JPH0521160A - Ｅｌ点灯回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＥＬ素子の温度に対する輝度変化を補償する
ＥＬ点灯回路。 【構成】 入力電圧（Ｖin）を直流高電圧（ＶD ）に変
換する DC-DCコンバータ（30）と、ＥＬ（10）に交流電
圧を印加する DC-ACインバータ（20）とで構成され、DC
-DC コンバータ（30）の電力を制御する回路（Ｒp1，Ｒ
p2，Ｃp）において、Ｒp1は正の温度特性を持つ素子、
Ｒp2，Ｃp は負の温度特性を持つ素子を用いる。 【効果】 周囲温度に対してＥＬの輝度変化を低減する
と共に、ＥＬの高温時での寿命を改善することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイのバ
ックライト等に用いられるＥＬを点灯させる回路であ
り、特に周囲温度に対する輝度の安定性を向上させた点
灯回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＬは、主に各種計測器等の文字，図形
を表示する液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤと称する）の
バックライトとして利用されているが、ＥＬを点灯させ
るためには、例えば 120Ｖ,600Ｈｚなどの比較的高い交
流電圧を印加しなければならない。

【０００３】このような交流電圧は、一般に商用電源と
は電圧，周波数が異なるため、通常、直流電圧から所定
の交流電圧を発生する専用の点灯回路が使われている。

【０００４】この点灯回路には、例えば、特公昭 62-15
032 等で提案されているような自励式の点灯回路があ
る。この点灯回路は，ＥＬが容量性素子であることを利
用し、図７に示すように、主にトランス（Ｔ1 ）のイン
ダクタンスとＥＬ（10）の静電容量とで決定される点灯
周波数でスイッチ（Ｑ1 ）が ON/OFF され、２次側（Ｎ
2 ）に発生した交流電圧をＥＬ（10）に印加して点灯さ
せる。

【０００５】また、駆動周波数を任意に決めることがで
きる他励式の点灯回路には、図８に示すように、制御回
路（201 ）によってトランス（Ｔ2 ）の１次側（Ｎ1 ）
をスイッチ（Ｑ2 ，Ｑ3 ）でON/OFFし、トランス（Ｔ2
）の２次側（Ｎ2 ）に発生した交流電圧をＥＬ（10）
に印加する方式の点灯回路がある。

【０００６】これらの点灯回路は、簡単な回路で部品点
数が少なく低コストになるという特長を持つ反面、効率
やＥＬの寿命補償の特性が悪く、しかも自励式の点灯回
路では周波数の変動によるＥＬとＬＣＤとの干渉縞の発
生といった問題があり、他励式で効率が高く、しかもＥ
Ｌの寿命補償能力が優れた点灯回路が求められていた。

【０００７】そこで、本発明者らは特願平1-138568等に
記載されているような他励式の点灯回路を提案してい
る。

【０００８】この他励式点灯回路は、図９に示すよう
に、 5〜18Ｖdc程度の直流電圧を入力電圧（Ｖin）とし
て直流高電圧（ＶD ）を出力する電力制御型の DC-DCコ
ンバータ（30）と、ＥＬとインダクタ（Ｌ1 ）とを直列
に接続し、この直列回路のインダクタ側を直流高電圧
（ＶD ）と GNDに切り換えるスイッチ（Ｑ5 ，Ｑ6 ）と
で構成された DC-ACインバータ（20）とから成る回路
で、 DC-ACインバータ（20）の制御回路（201 ）によっ
て、スイッチ（Ｑ5 ，Ｑ6 ）をON/OFFさせ、ＥＬ（10）
に交流電圧を印加している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように図
９の他励式点灯回路は、高効率で安定した駆動周波数が
得られ、電力制御型DC-DC コンバータを定電力特性にす
ることにより、理想的なＥＬ補償能力を持った点灯回路
となったが、図10に示すように、ＥＬには周囲温度が高
くなるに従って効率が高くなる特性があり、一定の電力
を出力する点灯回路では、周囲温度が高くなる程ＥＬの
輝度が高くなるため、ＬＣＤのバックライトに使った場
合などには、周囲温度によって輝度を調整する必要があ
った。また、周囲温度が高くなってＥＬの輝度が高くな
ると、ＥＬの寿命時間（ＥＬの輝度が初期輝度の1/2 に
なる時間）が短くなるといった問題もあった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流電圧を交
流電圧に変換してＥＬに印加し、ＥＬを点灯させる点灯
回路において、点灯回路の出力電力に負の温度特性を持
たせることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の方法によれば、周囲温度が変化してもＥ
Ｌの輝度変化を低減でき、高温時のＥＬの寿命特性を改
善することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明についての一実施例について図
１，図２，図３を参照して説明する。図１の点灯回路は
5〜18Ｖdc程度の直流電圧を入力電圧（Ｖin）として直
流高電圧（ＶD ）を出力する DC-DCコンバータ（30）
と、ＥＬ（10）とインダクタ（Ｌ１）とを直列に接続
し、この直列回路のＥＬ側をコンデンサ（Ｃ5 ，Ｃ6 ）
及び抵抗（Ｒ5 ，Ｒ6 ）とで直流高電圧（ＶD ）を分圧
した中点（ＶD/２）に接続し、インダクタ側を直流高電
圧（ＶD ）とGNDに切り換えるスイッチ（Ｑ5 ，Ｑ6
），ダイオード（Ｄ5 ，Ｄ6 ）、及びスイッチ（Ｑ5
，Ｑ6 ）の ON/OFF を制御する制御回路（201 ）とで
構成された DC-ACインバータ（20）とから成る回路であ
る。

【００１３】ここで、 DC-ACインバータ（20）の動作原
理について図２を参照して説明する。DC-AC インバータ
（20）は制御回路（201 ）によって、スイッチ（Ｑ5 ，
Ｑ6）を ON/OFF させ、ＥＬ（10）に交流電圧を印加す
る回路である。このON/OFFのタイミングは、図２に示す
ように、時間ｔ1 点でスイッチ（Ｑ5 ）がONすると、直
流高電圧（ＶD ）から電流が流れ、ＥＬ（10）の端子電
圧はＶp1まで上昇する。そして、時間ｔ2 点でスイッチ
（Ｑ6 ）がONすると、ＥＬ（10）に蓄えられていた電荷
が放電を始め電流が流れるが、この放電電流によってイ
ンダクタ（Ｌ1 ）にエネルギが蓄えられ、このエネルギ
によってＥＬは電荷放電後、さらに逆向きの電圧（−Ｖ
p2）で充電される。そして、時間ｔ1'点でスイッチ（Ｑ
5 ）がONし一周期が完了する。

【００１４】次に、本考案の主要回路である DC-DCコン
バータ（30）について説明する。DC-DC コンバータ（3
0）は、制御用ＩＣ（301 ）によってトランス（Ｔ3 ）
の１次側（Ｎ1 ）をスイッチ（Ｑ4 ）で ON/OFF し、２
次側（Ｎ2 ）で発生した電圧をダイオード（Ｄ1 ），コ
ンデンサ（Ｃ5 ，Ｃ6 ）で整流して直流高電圧（ＶD ）
を発生する回路である。

【００１５】ここで、スイッチ（Ｑ4 ）がONになった時
のトランス（Ｔ3 ）の１次側（Ｎ1）に流れる電流は、
図３のような鋸歯状波になり、トランス（Ｔ3 ）の２次
側（Ｎ2 ）に出力される電力（Ｐout ）は、スイッチ
（Ｑ4 ）が OFFになる直前の電流、すなわちピーク電流
（Ｉp ）で決まり、トランス（Ｔ3 ）の１次側（Ｎ1 ）
のインダクタンスをＬＮ1 ，ON/OFFの周波数をｆD ，効
率をηD とすると、Ｐout ＝１／２・ＬＮ1 ・Ｉp²・ｆ
D ・ηD ……（１）となり、ＬＮ1 ，ηD は、ほぼ一
定と考えられるため、ｆD を一定にすれば、出力電力
（Ｐout ）はピーク電流（Ｉp ）の２乗に比例すること
が分かる。

【００１６】また、ＥＬ（10）に入力される電力は、こ
の出力電力（Ｐout ）に DC-ACインバータ（20）の変換
効率（ηA ）を掛けたのとになり、ηA もほぼ一定と考
えられるため、ＥＬ（10）に入力される電力は、出力電
力（Ｐout ）に比例することになる。

【００１７】以上のことから、スイッチ（Ｑ4 ）に流れ
るピーク電流（Ｉp ）を制御することによって、電力制
御型の DC-DCコンバータが実現されることになり、ＥＬ
（10）に入力される電力を制御できる。従来は、ＥＬの
輝度補償能力を考慮に入れ、ピーク電流（Ｉp ）を一定
に保つことにより、ＥＬ（10）の入力電力を一定とした
定電力型の点灯回路を構成していたが、本発明の回路で
は周囲温度によってピーク電流（Ｉp ）を制御する。

【００１８】これを実現する方法として、図１に示すよ
うに、 DC-DCコンバータ（30）のスイッチ（Ｑ4 ）に電
流検出抵抗（Ｒp1）を接続し、接続点（ａ点）からフィ
ルタ用の抵抗（Ｒp2）とコンデンサ（Ｃp ）を通して制
御用ＩＣ（301 ）のＩs 入力点（ｂ点）に接続する。こ
のＩs 入力は制御用ＩＣ（301 ）の出力（Out 端子）を
制御するもので、Ｉs 入力点が、制御用ＩＣ（301）内
部にある基準電圧より高くなると出力（Out 端子）がＬ
になるように制御用ＩＣ内部のシーケンスが組まれてい
る。

【００１９】この回路構成において、スイッチ（Ｑ4 ）
がONになって電流（Ｉd ）が流れると、電流検出抵抗
（Ｒp1）のａ点に電圧（Ｒp1×Ｉd ）が発生し、フィル
タ用の抵抗（Ｒp2）とコンデンサ（Ｃp ）を通して制御
用ＩＣ（301 ）のＩs 入力点（ｂ点）にも電圧が発生す
る。そして電流（Ｉd ）が増加するに従い、Ｉs 入力点
（ｂ点）の電圧も上昇するが、ＩＣ内部の基準電圧値よ
り高くなると出力（Out端子）がＬになり、スイッチ
（Ｑ4 ）が OFFになる。この時、ダイオード（Ｄ1）を
通して電流が流れ、コンデンサ（Ｃ5,Ｃ6 ）に充電され
る。

【００２０】ここで、フィルタ用の抵抗（Ｒp2）とコン
デンサ（Ｃp ）は、スイッチ（Ｑ4）のスイッチングノ
イズ等による誤動作を防ぐためのもので、通常１ＫΩ前
後,1000 pF 程度のものを用いるが、このＲp2とＣp の
値が大きいほど出力電力（Ｐout ）は大きくなる。そこ
で、フィルタ用の抵抗（Ｒp2）にサーミスタを用いる
と、サーミスタは図４のように負の温度特性を持ってい
るため、低温では抵抗が高くなって出力電力（Ｐout ）
が大きくなり、逆に高温では抵抗が低くなって出力電力
（Ｐout ）が小さくなる。ここで、温度に対してＥＬの
輝度を一定にするためには、温度に対する出力電力（Ｐ
out ）の変化率をＥＬの効率の変化率等に合わせる必要
があるが、図４のようにサーミスタに直列，あるいは並
列の抵抗を挿入することによって、温度に対する抵抗変
化率を調整できるため、温度に対してＥＬの輝度をほぼ
一定にすることができる。

【００２１】また、同様にしてフィルタ用のコンデンサ
（Ｃp ）に図５に示すような負の温度特性を持った温度
補償用のコンデンサを用いることにより、同様の効果が
得られる。

【００２２】上記のように、抵抗（Ｒp2）やコンデンサ
（Ｃp ）を温度特性を有する素子で構成することによっ
て出力電力（Ｐout ）を制御できるが、スイッチ（Ｑ4
）の誤動作を防止するという本来の目的を優先する範
囲でフィルタ用の抵抗（Ｒp2）とコンデンサ（Ｃp ）の
温度に対する変化率を選定しなければならない。

【００２３】一方、電流検出用の抵抗（Ｒp1）は、抵抗
値が大きくなる程出力電力（Ｐout）が小さくなるた
め、電流検出用の抵抗（Ｒp1）に図６のような正の温度
特性を持った抵抗を用いることにより、温度に対して安
定した輝度が得られる。

【００２４】以上に説明したように、本発明によれば抵
抗（Ｒp1）、抵抗（Ｒp2）、コンデンサ（Ｃp ）の少な
くとも一つを温度特性を有する素子で構成することによ
り、出力電力を制御できて温度変化に対して安定したＥ
Ｌ輝度を実現することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるＥＬの
点灯回路は、使われる環境によって周囲温度が変化して
もＥＬの輝度を、ほぼ一定にすることができるため、例
えばＥＬをＬＣＤのバックライトに使った場合でも、周
囲温度によって輝度を調整する必要が無い。

【００２６】また、従来では、高温時に輝度が高くなる
ためにＥＬの寿命低下の問題があったが、本発明による
ＥＬの点灯回路では、高温時での輝度上昇を抑えている
ため、ＥＬの寿命が改善される。

【００２７】さらに、本発明のＥＬの点灯回路を実現す
るためには、サーミスタや温度補償用のコンデンサだけ
で済むため、点灯回路の大きさやコストに対する悪影響
は、ほとんど生じない。

【００２８】また、これらのサーミスタや温度補償用の
コンデンサと直列、あるいは並列に抵抗やコンデンサを
挿入することによって、温度に対するＥＬの輝度変化率
を自由に設定できるため、ＥＬ以外の容量性素子などに
幅広い用途が考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す回路図。

【図２】 同実施例のDC-AC インバータの動作を説明す
るための図

【図３】 同実施例のDC-DC コンバータの動作を説明す
るための図

【図４】 本発明の実施例に使う抵抗の温度特性図

【図５】 本発明の実施例に使うコンデンサの温度特性
図

【図６】 本発明の実施例に使う抵抗の温度特性図

【図７】 従来の自励式ＥＬ点灯回路の回路図

【図８】 従来の他励式ＥＬ点灯回路の回路図

【図９】 従来の他励式ＥＬ点灯回路の他の例の回路図

【図１０】 ＥＬの温度特性図

【符号の説明】

１０ ＥＬ素子 ２０ DC-ACインバータ ３０ DC-DCコンバータ

【手続補正書】

【提出日】平成４年８月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図５】

【図６】

【図７】

【図４】

【図８】

【図９】

【図１０】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】直流電圧を交流電圧に変換してＥＬに印加
   し、ＥＬを点灯させる点灯回路において、 点灯回路の出力電力に負の温度特性を持たせたことを特
   徴とするＥＬの点灯回路。