JPH097789A - 冷陰極蛍光ランプの輝度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷陰極蛍光ランプの輝度の制御が輝度の設定
の際にも継続する動作期間中にもランプ温度に適合可能
となる制御装置を提供すること。 【解決手段】 冷陰極蛍光ランプの輝度の温度ドリフト
を検出するセンサと、輝度の新たな設定時に動作電圧の
パルス幅を冷陰極蛍光ランプの現下の輝度に応じて設定
し、さらなる継続動作期間中においてパルス幅を温度ド
リフトの方向とは逆の方向に変化させる手段とを有し、
該手段と前記センサを用いて冷陰極蛍光ランプの輝度の
変動を低減させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動作電圧のパルス
幅変調を用いた冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の輝度制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヨーロッパ特許第０４０６１１６号明細
書からは、この種のランプの輝度を動作電圧のパルス幅
変調を用いて設定する方法と装置が公知である。この公
知の装置はセンサ（垂足抵抗）を有する制御回路をラン
プ電流制御用のランプ電流回路中に有している。この公
知装置によれば、冷陰極蛍光ランプの輝度を周辺輝度に
適合させる時にはその調整手段として輝度制御器の代わ
りにホトダイオードが用いられる。この公知装置はＬＣ
Ｄ表示装置の背景照明（バックライト）として使用され
る。そのような表示装置は、最近では自動車において例
えば光学的交通案内指示の出力のためにも用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
装置の欠点に鑑みこれを解消すべく解決を行うことであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、冷陰極蛍光ランプの輝度の温度ドリフトを検出する
センサと、輝度の新たな設定時に動作電圧のパルス幅を
冷陰極蛍光ランプの現下の輝度に応じて設定し、さらな
る継続動作期間中においてパルス幅を温度ドリフトの方
向とは逆の方向に変化させる手段とを有し、該手段と前
記センサを用いて冷陰極蛍光ランプの輝度の変動を低減
させるように構成して解決される。

【０００５】請求項１の特徴部分に記載の本発明の装置
によって得られる利点は、冷陰極蛍光ランプの輝度の制
御が輝度の設定の際にも継続する動作期間中にもランプ
温度に適合可能となることである。

【０００６】本発明の別の有利な実施例は従属請求項に
記載される。特に請求項３によれば非常に安価な装置が
得られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に本発明を図面に基づき詳細に
説明する。本発明の２つの実施例においては冷陰極蛍光
ランプはここでは詳細に示されていない自動車のＬＣＤ
ディスプレイのバックライトとして用いられる。このデ
ィスプレイは交通情報の再生のためのグラフィックモー
ドにおいて用いられたり、例えばタクシー等の車両にお
ける待ち時間中のビデオモードやテレビ画像の再生等に
用いられる。

【０００８】冷陰極蛍光ランプ１はランプ変換器２から
作動電圧を受け取る。このランプ変換器２は、周波数が
２５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの３００Ｖ〜５００Ｖの交流電
圧を生成する。このランプ変換器２の入力側は電源網接
続部３を介して搭載電源に接続される。

【０００９】ランプ変換器２は制御スイッチ４を含んで
いる。この制御スイッチ４は、動作電圧をパルス状にも
たらす。このスイッチ４を用いて冷陰極蛍光ランプの電
流の受取が制御される。スイッチ４はパルス幅の設定の
ために制御段５によって制御される。この制御段５は発
振器６によってトリガされる。この発振器６の周波数は
１５０Ｈｚである。この周波数はＬＣＤディスプレイ上
への画像再生に関して選択される。この周波数はここで
は通常のテレビ画像のフィールド繰り返し周波数の３倍
に等しい。

【００１０】順次連続するトリガパルス間の制御段５の
スイッチオン期間は、計算機７の出力信号の大きさによ
って決定する。この計算機７の出力側には場合によって
デジタル／アナログ変換器８が存在する。制御段５のス
イッチオン期間は冷陰極蛍光ランプの光度や輝度を決定
する。

【００１１】計算機７の出力信号は、一方では輝度制御
器９の設定調整に依存する。この輝度制御器９は本実施
例では、自動車の計器板照明の設定調整器に接続されて
いる。また他方では冷陰極蛍光ランプ１の輝度は、計算
機７に接続された動作モードスイッチ１０によってグラ
フィックモードとビデオモードとの間で切り換えられ
る。

【００１２】ビデオモードでは、輝度の印象を同じよう
に維持するもとで画像において良好なコントラストを達
成するために、より高いレベルの輝度がディスプレイに
望まれる。ビデオモード期間中は電圧パルスの幅が高め
られる。

【００１３】さらに本実施例では、冷陰極蛍光ランプ１
の輝度が周辺センサ１１によって検出され、計算機７に
入力される。計算機７はパルス幅を次のように制御す
る。すなわち自動車において輝度の増加と共に輝度制御
器９によって調整される冷陰極蛍光ランプ１の輝度も自
動的に高まるように制御する。

【００１４】計算機７はさらに温度センサ１２と接続さ
れている。この温度センサ１２は冷陰極蛍光ランプ１の
動作温度を検出する。

【００１５】各冷陰極蛍光ランプは、そのランプ効率が
温度に非常に強く依存する特性を備えている。冷陰極蛍
光ランプの最大効率はその表面温度が６０℃〜７℃の間
に達成される。この効率は既に表面温度が２０℃以下に
下がっている場合には著しく低下する。長期に亘るガレ
ージでの保管の後で自動車を始動する場合には、冷陰極
蛍光ランプ１は低い効率で動作する。

【００１６】ランプ表面上の温度は、周辺温度の高さに
よっても所期の動作期間の後でも、冷陰極蛍光ランプ内
に生じた損失出力によって定まる。この損失出力はコー
ルドスタート後のランプ表面の徐々の加熱に結び付く。
しかしながらこの損失出力は、例えばビデオモードから
グラフィックモードへ切り換えられた場合は温度の低下
にも結び付く。しかしながら輝度の変更は温度ドリフト
とリニアには結合しない。

【００１７】既に前述したように温度ドリフトは、温度
センサ１２によって検出される。この温度センサ１２は
冷陰極蛍光ランプ１のケーシング内でランプ表面に直接
設けることも可能である。しかしながらこれは特殊な冷
陰極蛍光ランプの使用を前提とする。それに対して市販
のランプケーシング内の冷陰極蛍光ランプは、そのよう
な温度センサは装備してなく、そのため安価である。

【００１８】ここにおいて明らかなのは、冷陰極蛍光ラ
ンプの温度ドリフトが間接的に、冷陰極蛍光ランプの電
圧供給における温度ドリフトを介して十分正確に検出可
能なことである。冷陰極蛍光ランプ１の電圧供給に対し
ては、制御可能なスイッチ４を有する変換器２の他にも
電源網接続部３や電子制御装置を算入することが可能で
ある。この場合前記電子制御装置に対しては制御段５,
発振器６,計算機の算入が可能である。これらの構成群
は可能な限り１つの構成ユニットに統合され、この構成
ユニット内では温度センサ、例えばＮＴＣ抵抗などが集
積化される。

【００１９】既に前述したように、温度センサ１２の測
定値はさらなる影響量として計算機７にて評価される。
この計算機７は、動作プログラムを有している。この動
作プログラムは種々の設定値と測定値を相互に結合させ
る。冷陰極蛍光ランプ１の輝度は温度に強く依存するた
め、動作プログラムによって輝度値の新たな設定毎に、
温度センサの測定値が検出される。温度センサの測定値
が高い場合には、輝度制御器９による輝度の変更が、僅
かな測定値の場合よりも小さいパルス幅変更に置き換え
られる。同じ事はビデオモードからグラフィックモード
への輝度の切換の際にも当てはまる。冷陰極蛍光ランプ
１の周辺輝度への適合化の際でも、温度センサ１２の測
定値が高い時のパルス幅変更は、測定値が低い場合より
も小さい。

【００２０】しかしながら温度センサ１２の測定値は、
ランプ表面上の温度の低下の際にパルス幅を高めるため
に、冷陰極蛍光ランプのさらなる動作継続期間中も計算
機７の動作プログラムによって規則的な間隔で問い合わ
せされる。この場合低い温度でのパルス幅の変化ステッ
プの大きさは、測定値が高いときよりも大きい。

【００２１】この変更ステップでは、さらに次のような
事実も考慮される。すなわち輝度が低いときの人間の視
覚は、光源の光度変化を、輝度が高い時よりも数倍強い
輝度変化に感じる。これに対して以下の式が挙げられ
る。

【００２２】ｄＨ＝Ｃ・（１/Ｂ）・ｄＢ この場合前記ｄＨは輝度変化、前記ｄＢは光度変化、前
記Ｂは光度、前記Ｃは一定の係数である。

【００２３】それ故に輝度が高い場合のパルス幅は、ラ
ンプの輝度が低い時よりも大きなステップで変化され
る。この影響量は温度の影響に反作用する。そのため視
覚の輝度感度の考慮は、計算機７の限られたメモリ量の
有効活用に通じる。

【００２４】さらに冷陰極蛍光ランプ１の輝度の温度依
存性は、次のようなことに結び付く。すなわち自動車の
始動時の非常に低い初期温度のもとで、場合によっては
輝度制御器９のその最大ストッパ位置での最大開度のも
とで、所望の輝度に合わせられないようなことに結び付
く。通常の又は低い周辺温度のもとでの冷陰極蛍光ラン
プの効率低下のために、冷陰極蛍光ランプの表面に加熱
素子を設け、冷陰極ランプを間隔をおいて８０℃の限界
温度まで常に加熱することが公知である。この加熱素子
は約２０℃で自動的にスイッチオンされ、８０℃の表面
温度で再びスイッチオフされる。

【００２５】本発明による実施例ではこの加熱素子は、
温度センサ１２後方に接続された測定値増幅器１３によ
り加熱スイッチ１４を介して制御される。この加熱スイ
ッチ１４の入力側は、加熱投入接続スイッチ１５を介し
て搭載電源に接続されている。

【００２６】加熱素子が投入接続されている場合には、
それによって引き起こされる温度の上昇が温度センサ１
２を介して検出され、計算機７へ入力され、さらにこの
計算機７においてパルス幅の制御の際に考慮される。

【００２７】この制御回路は、加熱素子を温度センサ１
２によって単独に制御するためではなく、搭載電源に付
加的な負担を与える付加的加熱を次のような場合に制限
するために用いられる。すなわち輝度制御器９のフル制
御にもかかわらず所望の輝度が得られない場合、すなわ
ちパルス幅をフルに活用しても冷陰極蛍光ランプの十分
な光度が達成されないような場合に付加的加熱を制限す
るために用いられる。このような変化実施例では最大パ
ルス幅に対する制御値が計算機７の出力側にてパルス幅
センサ１６によって検出される。このパルス幅センサ１
６は、該センサ１６が応動した後で加熱スイッチ１４を
イネーブルする。

【００２８】前述した動作電圧のパルス幅の温度依存性
の制御と時折の付加的加熱によれば、陰極蛍光ランプの
動作期間中の輝度変動が大幅に低減されることが達成さ
れる。

【００２９】本発明の枠内では、温度センサ１２の他に
輝度センサ１８をランプ表面か又はランプケーシングの
光出射面に設け、この輝度センサ１８の測定値を温度セ
ンサ１２の測定値の代わりに計算機７に供給することも
可能である。

【００３０】この場合温度センサ１２にはさらに付加的
加熱の制御も課せられる。さらに温度センサは、表面温
度が８０℃に達した場合にはパルス幅を低減するために
閾値段１７を介して計算機に作用する。なぜならこの温
度よりも上では、冷陰極蛍光ランプと熱伝導結合されて
いる照明すべきＬＣＤディスプレイに損傷を及ぼすから
である。

【００３１】さらなる別の保護回路１９は、温度センサ
１２が９０℃の表面温度を検出した場合に電源網接続部
３の投入接続スイッチ２０を遮断する。

【００３２】図２には本発明のよる装置のより簡単な第
２実施例がブロック回路図で示されている。輝度目標値
（これは輝度設定器９によるか又は周辺輝度に対するセ
ンサ１１の目標値によって選択され得る）は第１の差動
増幅器２１の２つの入力側に供給される。この差動増幅
器２１の出力側は、第２の差動増幅器２２の２つの入力
側の１つに接続される。この第２の差動増幅器２２の第
２の入力側には測定値増幅器１３を介してランプ表面な
いしは電流供給構成部の温度センサ１２の測定値が供給
される。第２の差動増幅器２２の出力側は、アナログパ
ルス幅変調器５を制御する。このアナログパルス幅変調
器５は、発振器６によって１５０Ｈｚの律動でトリガさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】計算機を備えた本発明による装置の第１実施例
を示した図である。

【図２】アナログ構成素子を備えた本発明のよる装置の
第２実施例を示した図である。

【符号の説明】

１ 冷陰極蛍光ランプ ２ ランプ変換器 ３ 電源網接続部 ４ 制御スイッチ ５ 制御段 ６ 発振器 ７ 計算機 ８ Ｄ／Ａ変換器 １０ 動作モードスイッチ １２ 温度センサ １３ 測定値増幅器 １４ 加熱スイッチ １８ 輝度センサ

フロントページの続き (72)発明者 クラウス フィッシャー ドイツ連邦共和国 ヒルデスハイム ゾー ルトフェルト 99 (72)発明者 アンドレアス ボーヴェ ドイツ連邦共和国 ヒルデスハイム アン デア インネルステ−アウ 18

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動作電圧のパルス幅変調を用いた冷陰極
   蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の輝度制御装置において、 冷陰極蛍光ランプ（１）の輝度の温度ドリフトを検出す
   るセンサと、 輝度の新たな設定時に動作電圧のパルス幅を冷陰極蛍光
   ランプ（１）の現下の輝度に応じて設定し、さらなる継
   続動作期間中においてパルス幅を温度ドリフトの方向と
   は逆の方向に変化させる手段（４〜８,１２）とを有
   し、該手段（４〜８,１２）と前記センサを用いて冷陰
   極蛍光ランプの輝度の変動を低減させることを特徴とす
   る、冷陰極蛍光ランプの輝度制御装置。
2. 【請求項２】 冷陰極蛍光ランプの輝度の温度ドリフト
   に対するセンサとして温度センサ（１２）を有してい
   る、冷陰極蛍光ランプの輝度制御装置。
3. 【請求項３】 前記温度センサ（１２）は、動作電圧に
   対するランプ変換器（２）を含んでいる構成群に配設さ
   れている、請求項２記載の冷陰極蛍光ランプの輝度制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記温度センサ（１２）は、ランプ表面
   に配設されている、請求項２記載の冷陰極蛍光ランプの
   輝度制御装置。
5. 【請求項５】 冷陰極蛍光ランプの表面に切換可能な加
   熱素子が配設されており、前記温度センサ（１２）は前
   記加熱素子の動作期間を制御する、請求項２〜４いずれ
   か１項記載の冷陰極蛍光ランプの輝度制御装置。
6. 【請求項６】 ＬＣＤディスプレイのバックライトとし
   て使用され、幅が変調されるパルスの周波数をディスプ
   レイ上に表示される画像のフィールド繰り返し周波数の
   数倍の大きさにする、請求項１〜５いずれか１項記載の
   冷陰極蛍光ランプの輝度制御装置。
7. 【請求項７】 パルス幅変更手段の入力側にて輝度設定
   が行われ、輝度設定部（９,１０,１１）の後方に計算機
   （７）が接続されており、該計算機（７）はプログラミ
   ングされており、該プログラミングによって輝度設定部
   （９〜１１）のうちの１つの各走査毎にそして後続の動
   作期間中に規則的な時間間隔で温度センサ（１２）の測
   定値が温度ドリフトの検出のために問い合わせされ、パ
   ルス幅の計算の際に考慮される、請求項１〜６いずれか
   １項記載の冷陰極蛍光ランプの輝度制御装置。
8. 【請求項８】 前記加熱素子の制御は、温度センサ（１
   ２）と、最大パルス幅センサ（１６）によってイネーブ
   ルされる、請求項５記載の冷陰極蛍光ランプの輝度制御
   装置。
9. 【請求項９】 輝度センサ（１８）が輝度の温度ドリフ
   トに対するセンサとして設けられており、該センサ（１
   ８）の測定値は、輝度設定部（９〜１１）の各走査毎に
   そして後続の動作期間中に規則的な時間間隔で輝度ドリ
   フトの検出のために問い合わせされる、請求項１〜８い
   ずれか１項記載の冷陰極蛍光ランプの輝度制御装置。
10. 【請求項１０】 前記計算機の作動プログラム中に、視
    感度の検出のために冷陰極蛍光ランプの微調整の際に動
    作電圧のパルス幅を、高めに設定される輝度の場合より
    も小さいステップで変化させるステップが含まれてい
    る、請求項１〜９いずれか１項記載の冷陰極蛍光ランプ
    の輝度制御装置。