JP4249900B2 - 液晶ディスプレイ装置のバックライトのランプを減光する方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
〔発明の背景〕
本発明は、ディスプレイ装置の分野に係り、より詳細には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置のようなディスプレイ装置用のバックライトシステムに使用するランプの減光方法および装置に関する。
【０００２】
ＬＣＤ装置は、例えば航空機計装のディスプレイ・システムのような多くの用途に広く用いられている。ＬＣＤ装置は液晶パネルを含み、その液晶パネルでは、例えばビデオ信号に応じて計装ディスプレイ装置上にイメージ，アイコン，文字を発生するよう所定領域が選択的に不透明にされる。液晶パネル上のそのような表示をより見えやすくするために、ＬＣＤ装置では、バックライトすなわち液晶パネルの背後に配置した光源が必要とされる。近年。バックライト付きのＬＣＤ装置が、殆ど全てのタイプの航空機のコックピットに組み込まれている。航空機のコックピットは、蛍光ランプの動作環境としては極限の環境の１つである。航空機計装ディスプレイ・システム、特に軍事用航空機ディスプレイ・システムに用いる場合には、ＬＣＤ装置はそのＬＣＤパネルの輝度を低減させる機能を有することが重要である。
【０００３】
コックピット環境がバックライト・システムに及ぼす悪影響の１つは、大きな減光レンジが必要なことである。ＬＣＤのバックライト・システムは、夜のほぼ暗黒な状態から日中の直接太陽光があたっている状態までの幅を持つ照明条件下において、情報がパイロットに見えるようにしなければならない。それで、かかる環境で動作するＬＣＤは、極端に高い減光比を有しなければならない。さらに、バックライト照明の色が減光範囲の全域にわたって変化しないことが望まれるから、蛍光ランプが好ましい。蛍光ランプの色は、ランプ内の蛍燐光体コーティングの組成を適切に選択することに依存し、減光によっては変化しないからである。従って、パイロットがあらゆる照明条件下でＬＣＤの視認が可能であるために、蛍光ランプの明るさ（輝度）は、非常に大きな量にわたって可変である必要がある。システムは、スワール，フリッカ，不連続性が少なく、５５〜８５℃の温度に耐え、パイロットの減光コマンドにスムースに応じ、多数のコールド・スタート回数や長い動作時間を持ちつつ、高効率の回路である必要がある。
【０００４】
蛍光灯の減光を行う手法の１つには、ランプに電力を供給する交流信号を可変幅のノッチでカットしてランプに印加される電力を低減させ、それによって所望の減光を得るシステムがある。ランプに与えられるＡＣ電力の幅が小さくなれば、ランプの動作輝度は低下する。パルス幅を変化させられる普通のデバイスは、商業的に販売されているパルス幅モジュレータ（ＰＷＭ）である。
【０００５】
ＰＷＭは、パルス時変調（変調波の瞬時サンプル値によってパルス・キャリアのある特性の発生時点が変調されること）を行うデバイスで、変調波の瞬時サンプルそれぞれの値によってパルス持続時間が変調される。変調周波数は、固定または可変である。これらのＰＷＭの基本動作は次のようである。基準電圧がＰＷＭへと送られる。基準電圧の大きさは、所望のパルス幅に比例する。
【０００６】
本発明は、ＬＣＤ装置のバックライトの蛍光ランプの減光装置である。本発明は、そのような減光装置にコストを大幅に高くすることなしに、従来の減光装置のほぼ１０倍の減光比を提供するものである。
【０００７】
〔発明の概要〕
次に述べる概要は、本発明に特有の新規な特徴について、そのうちの幾つかの理解のために記載されるものであり、全ての記載を意図するものではない。本発明の種々の面の理解は、特許請求の範囲を含む明細書および図面の全体から得られるものである。
【０００８】
本発明の一実施態様は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置のバックライトに使用されるようなランプの明るさを減光する減光装置である。この減光装置には、直流電力を供給する、接地された電源と、この電源に接続されていて、直流電力を受けてランプ駆動用の交流電力に変換するインバータとが含まれる。インバータには、交流電力を生成する第１スイッチング手段と、この第１スイッチング手段に接続されてランプのアーク電圧を供給し維持する電力変換手段と、この電力変換手段に接続されて、交流電力を変調してランプへの交流電力をゼロボルトとアーク電圧との間で制御し変化させる変調手段と、前記電力変換手段に接続されて、前記電源から供給されるエネルギーを貯える、複数のリアクタンス要素と、これらの複数のリアクタンス要素に接続されて、ランプをオン状態とオフ状態の間でスイッチする第２スイッチング手段とが備えられ、この第２スイッチング手段は、ランプのオフ状態のときに、前記複数のリアクタンス要素に貯えられたエネルギーを接地へ放電させる。
【０００９】
さらに、少なくとも１つのランプの減光をさせる方法も含む。この方法では、直流電力を供給する、接地された電源と、この電源に接続されていて、直流電力を受けてランプ駆動用の交流電力に変換するインバータとが用いられる。インバータ回路には、電源から供給されるエネルギーを貯える、複数のリアクタンス要素が用いられる。インバータでは、直流電力を交流電力に変換し、ランプのアーク電圧を供給し維持し、交流電力を変調してランプへの交流電力をゼロボルトとアーク電圧との間で制御し変化させ、インバータ内に設けたスイッチング手段を用いて、ランプのオン状態とオフ状態の間でのスイッチングを行い、前記複数のリアクタンス要素に貯えられたエネルギーをランプのオフ状態のときには接地へ放電させるようにする。
【００１０】
本発明のランプの明るさを減光する装置は、他の実施態様では、直流電力を供給する、接地された電源と、電源に接続可能にしてランプを駆動するインバータとを備える。インバータには、直流電力から交流電力を生成してランプをオン状態とオフ状態の間で切り換えるスイッチング手段と、このスイッチング手段に接続可能でランプのアーク電圧を供給し維持する電力変換手段と、この電力変換手段に接続可能で、交流電力を変調してランプへの交流電力をゼロボルトとアーク電圧との間で制御し変化させる変調手段と、前記電力変換手段に接続可能で、前記電源から供給されるエネルギーを蓄積する、複数のリアクタンス要素とが備えられ、前記スイッチング手段は、インバータ内に設けられていて、前記複数のリアクタンス要素に蓄積されたエネルギーをランプのオフ状態のときには接地へ放電させるようにする。
【００１１】
本発明の新規な特徴は、当業者には以下の詳細な説明から明らかであり、本発明の実施も容易にできよう。しかし、発明の詳細な説明および特定の実施態様の説明は本発明の説明のための例示にすぎず、当業者には種々の変形や変更を発明の詳細な説明および特許請求の範囲の記載から行うことができよう。
【００１２】
異なる図面にわたって同じ又は機能的に類似している要素には同じ参照符号を与え、明細書に組み込まれその一部となる添付図面は、発明の詳細な説明と共に本発明を説明し、本発明の原理を説明するために役立っている。
【００１３】
［発明の詳細な説明］
以下の議論は個々のＬＣＤシステムを説明するものであるが、バックライト装置内でランプを用いる複数のＬＣＤシステムに適用されることが理解されるであろう。したがって、以下の図１乃至図４の議論は従来の減光回路に関するが、しかし、本発明の議論を容易にするために本発明の議論に先立って説明されるものである。
【００１４】
一般的に、ＬＣＤシステムは、本発明に関するように、ＬＣＤシステムのバックライト内の蛍光ランプを適切に駆動する減光制御回路（例えば、図１及び図５）を備えている。パイロット又はＬＣＤを見るその他の者は、特定のＬＣＤそれ自身か又はコックピットの計器パネルのインターフェースの制御手段を調整することによって、ＬＣＤの明るさを制御する。多くのＬＣＤのアプリケーションにおいては、例えば、ＬＣＤ周辺の環境の変化によって、ＬＣＤの照明を変えることが必要である。屋外の照明が明るくなればバックライトは明るくなるべきであり、またその逆の場合も同様である。したがって、ＬＣＤシステムのそれぞれは、パイロットが選択した又は自動的なＬＣＤ全体の明るさに関係する変更を示すパイロットコマンド強度調整を受ける。その強度調整デバイスからの信号は、パルス幅モジュレータ１２０に入力される。強度調整デバイスからの信号は、バックライトの好ましい強度に比例したレベルにある。そのパルス幅モジュレータ１２０は、この入力信号を、そのバックライトの好ましい強度に比例したパルス幅を有するパルスに変換する。これらの周期的なパルスは、バックライトをその好ましい強度で駆動するために十分な増幅信号を出力するインバータ１００に転送される。
【００１５】
図１を参照すると、このような従来の電流供給型共振ランプインバータ１００が示されている。そのインバータにはスイッチＳ１を介して直流電源＋Ｖ（通常、３Ｖ乃至３０Ｖ）が供給されている。当業者に良く知られた方法によって、インバータ回路に他の設計変更がなされるならば、負の電源を用いても良い。スイッチＳ１は、正電源＋ＶとインダクタＬ１との間に接続されている。インダクタＬ１はトランス１４０のセンタ・タップ１４６に接続されている。また、ダイオードＤ１がスイッチＳ１とインダクタＬ１との間の第１のノードと接地された第２のノードとに接続されている。スイッチＳ１は、アナログスイッチやトランジスタ等、市販のどのようなスイッチであってもよい。パルス幅モジュレータ（ＰＷＭ）１２０がスイッチＳ１に接続されている。キャパシタＣ１がトランス１４０と平行に接続されている。キャパシタの第１のノードはスイッチＳ２に接続されており、キャパシタＣ１の第２のノードはスイッチＳ３に接続されている。また、スイッチＳ２及びＳ３は接地されている。バラスト・インダクタＬ２は負荷すなわち蛍光ランプのようなランプ１１０及びトランスの二次巻き線１４４と直列に接続されている。
【００１６】
スイッチＳ１が閉じると（オンすると）、直流電力がインバータ１００に供給され、交流電圧、すなわち正弦波電圧が負荷、すなわちランプ１１０の端子間に現れる。電流は電源の＋ＶからインダクタＬ１を通ってトランス１４０のセンタ・タップ１４６へ流れる。スイッチ・コントローラ１３０はスイッチＳ２及びＳ３の２つの状態（すなわちオン又はオフ）を制御する。スイッチＳ２及びＳ３は交互に開閉し、これによってトランスの１４０の一次巻き線の端子間に交流波形を生成する。トランス１４０は、この電圧を昇圧してランプ１１０を駆動する。スイッチＳ２及びＳ３の動作の周波数は固定させることも可能であるが、通常は回路中のリアクタンス要素（例えば、Ｃ１，Ｃ２，トランス）の共振周波数に同期している。スイッチＳ２及びＳ３が回路のリアクタンス要素の共振周波数と同期しているとき、出力には正弦波が生成される。Ｓ２及びＳ３の望ましい動作周波数は、数十キロヘルツである。トランス１４０の一次巻き線１４２の端子間に生成された電圧はトランスの巻き線比によって増幅され、その増幅された電圧はトランス１４０の二次巻き線１４４の端子間に現れる。二次巻き線１４４の端子間で得られる二次電圧は、ランプ１１０のストライク電圧を越えなければならない。ランプ１１０のストライク電圧は、長さ、直径及び内圧力を含む（しかし、これらに限られない）いくつものランプパラメータに依存する。二次巻き線１４４の端子間電圧がランプ１１０のストライク電圧を超えると、ランプ１１０を電流が流れ、ランプを点灯する。ランプ電流はインダクタＬ２によって適正なレベルに制限される。スイッチＳ１をオフにすると、インバータ回路より電力が除かれ、ランプをオフにする。しかしながら、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが放出されるまでのわずかの間、電源＋Ｖより電流は流れ続け、インダクタＬ１及びダイオードＤ１を通ってトランスのセンタ・タップ１４６に還流する。スイッチＳ１がＰＷＭ１２０の出力１２２によってパルス幅変調されると、ランプ１１０に供給される電力は制御され、ＬＣＤデバイス（図示せず）のオペレータからの入力にしたがって、ランプ１１０の明るさが変化（減光又は増光）することがある。
【００１７】
従来の減光回路のもう一つの例として、スイッチＳ１がオンされて、かつスイッチＳ２及びＳ３を同時にオフにすることによって、電力が回路から除かれ、ランプが消灯する。
【００１８】
図２を参照すると、ＰＷＭ１２０とインバータ１００の出力の時間（ミリ秒）対電圧の例示的なグラフが示されている。波形２１０及び２２０は、パルス幅変調減光インバータ１００を用いて生成された。ＰＷＭ１２０は、ランプ１１０を最大の明るさの８０％に駆動する８０％のデューティーサイクルで動作していた。フリッカの影響を排除するため、ランプ１１０を、約８０ヘルツよりも大きな周波数、例えば、１２０ヘルツで変調するべきである。上側のトレース２１０はＰＷＭ１２０の出力１２２であり、下側のトレース２２０はランプ１１０の端子間で計測されたインバータ１００の出力Ｖo である。ランプ１１０を減光するにはパルス幅ｗは減少し、ランプ１１０を明るくするには増大する。ランプ１００の明るさは、ＰＷＭ１２０のデューティーサイクルにほぼ比例する。ランプが減光するとランプのインピーダンスが増大するので、その関係はとても低いデューティーサイクル（例えば、５０マイクロ秒は、特定の熱カソード蛍光ランプに対するとても低いデューティーサイクルの例である）において変化する。この現象によって、とても低いデューティーサイクルにおいては減光は加速する。ＰＷＭ１２０の出力が論理値１であるとき、インバータ１００はアクティブで、ランプ１１０は光を生成する。ＰＷＭ１２０の出力が論理値０であるとき、インバータ１００はアクティブではなく、したがってランプ１１０は光を生成しない。しかしながら、下側のトレース２２０からもわかるように、また以下に図４を参照してより詳しく議論されるように、零ボルト周辺で振動があり、エネルギーが最終的に消費され（零ボルトに到達する）まで、ランプ１１０によって光は生成され続ける。
【００１９】
図３を参照すると、ＰＷＭ１２０とインバータ１００の出力の時間（ミリ秒）対電圧の他の例示的なグラフが示されている。波形３１０及び３２０は、パルス幅変調減光インバータ１００を用いて生成された。ＰＷＭ１２０は、ランプ１１０を最大の明るさの３０％に駆動する３０％のデューティーサイクルで動作している。上側のトレース３１０はＰＷＭ１２０の出力であり、下側のトレース３２０はランプ１１０の端子間から取り出されるインバータの出力である。ＰＷＭ１２０の出力が論理値１であるとき、インバータ１００はアクティブで、ランプ１１０は光を生成する。ＰＷＭ１２０の出力が論理値０であるとき、インバータ１００はアクティブではなく、ランプ１１０は光を生成しない。しかしながら、図３に示したケースと同様に、下側のトレース２２０は零ボルト周辺で振動があり、エネルギーが最終的に消費され（零ボルトに到達する）まで、ランプ１１０によって光は生成され続ける。
【００２０】
図４を参照すると、インバータ１００の切断特性の時間（マイクロ秒）対電圧の例示的なグラフが示されている（インバータ１００が切断後に零ボルト周辺で振動することによる問題を示すためにインバータ出力Ｖo のスケールは拡大されている）。図４はインバータ１００の切断特性のより詳しい検討を行っている。上側のトレース４１０はＰＷＭ１２０の出力、下側のトレース４２０はランプ１１０の端子間から取り出されるインバータの出力Ｖo である。スイッチＳ１を開放（オフ）することによってインバータ１００から電源を切り離すと、出力電圧Ｖo は、図４からわかるように、すぐには零ボルトに落ちず；最終的に零ボルトとなるまでの期間、出力電圧Ｖo は振動する。この振動は、インバータ１００内のリアクタンス要素がエネルギーを蓄積するという事実によるものであり、これらのリアクタンス要素は、電力が遮断された後、短時間でランプ１１０内に放出される。この蓄積されたエネルギーがリアクタンス要素（例えばインダクタＬ２）から排出されるまで、ランプ１１０は光を生成（エネルギーを放出）しつづける。これは夜間のように、とても低い明るさを要するときには問題となる。とても低い明るさにおいて、例えばインバータ出力Ｖo においてほんの１サイクル又は半サイクルが望まれるとき、インバータ１００に蓄積されたエネルギーはランプ１１０に供給される電力の高いパーセンテージとなる。図４に例示したようなインバータ１００の切断特性は、減光比をおよそ１０００：１に制限してしまう。
【００２１】
図５を参照すると、本発明の実施形態５００の簡単化された概略図が示されている。図１に示された部品に関する上記議論は図５に示された部品に関して適用される。当業者は、本発明と一体となり、蓄積されたエネルギーをグランドに導く目的を達成する多くの変形が存在することを認識するであろう。図５に示された実施形態５００において、スイッチＳ４が図１のインバータ１００に追加され、インバータのリアクタンス要素に蓄積されたエネルギーを放電することによって、増大された減光比を得ている。ＰＷＭ１２０は、スイッチＳ１を変調する出力１２２を供給する一方、スイッチＳ４を変調するために出力１２４を供給する。ＰＷＭ１２０は固定又は可変の周波数で動作する。ＰＷＭ１２０はまた、ＬＣＤ（図示せず）に流れるビデオ（画像）信号と同期していても良い。スイッチＳ４のオン／オフの状態はスイッチ１の状態と反対となる。すなわち、スイッチＳ１が開放のときスイッチＳ４は閉じており、逆の場合も同様である。ランプ１１０に電力供給するために（スイッチＳ１を閉じることによって）電力がインバータ５００に供給されるときは、スイッチＳ４は開放される。反対に、スイッチＳ１を開放することによって電力がインバータ５００から切り離されると、スイッチＳ４は閉じられる。上述のように、スイッチＳ２及びＳ３はオンとオフの間を交互するので、スイッチＳ４が閉じているときには、スイッチＳ２又はＳ３の何れかは、閉じたままである。スイッチＳ２又はＳ３のいずれかを閉じることに関連してスイッチＳ４を閉じることは、キャパシタＣ１とトランス１４０の一次巻き線１４２を短絡し、蓄積されたエネルギーをグランドに流す。また、スイッチＳ４を閉じると、インダクタＬ１を流れる電流をグランドに流す。したがって、（図３−図４で説明したように）ランプ１１０内で光を生成する代わりに、インバータ５００のリアクタンス要素によって蓄積されたエネルギーは、スイッチＳ４によって危害を加えることなくグランドへ放出される。結果として、ランプ１１０の端子間電圧は、もしインバータ１００（図６及び図７）を用いれば、はるかに速く零ボルトに減少する。本発明のインバータ５００は、インバータ１００の減光能力に関する１０の改善となり、インバータ５００に対し１０，０００：１の減光比を示す。
【００２２】
当業者によって認識されるように、スイッチＳ４はインバータ５００のいくつかの場所に取り付けることができる；図５に示すようなスイッチＳ４の位置は、本発明を導入する便宜のためであり、制限のためではない。例えば、図５に示されたスイッチＳ４の位置に代えて、スイッチＳ４は、トランス１４０の一次巻き線１４２若しくは二次巻き線１４４のいずれか、又はランプ１１０の端子間に交差して接続される。もし、スイッチＳ４が二次巻き線１４４又はランプ１１０からのエネルギーを放出するように配置されるならば、トランスの二次側の高電圧に対応したスイッチが必要となるであろう。スイッチＳ２とＳ３の双方を同時に切り換えることにより、同様の結果、すなわち付加的なスイッチＳ４を加えることなく、エネルギーを無害に放出することを達成することができる。スイッチＳ２とＳ３を同時に切り換えることによって、リアクタンス要素は接地されて放電することができる。伝統的には、当業者は、本発明とは異なり、（上述のように）スイッチＳ２とＳ３の両方を同時に開放し、ランプ１１０から電力を切り離すであろう。本発明は、この点において従来の慣行と異なる；従来のアプリケーションではスイッチＳ２及びＳ３を同時に開放してインバータをオフ状態にし、ランプ１１０を減光する。
〔詳細な説明〕
【００２３】
インバータ５００として実装できる多くの変形例がある。それらにはスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の箇所にバイポーラ・トランジスタや電界効果トランジスタを使用したものを含む。もちろん、それらに限定されるものではない。適用例によっては連続光源が望ましいなら、スイッチＳ１を省略することができる（又は常に閉じておく）。インダクタＬ２の箇所にキャパシタを用いることもできる。インバータ１００に示されるリアクタンスを有する要素の共振周波数にスイッチＳ２、Ｓ３を同期させるために用いる多くの変形例がある。共振周波数でトランジスタをオン・オフさせるためにトランス１４０からのフィードバック巻線を用いることもできる。トランスのセンタータップのような特定のノードで電圧をモニタすることによって、回路の共振周波数を検出するためにアナログ比較器回路を用いることができる。本発明は、冷陰極蛍光ランプ、熱陰極蛍光ランプのいずれにも適用できる。熱陰極ランプの場合は、当業者には理解できるように、ランプフィラメントを駆動するための追加の回路が要求される。さらに、ネオンランプなどの他のタイプのランプを本発明で減光させることができる。当業者は、本発明の原理を離れずに他の変形例を採用することができる。
【００２４】
図６に、図５に示されるインバータ５００のターンオフ特性のグラフが示されている。図６を図３，４と比較すると分かるように、図５に示される実施形態はゼロボルト付近での発振が極めて少ない。電力がインバータ５００から除かれる図６の波形６２０にみられるように直ちに（例えば５０マイクロ秒）ゼロボルトに落ちる。リアクタンスを持つ要素（リアクタンス要素）は電力を除去したあと短い時間ランプ１１０へ放電するエネルギーを蓄積するが、本実施形態５００はＶ₀ を完全なターンオフを表しているゼロボルトに減少させるのに必要な時間を極めて短縮することができる。これは蛍光ランプ用の減光装置の極めて望ましい特徴であり、本発明まで実現できなかった。多数の減光回路がそれを試みようとしたが、実現できなかった。
【００２５】
ランプ１１０で照明するためには、少なくとも１期間インバータ６００に電力を、すなわち、ランプにアークを生じさせるためにランプパラメータに応じた十分なアーク電圧を加えなければならないということを注意すべきである。例えば、あるランプは動作するのに４０ボルトが必要であり、他のランプは約２００ボルト必要である。図７に、本発明に従った、ランプに加える短期間パルスと対応する図５のインバータ５００のターンオフ特性のグラフが、電圧対時間（マイクロ秒）で示されている。図７の例は、ＰＷＭ１２０の出力が３０μ秒の間論理１であり、インバータ５００がランプ１１０を発光させるように動作することを示す波形７１０を示している。ＰＷＭ１２０の出力が論理０になると、インバータ５００が働かず、ランプは光を生成しない。下側のトレース７２０から分かるように、ランプはマイクロ秒以内でほとんど完全にオフになる。図８は、ランプへ短時間パルスを加え、それに対応する図１のインバータ１００のターンオフ特性を電圧対時間（マイクロ秒）として示したグラフである。図８はインバータ１００のターンオン・オフ特性を表している。図８の波形８１０と８２０からわかるように、インバータ５００に加えられたのと同じ電圧をインバータ１００に加えると重要な差がみられる。波形８２０は、ランプ１１０が電力を除去（８１０における論理０）した後かなりの間なお光を生成するということを示している。すなわち、同じデューティサイクルでインバータ５００によって加えられた電力による光はインバータ１００によるよりも少ない。
【００２６】
この非限定的な開示の中で論じられた特定の値や構成は変化させることができる。これＲは本発明の実施形態を単に説明するために引用したもので、本発明の範囲を限定しようとするものではない。本発明の他の変形又は変更は当業者には明らかであり、かつそのような変形や変更がカバーする内容は添付する請求の範囲内である。例えば、リアクタンスを持つ要素に蓄積されたエネルギーを放電するスイッチング手段は電流供給インバータではなく電圧供給インバータとして用いることもできる。上述した特定の値や構成は変更することができ、本発明の特定の実施形態を説明するために単に引用しただけであり、かつ発明の範囲を限定しようとするものではない。原理に従う限り、すなわち、減光回路のリアクタンスを持つ要素に蓄積されたエネルギーを害を与えずに消散させるランプ減光装置及び方法に従う限り、本発明の使用に際して、異なった特性を持つ要素を含むことができるということを意図するものである。本発明の範囲は添付された請求の範囲によって限定されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 周知の電流供給共鳴インバータ１００の簡単化した回路図である（従来技術）。
【図２】 パルス幅モジュレータと８０％のデュティ比で動作しているインバータ１００の出力の電圧対時間（ミリ秒）のグラフである（従来技術）。
【図３】 パルス幅モジュレータと３０％のデュティ比で動作しているインバータ１００の出力の電圧対時間（ミリ秒）のグラフである（従来技術）。
【図４】 図１のインバータ１００ターンオフ特性の、電圧対時間（ミリ秒）グラフである。
【図５】 本発明による電流供給共鳴インバータ５００の簡単化した回路図である。
【図６】 本発明による図５のインバータ５００ターンオフ特性の、電圧対時間（マイクロ秒）グラフである。
【図７】 ランプに加えられる短期間パルスのグラフと対応する図５のインバータ５００のターンオフ特性の電圧対時間（マイクロ秒）のグラフである。
【図８】 ランプに加えられる短期間パルスのグラフと対応する図１のインバータ１００のターンオフ特性の電圧対時間（マイクロ秒）のグラフである。

Claims (17)

1. 少なくとも一つのランプ（１１０）の明るさを減少させる装置（５００）において；この装置は、
   直流電力を供給する、接地を基準としている電源（＋Ｖ）と、
   前記電源（＋Ｖ）に接続され、ランプ（１１０）を駆動するインバータとから構成され；
   上記インバータは、
   前記電源（＋Ｖ）から交流電力を生成するための第１スイッチング手段（Ｓ２,Ｓ３）と、
   前記第１スイッチング手段（Ｓ２、Ｓ３）に接続され、前記第１スイッチング手段（Ｓ２、Ｓ３）をオン状態とオフ状態とに切換制御するスイッチ・コントローラ（１３０）と、
   前記第１スイッチング手段（Ｓ２,Ｓ３）に接続され、前記ランプ（１１０）にアーク電圧を与え、維持させる電力変換手段（１４０）と、
   前記電力変換手段と接地との間に接続された第２スイッチング手段（Ｓ４）と、
   前記電源（＋Ｖ）、前記インバータ、及び前記電力変換手段に接続されて、前記直流電力が、前記インバータ及び前記電力変換手段へ供給されるようにしたり、供給されないようにする第３のスイッチング手段（Ｓ１）と、
   前記第２スイッチング手段と第３スイッチング手段に接続され、前記ランプ（１１０）への交流電力をゼロボルトとアークボルトとの間で変化させるように、前記第２スイッチング手段と第３スイッチング手段のオン／オフ状態を制御する変調手段（１２０）と、
   前記電力変換手段（１４０）に接続され、前記電源（＋Ｖ）から供給されるエネルギーを蓄積するリアクタンスを持つ複数の要素（Ｌ１,Ｌ２,Ｃ１,１４０）と、
   を具備し、
   前記装置（５００）は、前記インバータにおいて、前記第１のスイッチング手段（Ｓ２ , Ｓ３）を設けるとともに、前記第３スイッチング手段がスイッチオフの時に、複数のリアクタンス要素（Ｌ１,Ｌ２,Ｃ１,１４０）に蓄積されているエネルギを接地へ放出させるように、前記第２スイッチング手段（Ｓ４）が構成されていることを特徴とする装置。
2. 前記複数の要素は、前記ランプ（１１０）と前記電力変換手段（１４０）とに接続されて前記ランプ（１１０）への交流電力を制御する第１リアクタンス要素（Ｌ２）を含む請求項１記載の装置。
3. 前記複数の要素は、前記ランプ（１１０）と前記電力変換手段（１４０）とに接続されて前記電源（＋Ｖ）によって供給される前記直流電力を制御する第２リアクタンス要素を含む請求項１記載の装置。
4. 前記変調手段（１２０）が前記ランプ（１１０）への交流電力をゼロとするのに十分な時間前記ランプ（１１０）への交流電力を減少させる請求項１記載の装置。
5. 前記変調手段（１２０）が、周期的に前記直流電力を変調するように所定の周波数で周期的にパルスを生成するパルス幅モジュレータであって、そのパルスが、前記電源（＋Ｖ）によって供給される前記直流電力の大きさによって制御される幅を有する請求項３記載の装置。
6. ランプ（１１０）がパルスの幅の減少に応じて減光され、かつパルスの幅の増加に応じて明るくなる請求項５記載の装置。
7. 前記変調手段（１２０）が第２スイッチング手段（Ｓ４）と第３スイッチング手段（Ｓ１）を変調する請求項１記載の装置。
8. 前記変調手段（１２０）が第２スイッチング手段（Ｓ４）と第３スイッチング手段（Ｓ１）を、前記第２スイッチング手段がオンのとき前記第３スイッチング手段がオフで、前記第２スイッチング手段がオフのとき前記第３スイッチング手段がオンとなるように切り換える請求項７記載の装置。
9. 前記電力変換手段（１４０）が、センタータップを備えた一次巻線を有し、電源（＋Ｖ）からそのセンタータップへ直流電流が供給されるトランスである請求項１記載の装置。
10. 前記第１スイッチング手段（Ｓ２、Ｓ３）がトランスの一次巻線間に交流電力を生成させる請求項９記載の装置。
11. 前記インバータが明るさの減光率を１０，０００：１とする請求項１記載の装置。
12. 前記第２スイッチング手段はリアクタンス要素（Ｌ１,Ｌ２,Ｃ１,１４０）に接続させられる請求項１記載の装置。
13. 前記スイッチ・コントローラ（１３０）が、それぞれのリアクタンス要素（Ｌ１,Ｌ２,Ｃ１,１４０）にそれぞれが接続されている２つのスイッチからなる第１スイッチング手段（Ｓ２,Ｓ３）のそれらの２つのスイッチを同時に接地に切り替えるように構成されている請求項１記載の装置。
14. 少なくとも一つのランプ（１１０）の明るさを減光させる方法において、
    直流電力を供給する、接地を基準としている電源（＋Ｖ）を用い、
    前記電源（＋Ｖ）から供給されるエネルギーを蓄積するリアクタンスを持つ複数の要素（Ｌ１,Ｌ２,Ｃ１,１４０）を含むインバータがランプ（１１０）を駆動し、そのインバータが、
    直流電力を交流電力に変換し、
    前記ランプ（１１０）間にアーク電圧を供給して維持させ、
    前記交流電力を制御し、ランプ（１１０）間の交流電力をゼロとアーク電圧との間で変化させるように前記交流電力を変調し、
    スイッチ・コントローラ（１３０）と接地に接続された第１のスイッチング手段（Ｓ２、Ｓ３）、変調手段（１２０）と接地に接続された第２のスイッチング手段（Ｓ４）、及び前記変調手段と電源に接続された第３のスイッチング手段（Ｓ１）を用いて、前記第３のスイッチング手段がオフ状態に切り換えられ、前記第２スイッチング手段がオン状態に切り換えられ、前記第１スイッチング手段のいずれかのスイッチがオン状態であるときにリアクタンスを持つ複数の要素（Ｌ１,Ｌ２,Ｃ１,１４０）に蓄積されたエネルギーを放電するように前記ランプ（１１０）をオン状態とオフ状態に切り換えることを特徴とする方法。
15. 前記交流電力を変調するとき、前記ランプ（１１０）間の電圧をゼロに等しくさせるのに十分な時間前記ランプ（１１０）への前記交流電力を減少させる請求項１４記載の方法。
16. 前記ランプをオン状態とオフ状態に切り換えることは前記リアクタンス要素（Ｌ１,Ｌ２,Ｃ１,１４０）を接地することを含む請求項１４記載の方法。
17. 前記ランプをオン状態とオフ状態に切り換えることは前記リアクタンス要素（Ｌ１,Ｌ２,Ｃ１,１４０）に接続された前記第１のスイッチング手段（Ｓ２，Ｓ３）を同時に接地に切り換えることを含む請求項１４記載の方法。

Images