は前記管電流検出部よりの出力を平滑化するローパスフィルター回路（以下ＬＰＦ回路と呼ぶ）、３は前記ＬＰＦ回路１１よりの出力と管電流設定値を前記遅延回路２よりのタイミングで比較しその結果に基づいて前記第２のＰＷＭパルス発生部の出力デューティーを制御する比較器、５は前記第１のＰＷＭパルス発生部と前記第２のＰＷＭパルス発生部の理論積をとり前記スイッチ回路６を駆動するＡＮＤ回路である。
【００３０】
図４を用いて動作を説明する、図４において信号ａは第１のＰＷＭパルス発生部１の出力信号、信号ｂは第２のＰＷＭパルス発生部４の出力信号、信号ｃはＡＮＤ回路５の出力信号、信号ｄはスイッチ回路６の出力電圧、信号ｅはＬＰＦ回路１１の出力信号、信号ｇは比較器１１の出力信号である。
【００３１】
第１のＰＷＭパルス発生部１より、表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じたデューティー比のパルスａが出力される。また、第２のＰＷＭパルス発生部４は、第１のＰＷＭパルス発生部１よりも高い周波数でＰＷＭパルスを発し、且つ第１のＰＷＭパルス発生部１が発するパルスの開始点からある一定時間の間だけはデューティー比の小さなＰＷＭパルスｂを出力する。ＡＮＤ回路５によりパルスａとパルスｂの理論積がとられ、パルスａがハイの間だけパルスｂの信号がスイッチ回路に入力される。これによってパルスｂのデューティー比で決まる電圧がパルスａがハイの期間だけ、スイッチ回路６より出力される。
【００３２】
パルスｂの信号はパルスａの開始点より一定期間は小さく制御されるため、図４ｄのように立ち上がりの緩やかな電圧が出力される。インバーター回路７は電圧ｄにより動作して冷陰極線管９を駆動し図４ｅのような電流を流す。インバーター回路７にかかる電圧は図４ｄのように立ち上がりが緩やかであるため管電流検出値（ｅ）が安定するまでには時間がかかる。このため比較器は遅延回路２により一定時間遅らせたタイミング（ｆ）で管電流検出信号ｅと基準値を比較し基準値より小さければ第２のＰＷＭパルス発生部４の出力デューティーが大きくなるように制御する（図４ｇ）。同様に基準値より大きければデューティーを小さくなるよう制御する。
【００３３】
インバーター回路７にかかる電圧は第２のＰＷＭパルス発生部４の出力のみに依存し、動作時間は第１のＰＷＭ発生部１の出力にのみ依存するため、冷陰極線管９に流れる電流のピーク値を一定にしたまま発光輝度（平均電流）を制御できる。また、管電流のサンプリングおよび制御を第１のＰＷＭパルス発生回路より一定時間遅らせた後に行うことで安定した制御を行う事ができる。
【００３４】
このように、本実施の形態例では発光開始時に電圧を抑えることでインバーター回路７のトランスから発生する唸り音を抑制できるという効果を有する。
【００３５】
しかしインバーター回路にロイヤー式の発振回路を用いており、２つのスイッチングトランジスタが同時にＯＮする期間およびトランジスタが飽和状態でない期間が発生するため、電力効率の低下および回路部品の温度上昇という課題がある。
【００３６】
なお、本実施の形態例において装置をアナログ回路を用いて構成しているが、マイクロコンピューターおよびデジタル回路にて構成しても良い事は言うまでも無い。
【００３７】
また、第２のＰＷＭ発生部４が第１のＰＷＭ発生部の出力後、一定時間出力デューティーを小さくするものとしたが、この時間を可変できるようにしても良いとこは言うまでも無い。
【００３８】
また、遅延回路２の遅延時間を一定としたが、可変できるようにしても良いことは言うまでもよい。
【００３９】
また、スイッチ回路がインバーター回路の正電源側をスイッチングするものとしているが、グランド側でスイッチングしても良いことは言うまでも無い。
【００４４】
図６において、４１は冷陰極線管、３１は正弦波発生器、３２は輝度設定値に応じたデューティー比のパルスを表示画像の垂直同期信号に同期して発生させる第１のＰＭＷパルス発生部、３５は前記第１のＰＷＭパルス発生部３２よりの信号を一定時間遅らせる遅延回路、３３は前記正弦波発生器３１よりの信号の振幅を制御する可変利得増幅器、３４は前記可変利得増幅器３３の出力を正の部分と負の部分に分離し各々その波高に応じたデューティー比のパルスを発生する第２のＰＷＭパルス発生部、３７は前記第２のＰＷＭパルス発生回路３４より信号の正側の部分にてスイッチングを行うトランジスタ等により構成された第１のスイッチ回路、３８は前記第２のＰＷＭパルス発生回路３４より信号の負側の部分にてスイッチングを行うトランジスタ等により構成された第２のスイッチ回路である。
【００４５】
３９は前記スイッチ回路１とスイッチ回路２よりの出力より高圧交流電圧を発生させるトランス、４０は負性抵抗である前記冷陰極線管４１の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサー、４２は前記冷陰極線管４１に流れる交流電流を電圧値に変換し整流を行う管電流検出部、３３は前記管電流検出部よりの出力を平滑化するＬＰＦ回路、３６は前記ＬＰＦ回路３３の出力と管電流設定値を前記遅延回路３５よりのパルスのタイミングで比較しその結果に基づいて前記可変利得増幅器３３を制御する比較器である。
【００４６】
次に図７を用いて動作を説明する。図７において（ａ）は正弦波発生器３１の出力信号、（ｂ）は可変利得増幅器３３の出力信号、（ｃ）および（ｄ）は第２のＰＷＭパルス発生部の内部信号を示したものであり、（ｃ）は入力信号の正側を（ｄ）は負側を取り出した物である。（ｅ），（ｆ）は第２のＰＷＭパル発生回路の出力信号を示したものである。
【００４７】
正弦波発生器３１の出力信号（ａ）は可変利得増幅器３３により振幅制御される（ｂ）。第２のＰＷＭ発生部は正弦波の上側と（ｃ），下側（ｄ）に分離し、またその波高値に応じたデューティー比のパルス（ｅ），（ｆ）を発生する。（ｅ），（ｆ）は第１のスイッチ回路３７および第２のスイッチ回路３８の駆動信号となる。第１のスイッチ回路３７および第２のスイッチ回路３８でスイッチングされた電流はトランス３９により高圧交流電圧に変換され、バラストコンデンサー４０を介して冷陰極線管４１に供給される。冷陰極線管４１に流れる電流は管電流検出部４２により直流電圧に変換されＬＰＦ回路３３により平滑化される（ｈ）。
【００４８】
第１のＰＷＭ発生部は表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じたデューティーのパルスを発生し、第２のＰＷＭパルス発生部の出力をＯＮ，ＯＦＦする。またこの出力は遅延回路３５より一定時間遅らせられて比較器３６の比較タイミング信号となる。比較器３６は前記ＬＰＦ回路３６の出力（ｈ）と管電流設定値を比較し、管電流設定値より小さい場合は可変利得増幅器３３の利得を大きくなるよう制御する（ｉ）。同様に大きい場合は小さくなるように制御する。
【００４９】
このように、インバーター回路にロイヤー回路を用いるのではなくスイッチングトランジスタを個々に制御するため、電力効率の向上および回路部品の発熱を抑制する事ができる。
【００５０】
また、スイッチ素子が交流発生とピーク電流制御を兼用するため、大電力素子を減らす事ができる。
【００５１】
なお、本実施例において装置をアナログ回路を用いて構成しているが、マイクロコンピューターおよびデジタル回路にて構成しても良い事は言うまでも無い。
【００５２】
なお、本実施例において、スイッチング素子としてトランジスタを用いているが、ＦＥＴを用いても良い事は言うまでも無い。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、放電管に流れるピーク電流値を安定して制御できるため、高効率かつ長寿命な放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００５４】
また、本発明によればＰＷＭパルス発生部２がＰＷＭパルス発生部１よりのパルス開始時よりある一定期間のあいだ出力デューティーを小さくし出力し、突入電流を抑える事によってトランスから発生する音を抑制することのできる放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００５５】
また、本発明によれば、比較器が回路あるいは冷陰極線管の故障を検知し装置の動作を停止することのできる放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００５６】
また、本発明によれば、インバーター回路に発振回路ではなく、スイッチング回路を用いて電力ロスおよび部品の発熱をすることを抑えた放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である放電灯点灯装置の構成図
【図２】同装置の動作を説明する波形図
【図３】本発明の第２の実施の形態である放電灯点灯装置の構成図
【図４】同装置の動作を説明する波形図
【図５】本発明の実施の形態３による放電灯点灯装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態４による放電灯点灯装置の構成図
【図７】同装置の動作を説明する波形図
【図８】従来の放電灯点灯装置の構成図
【図９】同装置の動作を説明する波形図
【符号の説明】
１ 第１のＰＷＭパルス発生部
２ 遅延回路
３ 比較器
４ 第２のＰＷＭパルス発生部
５ ＡＮＤ回路
６ スイッチング部
７ インバーター回路
８ バラストコンデンサ
９ 冷陰極線管
１０ 管電流検出部
１１ ローパスフィルター（ＬＰＦ）回路
２０ 差分器
２１ 比較器
３１ 正弦波発生器
３２ 第１のＰＷＭパルス発生部
３４ 第２のＰＷＭパルス発生部
３５ 遅延回路
３６ 比較器
３７ 第１のスイッチ回路
３８ 第２のスイッチ回路
３９ トランス
４０ バラストコンデンサ
４１ 冷陰極線管
４２ 管電流検出部
４３ ローパスフィルター（ＬＰＦ）回路
５１ 三角波発生器
５２ 従来の放電灯点灯装置における比較器
５３ チョークコイル
５４ 加算器
５５ 演算増幅回路
５６ 基準電圧源
５７ 従来の放電灯点灯装置におけるスイッチ回路
５８ サンプルホールド回路
５９ 従来の放電灯点灯装置におけるインバーター回路
６０ 従来の放電灯点灯装置におけるバラストコンデンサ
６１ 冷陰極線管
６２ 従来の放電灯点灯装置における管電流検出回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源として冷陰極線管を用いた映像機器（例えば液晶テレビ）において、特に調光範囲を広く取ることが出来るバースト調光回路を備えた放電灯点灯回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示パネルには、光源として冷陰極線管が用いられている。そして管に流れる電流（管電流）を制御することで、発光輝度を制御している。管電流の制御方法として主に、インバーター回路に加える電圧を制御することで管に流れるピーク電流値を制御する電流調光方式と、インバーター回路の動作を断続させて管に流れる平均電流値を制御するバースト調光方式が用いられている。
【０００３】
従来の管電流の制御方法の一つとして、特開２００２−４３０８８号公報に開示されたものと類似の放電灯点灯回路の構成を図８に示す。図８において、６１は冷陰極線管、５９はロイヤー回路により構成され高圧交流電圧を発生させるインバーター回路、５７は前記インバーター回路の動作を断続させるためのスイッチ回路、６０は負性抵抗である前記冷陰極線管６１の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサー、６２は前記冷陰極線管に流れる交流電流を電圧値に変換し整流および平滑化を行う管電流検出部、５８は前記管電流検出部６２よりの信号をサンプリングおよびホールドを行うサンプリングホールド回路、６６は管電流制御の基準となる基準電圧源、５５は前記サンプルホールド回路よりの電圧と前記サンプルホールド回路５８の信号の差を出力する演算増幅器、５４は前記演算増幅器５５の出力と輝度設定値を加算する加算器、５１はＰＷＭ制御の基準となる三角波を発生させる三角波発生器、５２は前記三角波発生器５１と前記加算器５４の出力を比較し前記スイッチ回路５７と前記サンプルホールド回路を制御してバースト調光を行う為のＰＷＭパルスを発生させる比較器である。
【０００４】
従来例の動作を図９を用いて説明する。図９において（ａ）は三角波発生器の出力波形、（ｂ）は放電管の発光輝度を設定するための輝度設定値、（ｃ）は演算増幅器５５の出力、（ｄ）は加算器５４の出力、（ｅ）は比較器５２の出力である。
【０００５】
インバーター回路５９は一次電源によって動作し、比較器５２の出力によりスイッチ回路５７にて動作を断続させられ、冷陰極線管６１には（ｆ）のような電流が流れ、電流検出部６２によって電圧に変換、整流および平滑化される。サンプルホールド回路５８は比較器５２の出力を比較器５２の出力パルスでサンプルホールドする。
【０００６】
演算増幅器５５は管電流の基準値となる基準電源５６とサンプルホールド回路の出力電圧の差をとり、基準電源５６よりサンプルホールド回路の出力が大きければ出力値が大きく、逆に小さければ出力が小さくなり、加算器５４の出力もそれに伴い増減する。この結果、輝度設定値より管電流が大きければインバーター回路５９の動作時間が短くなり、逆に小さければ長くなる。このように冷陰極線管６１に流れる平均電流を輝度設定値の応じた値に制御する事ができる。
【０００７】
しかし、インバーター回路５９の動作を断続する事は出来るが、電源電圧を制御する手段が無いため放電管に流れるピーク電流を制御する事は出来ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
冷陰極線管に流れる電流のピーク値と、発光効率および寿命は密接な関係があるため、平均電流のみならずピーク電流を管理する必要がある。しかし、従来の放電灯点灯回路では、管電流のピーク値を管理する事が出来ないという課題があった。また、バースト調光の為のＰＷＭパルスと表示画像が非同期であるため、表示する画像パターンによっては画面にチラツキが発生するという課題があった。
【０００９】
本発明は前記課題に鑑み、管電流のピーク値を正確に管理でき、さらにチラツキの発生しない、放電灯点灯装置を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の放電灯点灯装置は、放電管に流れる電流の平均値を制御す第１のＰＷＭを表示画像の垂直同期信号に同期させることで画面のちらつきを抑制することが出来、ピーク値を制御する第２のＰＷＭパルスによるループの管電流の検出タイミングを第１のＰＷＭパルス開始時よりある一定時間後とすることで、管電流検出を安定して行うことが出来るため、放電管の発光効率向上および長寿命化を図る事ができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の放電灯点灯装置は、請求項１に記載した装置を、より具体的な例で示したものである。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の放電灯点灯装置は、ＰＷＭパルス発生部２がＰＷＭパルス発生部１よりのパルス開始時よりある一定期間のあいだ出力デューティーを小さくし出力し、突入電流を抑える事によってトランスから発生する音を抑制することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の放電灯点灯装置は、インバーター回路に発振回路ではなくスイッチング回路を用いる事で、電力ロスおよび部品の発熱を抑えた事を特徴とする。
【００１６】
以下に、本発明の一実施の形態について、図１、図２を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１において、９は冷陰極線管、１は輝度設定値に応じたデューティー比のパルスを表示画像の垂直同期信号に同期して発生させる第１のＰＭＷパルス発生部、２は前記第１のＰＷＭパルス発生回路１よりの出力を一定時間遅らせる遅延回路、４は前記第１のＰＷＭパルス発生部より高い周波数でＰＷＭパルスを発生する第２のＰＷＭパルス発生部、６は入力１次電源をスイッチングすることにより電圧を制御するスイッチ回路、７は前記スイッチ回路６の出力電圧より高圧交流電圧を発生させるロイヤー回路により構成されたインバーター回路、８は負性抵抗である前記冷陰極線管９の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサーである。
【００１８】
１０は前記冷陰極線管９に流れる電流を電圧値に変換し整流を行う管電流検出部、１１は前記管電流検出部よりの出力を平滑化するローパスフィルター回路（以下ＬＰＦ回路と記し）、３は前記ＬＰＦ回路１１よりの出力と管電流設定値を前記遅延回路２よりのタイミングで比較しその結果に基づいて前記第２のＰＷＭパルス発生部の出力デューティーを制御する比較器、５は前記第１のＰＷＭパルス発生部と前記第２のＰＷＭパルス発生部の理論積をとり前記スイッチ回路６を駆動するＡＮＤ回路である。
【００１９】
図２を用いて動作を説明する。図２において信号ａは第１のＰＷＭパルス発生部の出力信号、信号ｂは第２のＰＷＭパルス発生部の出力信号、信号ｄはスイッチ回路の出力電圧、信号ｅはＬＰＦ回路の出力信号、信号ｇは比較器の出力信号である。
【００２０】
第１のＰＷＭパルス発生部より表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じたデューティー比のパルスａが出力される。ＡＮＤ回路により信号ａと信号ｂの理論積がとられ信号ａがハイの間だけ信号ｂの信号がスイッチ回路に入力される。これによって信号ｂのデューティー比で決まる電圧が信号ａがハイの期間だけ、スイッチ回路６より信号ｄのように出力される。
【００２１】
インバーター回路７は電圧信号ｄにより動作して冷陰極線管９を駆動し、信号ｅのような電流を流す。インバーター回路７にかかる電圧はインバーター回路７の持つインダクタ成分により信号ｄのように立ち上がりが緩やかであるため、管電流検出信号ｅが安定するまでには時間がかかる。このため比較器は遅延回路２により一定時間遅らせたタイミングｆで管電流検出信号ｅと基準値を比較し、基準値より小さければ第２のＰＷＭパルス発生部の出力デューティーが大きくなるように制御する（図２ｇ）。同様に基準値より大きければデューティーを小さくなるよう制御する。
【００２２】
インバーター回路７にかかる電圧は第２のＰＷＭパルス発生部４の出力のみに依存し、動作時間は第１のＰＷＭ発生部１の出力にのみ依存するため、冷陰極線管９に流れる電流のピーク値を一定にしたまま発光輝度（平均電流）を制御できる。また、管電流のサンプリングおよび制御を第１のＰＷＭパルス発生回路より一定時間遅らせた後に行うことで安定した制御を行う事ができる。
【００２３】
しかしインバーター回路７にロイヤー式の発振回路を用いており、２つのスイッチングトランジスタが同時にＯＮする期間およびトランジスタが飽和状態でない期間が発生するため、電力効率の低下および回路部品の温度上昇という課題がある。
【００２４】
なお、本実施の形態例において装置をアナログ回路を用いて構成しているが、マイクロコンピューターおよびデジタル回路にて構成しても良い事は言うまでも無い。
【００２６】
また、遅延回路２の遅延時間を一定としたが、可変できるようにしても良いことは言うまでもよい。
【００２７】
また、スイッチ回路がインバーター回路の正電源側をスイッチングするものとしているが、グランド側でスイッチングしても良いことは言うまでも無い。
【００２８】
（実施の形態２）
図３において、９は冷陰極線管、１は輝度設定値に応じたデューティー比のパルスを表示画像の垂直同期信号に同期して発生させる第１のＰＭＷパルス発生部、２は前記第１のＰＷＭパルス発生回路１よりの出力を一定時間遅らせる遅延回路、４は前記第１のＰＷＭパルス発生部より高い周波数でまた第１のＰＷＭパルス発生部の出力開始より一定期間の間は小さなデューティー比のパルスを発生する第２のＰＷＭパルス発生部、６は入力１次電源をスイッチングすることにより電圧を制御するスイッチ回路、７は前記スイッチ回路６の出力電圧より高圧交流電圧を発生させるロイヤー回路により構成されたインバーター回路である。
【００２９】
８は負性抵抗である前記冷陰極線管９の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサー、１０は前記冷陰極線管９に流れる電流を電圧値に変換し整流を行う管電流検出部、１１は前記管電流検出部よりの出力を平滑化するローパスフィルター回路（以下ＬＰＦ回路と呼ぶ）、３は前記ＬＰＦ回路１１よりの出力と管電流設定値を前記遅延回路２よりのタイミングで比較しその結果に基づいて前記第２のＰＷＭパルス発生部の出力デューティーを制御する比較器、５は前記第１のＰＷＭパルス発生部と前記第２のＰＷＭパルス発生部の理論積をとり前記スイッチ回路６を駆動するＡＮＤ回路である。
【００３０】
図４を用いて動作を説明する、図４において信号ａは第１のＰＷＭパルス発生部１の出力信号、信号ｂは第２のＰＷＭパルス発生部４の出力信号、信号ｃはＡＮＤ回路５の出力信号、信号ｄはスイッチ回路６の出力電圧、信号ｅはＬＰＦ回路１１の出力信号、信号ｇは比較器１１の出力信号である。
【００３１】
第１のＰＷＭパルス発生部１より、表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じたデューティー比のパルスａが出力される。また、第２のＰＷＭパルス発生部４は、第１のＰＷＭパルス発生部１よりも高い周波数でＰＷＭパルスを発し、且つ第１のＰＷＭパルス発生部１が発するパルスの開始点からある一定時間の間だけはデューティー比の小さなＰＷＭパルスｂを出力する。ＡＮＤ回路５によりパルスａとパルスｂの理論積がとられ、パルスａがハイの間だけパルスｂの信号がスイッチ回路に入力される。これによってパルスｂのデューティー比で決まる電圧がパルスａがハイの期間だけ、スイッチ回路６より出力される。
【００３２】
パルスｂの信号はパルスａの開始点より一定期間は小さく制御されるため、図４ｄのように立ち上がりの緩やかな電圧が出力される。インバーター回路７は電圧ｄにより動作して冷陰極線管９を駆動し図４ｅのような電流を流す。インバーター回路７にかかる電圧は図４ｄのように立ち上がりが緩やかであるため管電流検出値（ｅ）が安定するまでには時間がかかる。このため比較器は遅延回路２により一定時間遅らせたタイミング（ｆ）で管電流検出信号ｅと基準値を比較し基準値より小さければ第２のＰＷＭパルス発生部４の出力デューティーが大きくなるように制御する（図４ｇ）。同様に基準値より大きければデューティーを小さくなるよう制御する。
【００３３】
インバーター回路７にかかる電圧は第２のＰＷＭパルス発生部４の出力のみに依存し、動作時間は第１のＰＷＭ発生部１の出力にのみ依存するため、冷陰極線管９に流れる電流のピーク値を一定にしたまま発光輝度（平均電流）を制御できる。また、管電流のサンプリングおよび制御を第１のＰＷＭパルス発生回路より一定時間遅らせた後に行うことで安定した制御を行う事ができる。
【００３４】
このように、本実施の形態例では発光開始時に電圧を抑えることでインバーター回路７のトランスから発生する唸り音を抑制できるという効果を有する。
【００３５】
しかしインバーター回路にロイヤー式の発振回路を用いており、２つのスイッチングトランジスタが同時にＯＮする期間およびトランジスタが飽和状態でない期間が発生するため、電力効率の低下および回路部品の温度上昇という課題がある。
【００３６】
なお、本実施の形態例において装置をアナログ回路を用いて構成しているが、マイクロコンピューターおよびデジタル回路にて構成しても良い事は言うまでも無い。
【００３７】
また、第２のＰＷＭ発生部４が第１のＰＷＭ発生部の出力後、一定時間出力デューティーを小さくするものとしたが、この時間を可変できるようにしても良いとこは言うまでも無い。
【００３８】
また、遅延回路２の遅延時間を一定としたが、可変できるようにしても良いことは言うまでもよい。
【００３９】
また、スイッチ回路がインバーター回路の正電源側をスイッチングするものとしているが、グランド側でスイッチングしても良いことは言うまでも無い。
【００４４】
図６において、４１は冷陰極線管、３１は正弦波発生器、３２は輝度設定値に応じたデューティー比のパルスを表示画像の垂直同期信号に同期して発生させる第１のＰＭＷパルス発生部、３５は前記第１のＰＷＭパルス発生部３２よりの信号を一定時間遅らせる遅延回路、３３は前記正弦波発生器３１よりの信号の振幅を制御する可変利得増幅器、３４は前記可変利得増幅器３３の出力を正の部分と負の部分に分離し各々その波高に応じたデューティー比のパルスを発生する第２のＰＷＭパルス発生部、３７は前記第２のＰＷＭパルス発生回路３４より信号の正側の部分にてスイッチングを行うトランジスタ等により構成された第１のスイッチ回路、３８は前記第２のＰＷＭパルス発生回路３４より信号の負側の部分にてスイッチングを行うトランジスタ等により構成された第２のスイッチ回路である。
【００４５】
３９は前記スイッチ回路１とスイッチ回路２よりの出力より高圧交流電圧を発生させるトランス、４０は負性抵抗である前記冷陰極線管４１の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサー、４２は前記冷陰極線管４１に流れる交流電流を電圧値に変換し整流を行う管電流検出部、３３は前記管電流検出部よりの出力を平滑化するＬＰＦ回路、３６は前記ＬＰＦ回路３３の出力と管電流設定値を前記遅延回路３５よりのパルスのタイミングで比較しその結果に基づいて前記可変利得増幅器３３を制御する比較器である。
【００４６】
次に図７を用いて動作を説明する。図７において（ａ）は正弦波発生器３１の出力信号、（ｂ）は可変利得増幅器３３の出力信号、（ｃ）および（ｄ）は第２のＰＷＭパルス発生部の内部信号を示したものであり、（ｃ）は入力信号の正側を（ｄ）は負側を取り出した物である。（ｅ），（ｆ）は第２のＰＷＭパル発生回路の出力信号を示したものである。
【００４７】
正弦波発生器３１の出力信号（ａ）は可変利得増幅器３３により振幅制御される（ｂ）。第２のＰＷＭ発生部は正弦波の上側と（ｃ），下側（ｄ）に分離し、またその波高値に応じたデューティー比のパルス（ｅ），（ｆ）を発生する。（ｅ），（ｆ）は第１のスイッチ回路３７および第２のスイッチ回路３８の駆動信号となる。第１のスイッチ回路３７および第２のスイッチ回路３８でスイッチングされた電流はトランス３９により高圧交流電圧に変換され、バラストコンデンサー４０を介して冷陰極線管４１に供給される。冷陰極線管４１に流れる電流は管電流検出部４２により直流電圧に変換されＬＰＦ回路３３により平滑化される（ｈ）。
【００４８】
第１のＰＷＭ発生部は表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じたデューティーのパルスを発生し、第２のＰＷＭパルス発生部の出力をＯＮ，ＯＦＦする。またこの出力は遅延回路３５より一定時間遅らせられて比較器３６の比較タイミング信号となる。比較器３６は前記ＬＰＦ回路３６の出力（ｈ）と管電流設定値を比較し、管電流設定値より小さい場合は可変利得増幅器３３の利得を大きくなるよう制御する（ｉ）。同様に大きい場合は小さくなるように制御する。
【００４９】
このように、インバーター回路にロイヤー回路を用いるのではなくスイッチングトランジスタを個々に制御するため、電力効率の向上および回路部品の発熱を抑制する事ができる。
【００５０】
また、スイッチ素子が交流発生とピーク電流制御を兼用するため、大電力素子を減らす事ができる。
【００５１】
なお、本実施例において装置をアナログ回路を用いて構成しているが、マイクロコンピューターおよびデジタル回路にて構成しても良い事は言うまでも無い。
【００５２】
なお、本実施例において、スイッチング素子としてトランジスタを用いているが、ＦＥＴを用いても良い事は言うまでも無い。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、放電管に流れるピーク電流値を安定して制御できるため、高効率かつ長寿命な放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００５４】
また、本発明によればＰＷＭパルス発生部２がＰＷＭパルス発生部１よりのパルス開始時よりある一定期間のあいだ出力デューティーを小さくし出力し、突入電流を抑える事によってトランスから発生する音を抑制することのできる放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００５５】
また、本発明によれば、比較器が回路あるいは冷陰極線管の故障を検知し装置の動作を停止することのできる放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００５６】
また、本発明によれば、インバーター回路に発振回路ではなく、スイッチング回路を用いて電力ロスおよび部品の発熱をすることを抑えた放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である放電灯点灯装置の構成図
【図２】同装置の動作を説明する波形図
【図３】本発明の第２の実施の形態である放電灯点灯装置の構成図
【図４】同装置の動作を説明する波形図
【図５】本発明の実施の形態３による放電灯点灯装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態４による放電灯点灯装置の構成図
【図７】同装置の動作を説明する波形図
【図８】従来の放電灯点灯装置の構成図
【図９】同装置の動作を説明する波形図
【符号の説明】
１ 第１のＰＷＭパルス発生部
２ 遅延回路
３ 比較器
４ 第２のＰＷＭパルス発生部
５ ＡＮＤ回路
６ スイッチング部
７ インバーター回路
８ バラストコンデンサ
９ 冷陰極線管
１０ 管電流検出部
１１ ローパスフィルター（ＬＰＦ）回路
２０ 差分器
２１ 比較器
３１ 正弦波発生器
３２ 第１のＰＷＭパルス発生部
３４ 第２のＰＷＭパルス発生部
３５ 遅延回路
３６ 比較器
３７ 第１のスイッチ回路
３８ 第２のスイッチ回路
３９ トランス
４０ バラストコンデンサ
４１ 冷陰極線管
４２ 管電流検出部
４３ ローパスフィルター（ＬＰＦ）回路
５１ 三角波発生器
５２ 従来の放電灯点灯装置における比較器
５３ チョークコイル
５４ 加算器
５５ 演算増幅回路
５６ 基準電圧源
５７ 従来の放電灯点灯装置におけるスイッチ回路
５８ サンプルホールド回路
５９ 従来の放電灯点灯装置におけるインバーター回路
６０ 従来の放電灯点灯装置におけるバラストコンデンサ
６１ 冷陰極線管
６２ 従来の放電灯点灯装置における管電流検出回路
Claims (4)
- 表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じた第１の周波数のＰＷＭパルスを発生させ、前記第１の周波数のＰＷＭパルスより高い第２の周波数のＰＷＭパルスを発生させ、前記第１の周波数のＰＷＭパルスと前記第２の周波数のＰＷＭパルスの論理積の結果に基づいて高圧交流電流に変換し冷陰極線管を駆動させる放電灯点灯装置であって、輝度設定用の第１のＰＷＭパルスより予め設定した所定量遅らせたタイミングで、前記陰極線管に流れる電流のピーク値を検出し、前記検出の結果に基づいて前記第２のＰＷＭパルスのデューティ比を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
- 冷陰極線管と、表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じた第１の周波数のＰＷＭパルスを出力する第１のＰＷＭパルス発生部と、前記ＰＷＭパルス発生部１の周波数より高い第２の周波数のＰＷＭパルスを発生する第２のＰＷＭパルス発生部と、前記冷陰極線管に流れる電流を交流電圧に変換したのち整流を行い直流電圧に変換する管電流検出回路と、前記管電流検出回路の出力する信号を平滑するＬＰＦ回路と、前記第１のＰＷＭパルス発生部の出力を一定時間遅らせる遅延回路と、前記遅延回路が出力するタイミングにおける前記ＬＰＦ回路の出力電圧と予め与えられた管電流設定値を比較し比較の結果に基づいて前記第２のＰＷＭパルス発生部を制御する比較器と、前記第１のＰＷＭパルス発生部と第２のＰＷＭパルス発生部の出力を受け取り論理積を出力するＡＮＤ回路と、入力された直流電圧を前記ＡＤＮ回路の出力パルスに基づき断続させるスイッチ回路と、前記スイッチ回路の出力を受け取り高圧交流電流に変換するインバーター回路と、前記冷陰極線管と前記インバーター回路の間に挿入し電流を安定化させるためのバラストコンデンサとを備えたことを特徴とする放電灯点灯回路。
- 第１のＰＷＭパルスによって冷陰極線管が点灯するオン期間の初めの一定期間の間、第２の周波数のＰＷＭパルスは通常より小さなデューティのパルスを出力することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
- 冷陰極線管と、表示画像の垂直同期信号に同期し輝度設定値に応じた第１の周波数のＰＷＭパルスを出力する第１のＰＷＭパルス発生部と、前記ＰＷＭパルス発生部１の周波数より高い第２の周波数を発生する正弦波発生器と、前記正弦波発生器の出力を制御信号に基づき利得を可変させる可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の出力を受け取り、正弦波の電圧が正の期間は入力振幅に応じたデューティー比で第３のPWMパルスを出力し、電圧が負の期間は入力振幅に応じたデューティー比で第４のＰＷＭパルスを出力し、前記第３、及び第４のＰＷＭパルスは前記第１の周波数のＰＷＭパルスに応じてオン・オフされるよう制御を行う第３のPWMパルス発生部と、前記第１のＰＷＭパルス発生部の出力を一定時間遅らせる遅延回路と、前記遅延回路が出力するタイミングにおける前記ＬＰＦ回路の出力電圧と予め与えられた管電流設定値を比較し比較の結果に基づいて前記第２の可変利得増幅器を制御する比較器と、一次巻き線の中間タップより直流電源を提供し、両端をスイッチングさせることで、２次巻き線側に高圧交流電流を発生させ、前記冷陰極線管を駆動するトランスと、前記冷陰極線管に流れる電流を交流電圧に変換したのち整流を行い直流電圧に変換する管電流検出回路と、前記管電流検出回路の出力する信号を平滑するＬＰＦ回路と、前記第３のＰＷＭ発生部が出力する第３のＰＷＭパルスを受け取りトランスの一次巻き線の一方をスイッチングする第２のスイッチ回路と、前記第３のＰＷＭ発生部が出力する第４のＰＷＭパルスを受け取りトランスの一次巻き線の残り一方をスイッチングする第３のスイッチ回路と、前記トランスと前記冷陰極線管の間に挿入し電流を安定化させるためのバラストコンデンサとを備えたことを特徴とする放電灯点灯回路。
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