JP5224422B2 - 液晶モニタの消費電力表示方法および消費電力表示装置 - Google Patents
液晶モニタの消費電力表示方法および消費電力表示装置Info
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Description
この発明は、液晶モニタの消費電力表示を簡易的に行う消費電力表示方法および消費電力表示装置に関するものである。
近年、消費者の消費電力に対する意識向上に伴い、様々な機器への消費電力表示が望まれている。機器の消費電力の測定にあっては、専用の電力計を用いることが一般的であり、電流センサ、磁力センサおよび、熱センサ等のセンサ類を用いたものが知られている。また従来、テレビの消費電力をＣＲＴ上へ表示すべく消費電力の測定回路を機器の電源回路へ接続して、その測定結果をレベル表示させる回路を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、ブラウン管テレビよりも、とりわけ薄型化によるメリットがある液晶モニタにあっては、消費電力を表示する電力計を別途設けたり、上述したセンサ類や消費電力の測定回路を設けると、部品点数が増加するため液晶モニタが大型化して商品性が低下してしまう虞がある。
また、センサ類は周囲の温度等の外的影響に対して敏感である場合が多く、センサ類の検出精度を維持したまま外的影響を打ち消すためには温度補償回路等が必要となり部品点数が増加してコストが高くなるという課題がある。
さらに、消費電力の測定回路は入力電圧に応じた回路定数に設定されているため、電源回路の入力電圧が変化した場合に正しい消費電力を計測できない場合がある。同様に負荷が変動した場合にも消費電力を正しく計測することができない。例えば、液晶モニタにＵＳＢ（Universal Serial Bus）が備え付けられている場合にはＵＳＢ接続された機器の負荷に応じて消費電力の測定値にバラつきが生じてしまう。
また、センサ類は周囲の温度等の外的影響に対して敏感である場合が多く、センサ類の検出精度を維持したまま外的影響を打ち消すためには温度補償回路等が必要となり部品点数が増加してコストが高くなるという課題がある。
さらに、消費電力の測定回路は入力電圧に応じた回路定数に設定されているため、電源回路の入力電圧が変化した場合に正しい消費電力を計測できない場合がある。同様に負荷が変動した場合にも消費電力を正しく計測することができない。例えば、液晶モニタにＵＳＢ（Universal Serial Bus）が備え付けられている場合にはＵＳＢ接続された機器の負荷に応じて消費電力の測定値にバラつきが生じてしまう。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用した。
（１）本発明の液晶モニタの消費電力表示方法は、液晶パネルへ電力を供給する電源回路の入力電圧と、前記電源回路の出力電圧を一定に保つようにスイッチング制御を行うスイッチング制御回路から出力される制御信号のデューティ比とに基づき消費電力を換算し、この換算された消費電力を前記液晶パネルへ表示する。
（２）上記（１）に記載の液晶モニタの消費電力表示方法では、消費電力の瞬時値および積算値を表示してもよい。
（１）本発明の液晶モニタの消費電力表示方法は、液晶パネルへ電力を供給する電源回路の入力電圧と、前記電源回路の出力電圧を一定に保つようにスイッチング制御を行うスイッチング制御回路から出力される制御信号のデューティ比とに基づき消費電力を換算し、この換算された消費電力を前記液晶パネルへ表示する。
（２）上記（１）に記載の液晶モニタの消費電力表示方法では、消費電力の瞬時値および積算値を表示してもよい。
（３）本発明の液晶モニタの消費電力表示装置は、画像表示を行う液晶パネルと、この液晶パネルへ電力を供給する電源回路と、この電源回路の出力電圧を一定に保つようにデューティ比を変更してスイッチング制御を行うスイッチング制御回路と、前記電源回路の出力電圧および前記デューティ比に基づき消費電力を換算する消費電力換算回路と、この換算された消費電力を前記液晶パネルへ表示するスケーラとを備えることを特徴とする。
（４）上記（３）に記載の液晶モニタの消費電力表示装置では、消費電力の瞬時値および積算値を表示してもよい。
本発明によれば、スイッチング制御回路によるデューティ比の調整機能を有効活用して、電源回路の入力電圧とスイッチング制御パルスのデューティ比とに基づき消費電力を換算することができるため、従来のように消費電力の測定回路を設ける場合と比較して液晶モニタの小型化を図ると共にコスト低減を図ることができる。さらに、電流センサ、磁力センサおよび、熱センサ等のセンサ類を用いないことで周囲の環境変化によって消費電力の測定値が変動するのを防止することができる。また、入力電圧とスイッチング制御パルスのデューティ比とに基づき消費電力を換算することで、電源電圧の変動の影響を排除することができるため、入力される例えばＡＣ１００ＶやＡＣ２２０Ｖ等様々な入力電圧に対応することができる。
さらに消費電力のデータが液晶パネルに表示されて、様々な使用態様における消費電力の変化をユーザに認識させることが可能となるため、ユーザの省エネルギー意識を向上させることができる。そして、ユーザの省エネルギー意識の向上により、エネルギーを節約することができる効果がある。
さらに消費電力のデータが液晶パネルに表示されて、様々な使用態様における消費電力の変化をユーザに認識させることが可能となるため、ユーザの省エネルギー意識を向上させることができる。そして、ユーザの省エネルギー意識の向上により、エネルギーを節約することができる効果がある。
次に、この発明の実施形態における液晶モニタの消費電力表示方法および消費電力表示装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、液晶モニタに設けられる消費電力表示装置１００の概略構成を示している。
図１は、液晶モニタに設けられる消費電力表示装置１００の概略構成を示している。
図１に示すように、液晶モニタには商用電源１から駆動電力が供給される。この駆動電力（以下、ＡＣ入力と称す）はスイッチング電源である電源回路２へ入力される。
電源回路２は、スイッチング動作等によりＡＣ入力をＤＣに変換して出力する。電源回路２は、図２に示すように、ＡＣ入力を整流する整流回路３１を備え、この整流回路３１の出力を基にスイッチング素子３２によりパルス制御されたものがトランスＴの１次側巻線に入力される。なお、液晶モニタの電源は交流電力が供給可能であれば商用電源１に限られるものではない。
電源回路２は、スイッチング動作等によりＡＣ入力をＤＣに変換して出力する。電源回路２は、図２に示すように、ＡＣ入力を整流する整流回路３１を備え、この整流回路３１の出力を基にスイッチング素子３２によりパルス制御されたものがトランスＴの１次側巻線に入力される。なお、液晶モニタの電源は交流電力が供給可能であれば商用電源１に限られるものではない。
トランスＴは複数の２次巻線を具備し、これら２次巻線にはそれぞれ整流回路３３，３４が接続されている。整流回路３３，３４はトランスＴの２次巻線のＡＣ出力を整流して出力する。整流回路３３，３４により整流されたＤＣ出力は、図１に示すマイコン３、スケーラ４、および、液晶モニタの液晶パネル５へ駆動電力として供給される。
上記トランスＴは、さらに補助巻線を備え、補助電源回路３５が接続されている。補助電源回路３５は、トランスＴのＡＣ出力を整流してＤＣ出力として出力する。この補助電源回路３５のＤＣ出力は、スイッチング素子３２の駆動制御を行うスイッチング制御ＩＣ２０の駆動電力として供給される。
スイッチング制御ＩＣ２０は、スイッチング制御を安定的に行うべく、整流回路３１の出力電圧および２次側のＤＣ出力を検出する。スイッチング制御ＩＣ２０は、検出された整流回路３１の出力電圧および２次側のＤＣ出力を基に電源回路２のＤＣ出力がＡＣ入力の変動や負荷の変更によらず一定の電圧値となるようにスイッチング素子３２のスイッチング制御を行う。このスイッチング制御としては、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が適用可能であり、スイッチング制御ＩＣ２０は、電源回路２のＤＣ出力が一定となるようにＰＷＭ制御のデューティ比を調整する。そしてスイッチング制御ＩＣ２０は、デューティ比が調整されたパルス制御信号をスイッチング素子３２へ向けて出力することでスイッチング制御を行う。
上述したＰＷＭ制御のデューティ比はスイッチング制御ＩＣ２０によって、例えば、整流回路３３又は整流回路３４（図２では整流回路３４の場合を示す）のＤＣ出力（電圧値）に基づき調整されるとともに、例えば、ＡＣ入力の変動に応じて変動する整流回路３１の出力電圧（トランスＴの入力電圧）の波高値に基づき調整される。
より具体的には、ＰＷＭ制御のデューティ比は、電源回路２のＡＣ入力に変動が生じた場合に、このＡＣ入力の変動による電源回路２のＤＣ出力の変動を抑制するように調整されるとともに、負荷の変動による電源回路２のＤＣ出力の変動分を抑制するように調整される。負荷が一定の場合、ＡＣ入力が低下すると整流回路３１の出力が低下するため、スイッチング波形の波高値が低くなり、ＤＣ出力を一定に維持するべくスイッチング波形のハイ期間のパルス幅が相対的に広くなるようにスイッチング制御ＩＣ２０からのスイッチング制御パルスのデューティ比が調整される。ＡＣ入力が増加したときは、スイッチング波形の波高値が大きくなるため、逆にハイ期間のパルス幅が相対的に狭くなるようにデューティ比が調整される。一方、ＡＣ入力が一定の場合、負荷が増加するとＤＣ出力を一定に維持すべく、ハイ期間のパルス幅が相対的に広くなるようにデューティ比が調整され、負荷が減少したときは逆にハイ期間が狭くなるようにデューティ比が調整される。このようにＰＷＭ制御のデューティ比はＡＣ入力の変動および負荷の変動に応じて調整される。
補助電源回路３５の出力は、帰還制御されていないため、ＡＣ入力の変動や負荷の変動に対して直接影響を受ける。このため、補助電源回路３５は安定化回路を備えることもある。
補助電源回路３５の出力は、帰還制御されていないため、ＡＣ入力の変動や負荷の変動に対して直接影響を受ける。このため、補助電源回路３５は安定化回路を備えることもある。
この実施形態では、整流回路３１の出力を監視することによりＡＣ入力の変動を検知しており、合わせてとスイッチング制御ＩＣ２０の出力であるスイッチング制御パルスのデューティ比を監視することにより、ＡＣ入力の変動と負荷の変動を検知している。
具体的には代表的なＡＣ入力毎にデューティ比と実測した消費電力との相関を取ったＬＵＴ(Look Up table)２６（図１参照）を用意しておき、ＡＣ入力の検知結果に応じてＬＵＴ２６を参照して検知したデューティ比に応じた消費電力を換算することができる。
具体的には代表的なＡＣ入力毎にデューティ比と実測した消費電力との相関を取ったＬＵＴ(Look Up table)２６（図１参照）を用意しておき、ＡＣ入力の検知結果に応じてＬＵＴ２６を参照して検知したデューティ比に応じた消費電力を換算することができる。
レベル変換回路２１は、ＡＣ入力の変動に比例して変動する整流回路３１の出力を抵抗分割等でフォトカプラ等に適した電圧に変換し、電気的に絶縁してマイコン３に検出結果を伝送する。マイコン３は不図示の記憶領域にＡＣ入力に応じたレベル変換結果を格納しておく。例えば代表的な商用電源の電圧であるＡＣ１００Ｖ、１２０Ｖ、２２０Ｖ、２４０Ｖ入力時のレベル変換結果を格納しておけば、その他の電圧入力時には格納してあるデータから補間してＡＣ入力電圧を求めることができる。
レベル変換回路２２は、電源回路２のスイッチング素子３２を制御するスイッチング制御ＩＣ２０のパルス制御信号を検出する。レベル変換回路２２は、この検出結果をフォトカプラ等により電気的に絶縁しつつマイコン３で受信可能な電圧レベルに変換し、この変換された結果をレベル変換信号としてマイコン３へ出力する。
マイコン３は、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２３、タイマ２４、ＣＰＵ２５を具備している。マイコン３は、レベル変換回路２１から入力されるＡＣ入力に係るレベル変換信号と、レベル変換回路２２から入力されるスイッチング制御ＩＣ２０のデューティ比に係るレベル変換信号とに基づいて、液晶モニタの消費電力の瞬時値および積算値を換算する。
ＡＤコンバータ２３は、レベル変換回路２１から出力されるアナログのレベル変換信号をデジタル変換してＣＰＵ２５へ向けて出力する。
タイマ２４は、フォトカプラの出力パルスのデューティ比を計測して、結果を瞬時値としてＣＰＵ２５へ出力する。
タイマ２４は、フォトカプラの出力パルスのデューティ比を計測して、結果を瞬時値としてＣＰＵ２５へ出力する。
ＣＰＵ２５は、それぞれレベル変換信号として入力されたＡＣ入力の電圧値、スイッチング制御ＩＣ２０から出力されるパルス制御信号のデューティ比からＬＵＴ２６を参照してＡＣ入力に応じた消費電力を算出することができる。
ＣＰＵ２５は消費電力の瞬時値を逐次マイコン３のレジスタ（図示略）へ保存して積算することで消費電力の積算値の換算を行う。そしてＣＰＵ２５は、消費電力の瞬時値と積算値との各消費電力データをスケーラ４へ出力する。
スケーラ４は、液晶パネル５のＯＳＤ（On Screen Display）に消費電力の瞬時値および消費電力の積算値をレベル表示する。スケーラ４は、電源投入直後に消費電力の瞬時値および消費電力の積算値の各消費電力データが新たに入力されると、液晶パネル５へ表示された消費電力の瞬時値および消費電力の積算値のレベル表示を開始し、その後、消費電力の瞬時値および消費電力の積算値の各消費電力データが新たに入力される度に消費電力の瞬時値および消費電力の積算値のレベル表示を更新する。
すなわち、上述した構成を備える消費電力表示装置１００のマイコン３は、液晶モニタが起動すると、レベル変換回路２１を介して入力されるＡＣ入力の電圧値と、レベル変換回路２２を介して入力されるスイッチング制御ＩＣ２０により調整されるデューティ比の瞬時値とに基づいて、液晶モニタの消費電力の瞬時値を換算し、この換算された消費電力の瞬時値をレジスタへ逐次書き込むことで積算して消費電力の積算値を求め、これら瞬時値および積算値を、スケーラ４を介して液晶パネル５のＯＳＤに表示する。
したがって、上述した実施形態の消費電力表示装置１００によれば、スイッチング制御ＩＣ２０によるデューティ比の調整機能を有効活用して、ＡＣ入力の電圧値とスイッチング制御ＩＣ２０のデューティ比とに基づき消費電力を換算することができるため、従来のように消費電力の測定回路を設ける場合と比較して液晶モニタの小型化を図ると共にコスト低減を図ることができる。
さらに、電流センサ、磁力センサおよび、熱センサ等のセンサ類を用いないことで周囲の環境変化によって消費電力の測定値が変動するのを防止することができる。
また、ＡＣ入力の電圧値とスイッチング制御のデューティ比とに基づき消費電力の瞬時値を換算することで、電源であるＡＣ入力の変動の影響を排除することができるため、入力される例えば１００Ｖや２２０Ｖ等様々な入力電圧に対応することができる。
そして、消費電力のデータが液晶パネル５に表示されて、様々な使用態様における消費電力（瞬時値および積算値）の変化をユーザに認識させることが可能となるため、ユーザの省エネルギー意識を向上させることができる。そして、ユーザの省エネルギー意識の向上により、エネルギーを節約することができる。
さらに、電流センサ、磁力センサおよび、熱センサ等のセンサ類を用いないことで周囲の環境変化によって消費電力の測定値が変動するのを防止することができる。
また、ＡＣ入力の電圧値とスイッチング制御のデューティ比とに基づき消費電力の瞬時値を換算することで、電源であるＡＣ入力の変動の影響を排除することができるため、入力される例えば１００Ｖや２２０Ｖ等様々な入力電圧に対応することができる。
そして、消費電力のデータが液晶パネル５に表示されて、様々な使用態様における消費電力（瞬時値および積算値）の変化をユーザに認識させることが可能となるため、ユーザの省エネルギー意識を向上させることができる。そして、ユーザの省エネルギー意識の向上により、エネルギーを節約することができる。
なお、この発明は上述した実施形態では、瞬時値及び積算値の両方を液晶パネル５のＯＳＤに表示する場合について説明したが、これに限られるものではなく、瞬時値と積算値とのうち何れか一方を表示するようにしてもよい。
本発明によれば、液晶モニタが大型化することなく電源電圧の変動および負荷変動による影響を排除できる液晶モニタの消費電力表示方法および消費電力表示装置を提供することが可能になる。
１ 商用電源
２ 電源回路
３ マイコン
４ スケーラ
５ 液晶パネル
６ スイッチング回路
２０ スイッチング制御ＩＣ（スイッチング制御回路）
２１ レベル変換回路
２２ レベル変換回路
２３ ＡＤコンバータ
２４ タイマ
２５ ＣＰＵ
２ 電源回路
３ マイコン
４ スケーラ
５ 液晶パネル
６ スイッチング回路
２０ スイッチング制御ＩＣ（スイッチング制御回路）
２１ レベル変換回路
２２ レベル変換回路
２３ ＡＤコンバータ
２４ タイマ
２５ ＣＰＵ
Claims (4)
- 液晶パネルへ電力を供給する電源回路の入力電圧と、前記電源回路の出力電圧を一定に維持するべくスイッチング制御を行うスイッチング制御回路から出力される制御信号のデューティ比とに基づき消費電力を換算し、この換算された消費電力を前記液晶パネルへ表示することを特徴とする液晶モニタの消費電力表示方法。
- 請求項１に記載した液晶モニタの消費電力表示方法であって、消費電力の瞬時値及び積算値を表示する。
- 画像表示を行う液晶パネルと；
この液晶パネルへ電力を供給する電源回路と；
この電源回路の出力電圧を一定に維持するべくデューティ比でスイッチング制御を行うスイッチング制御回路と；
前記電源回路の入力電圧および前記デューティ比に基づき消費電力を換算する消費電力換算回路と；
この換算された消費電力を前記液晶パネルへ表示するスケーラと；
を備えることを特徴とする液晶モニタの消費電力表示装置。 - 請求項３に記載した液晶モニタの消費電力表示装置であって、消費電力の瞬時値および積算値を表示する。
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