JP2570869Y2

JP2570869Y2 - ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP2570869Y2
Application number: JP1761792U
Authority: JP
Inventors: 秀文中込
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1998-05-13
Anticipated expiration: 2007-03-30
Also published as: JPH0580191U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、印加電圧をパルス幅変
調することによってランプ等を調光可能とするランプ点
灯装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、印加電圧をパルス幅変調すること
によってランプ等を調光可能とするランプ点灯装置が知
られており、この一例としてインバータ回路を用いたも
のが知られている。この一例を図２に示す。図におい
て、１は直流電源、２はチョッパ制御部、３はチョッパ
部、４はインバータ部、５は電流検出部である。

【０００３】チョッパ制御部２は、発振器２１、増幅回
路２２、コンパレータとして用いられる演算増幅器２
３、抵抗器２４，２５、可変抵抗器２６及びＮＰＮ型の
トランジスタ２７から構成され、発振器２１は例えば三
角波信号を出力し、この電圧Ｖosc は演算増幅器２３の
反転入力端子に印加されている。抵抗器２４，２５及び
可変抵抗器２６は直列に接続され、電流検出部５から出
力される電圧Ｖrfを分圧して電圧Ｖｄとし、この電圧Ｖ
ｄは増幅器２２を介して演算増幅器２３の非反転入力端
子に印加されている。また、演算増幅器２３の出力電圧
Ｖ１はトランジスタ２７のベースに印加され、トランジ
スタ２７のエミッタは接地されている。

【０００４】チョッパ部３は、Ｐチャネル型の電界効果
トランジスタ（以下、ＦＥＴと称する）３１、抵抗器３
２，３３、ダイオード３４、チョークコイル３５，３６
及びコンデンサ３７から構成され、ＦＥＴ３１のゲート
は抵抗器３２を介してトランジスタ２７のコレクタに、
また抵抗器３３を介してそのソース及び直流電源１の正
極にそれぞれ接続されている。また、直流電源１の負極
は接地されている。さらに、ＦＥＴ３１のドレインはダ
イオード３４のカソード及びチョークコイル３５の一端
に接続され、チョークコイル３５の他端はチョークコイ
ル３６の一端及びコンデンサ３７の一端に接続されてい
る。また、ダイオード３４のアノード及びコンデンサ３
７の他端は接地されている。

【０００５】インバータ部４は、周知のロイヤーの回路
から構成されている。即ち、中間タップ411cを有する一
次巻線411 と、二次巻線412 及び三次巻線413 とを備え
た変圧器４１、ＮＰＮ型のトランジスタ４２，４３、抵
抗器４４、４５、コンデンサ４６，４７から構成されて
いる。前記一次巻線411 と並列にコンデンサ４６が接続
され、この一次巻線411 の一端側411aにトランジスタ４
２のコレクタが、また一次巻線411 の他端側411bにトラ
ンジスタ４３のコレクタがそれぞれ接続されている。さ
らに、トランジスタ４２，４３のそれぞれのエミッタは
接地され、トランジスタ４２のベ−スは前記三次巻線41
3 の他端側413bに、またトランジスタ４３のベ−スは三
次巻線413 の一端側413aにそれぞれ接続されている。

【０００６】前記一次巻線411 の中間タップ411cは前記
チョ−クコイル３６の他端側に接続されると共に、抵抗
器４４を介してトランジスタ４２のベースに、また抵抗
器４５を介してトランジスタ４３のベースにそれぞれ接
続されている。また、二次巻線412 の一端412aはコンデ
ンサ４７及び一方の出力端子４ａを介してランプ６の一
端に接続され、他端412bは接地されている。さらに、ラ
ンプ６の他端は他方の出力端子４ｂに接続されている。

【０００７】電流検出部５は、抵抗器５１、ダイオード
５２及びコンデンサ５３によよる半波整流回路から構成
されている。即ち、抵抗器５１は前記他方の出力端子４
ｂ及びダイオード５２のアノードに接続され、他端は接
地されている。さらに、ダイオード５２のカソードはコ
ンデンサ５３を介して接地され、ダイオード５２のカソ
ードからランプ６に流れる電流値に対応した電圧Ｖrfが
出力される。

【０００８】次に、前述の構成よりなるランプ点灯装置
の動作を説明する。チョッパ部３のＦＥＴ３１及びチョ
−クコイル３５，３６を介して変圧器４１に電流が供給
されている間は、一次巻線411 に電流が流れ、トランジ
スタ４２が不飽和領域から飽和領域に達すると、トラン
ジスタ４２はタ−ンオフする。その結果、逆起電力によ
って三次巻線413 の一端側413bにトランジスタ４３をオ
ンにする方向の電圧を生じ、トランジスタ４３がタ−ン
オンする。これにより、トランジスタ４３がオンのま
ま、そのコレクタ電流は飽和領域まで直線的に増加す
る。ここで、今度はトランジスタ４３がオフに、トラン
ジスタ４２がオンにそれぞれなり、この関係が繰り返さ
れる。これにより、二次巻線412 に交流電圧が発生し、
ランプが点灯される。

【０００９】さらに、二次巻線412 に流れる電流は、電
流検出回路５によって検出されると共に電圧Ｖrfに変換
される。この電圧Ｖrfは、抵抗器２４，２５及び可変抵
抗器２６によって分圧され、電圧Ｖｄに変換される。電
圧Ｖｄの値は、演算増幅器２３の入力端において発振器
２１の出力電圧Ｖosc の最大値と最小値との間の値とな
るように抵抗器２４，２５及び可変抵抗器２６の値が設
定され、さらに可変抵抗器２６の値は十分な調光効果が
得られる値に設定されている。これにより、演算増幅器
２３からトランジスタ２７にローレベルの信号が出力さ
れている間だけ、ＦＥＴ３１を介して変圧器４１に電流
が供給されるので、可変抵抗器２６の抵抗値を変化させ
て演算増幅器２３の出力信号のパルス幅を変えることに
より、ランプの輝度を調節することができる。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のランプ点灯装置においては、発振器２１の発振
周波数とインバータ部４の動作周波数とが異なるため、
これらの周波数のビートが発生する。このビートは多次
に亙って発生し、複数の周波数成分を含むので、可聴ノ
イズを発生したり、或いは液晶ディスプレイのバックラ
イト点灯用に使用した場合には液晶ディスプレイのフレ
ーム周波数との干渉による画面ビート、フリッカ等を引
き起こす。さらに、その他の上位装置に組み合わせた場
合、上位装置の固有周波数との干渉により、上位装置の
誤動作等を引き起こすといった問題点があった。

【００１１】また、発振器２１の発振周波数及びインバ
ータ部４の動作周波数を上位装置に影響を与えない周波
数に設定することも考えられるが、これらの周波数は、
個々に周囲温度、経時ドリフト等による変動を伴い、こ
れらによるビートスペクトラムも変化するため、これら
の周波数設定は困難である。

【００１２】さらに、ランプ、バックライト等の点灯周
波数としては、３０〜６０ＫＨｚ程度の周波数が使用さ
れる場合が多く、前述した可聴ノイズ対策として点灯周
波数を３００〜６００ＫＨｚとして、可聴周波数のビー
ト成分を高次に設定することが考えられるが、この場合
全体の効率が低下するという問題がある。

【００１３】本考案の目的は上記の問題点に鑑み、ビー
トの発生を防止したランプ点灯装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本考案は上記の目的を達
成するために請求項１では、中間タップを備えた一次巻
線と二次巻線とを有する変圧器と、前記一次巻線の両端
のそれぞれに対応して接続された第１及び第２のスイッ
チ素子と、該第１及び第２のスイッチ素子のオンオフ状
態を交互に切り替える切り替え制御手段と、前記中間タ
ップへの電圧印加のオンオフを切り替える第３のスイッ
チ素子と、充放電回路を有し、該充放電回路の充電電圧
に基づいて該充放電回路の充放電を繰り返すと共に、前
記充電電圧に基づく略三角波を出力する発振手段と、前
記三角波の電圧と所定の制御電圧とを比較し、該比較結
果に基づいて、前記第３のスイッチ素子のオンオフ状態
を制御する電圧制御手段とを備えたランプ点灯装置にお
いて、前記中間タップの電位を検出する電位検出手段
と、該電位検出手段の検出結果に対応する所定の電圧を
前記充放電回路の充電電圧に重畳する電圧重畳手段とを
設けたランプ点灯装置を提案する。

【００１５】また、請求項２では、中間タップを備えた
一次巻線と二次巻線とを有する変圧器と、前記一次巻線
の両端のそれぞれに対応して接続された第１及び第２の
スイッチ素子と、該第１及び第２のスイッチ素子のオン
オフ状態を交互に切り替える切り替え制御手段と、前記
中間タップへの電圧印加のオンオフを切り替える第３の
スイッチ素子と、充放電回路を有し、該充放電回路の充
電電圧に基づいて該充放電回路の充放電を繰り返すと共
に、前記充電電圧に基づく略三角波を出力する発振手段
と、前記三角波の電圧と所定の制御電圧とを比較し、該
比較結果に基づいて、前記第３のスイッチ素子のオンオ
フ状態を制御する電圧制御手段とを備えたランプ点灯装
置において、前記一次巻線の両端の電位を検出する電位
検出手段と、該電位検出手段の検出結果に対応する所定
の電圧を前記充放電回路の充電電圧に重畳する電圧重畳
手段とを設けたランプ点灯装置を提案する。

【００１６】

【作用】本考案の請求項１によれば、第３のスイッチ素
子を介して一次巻線の中間タップに電圧が印加され、第
１及び第２のスイッチ素子のオンオフ状態が切り替え制
御手段によって交互に切り替えられ、変圧器の二次巻線
に交流電圧が発生される。また、発振手段により、充放
電回路の充電電圧に基づいて前記充放電回路の充放電が
繰り返されると共に前記充電電圧に基づく略三角波が出
力される。電圧制御手段によって、この三角波の電圧と
制御電圧とが比較されると共に、該比較結果に基づい
て、前記第３のスイッチ素子のオンオフ状態が制御さ
れ、前記中間タップには前記三角波の周期で所定時間電
圧が印加される。さらに、前記中間タップの電位が電位
検出手段によって検出され、該電位に対応する所定の電
圧が、電圧重畳手段によって前記充放電回路の充電電圧
に重畳される。これにより、前記充放電回路の充放電周
期は、前記切り替え制御手段による前記第１及び第２の
スイッチ素子の切り替え周期と一致したものとされる。

【００１７】また、請求項２によれば、第３のスイッチ
素子を介して一次巻線の中間タップに電圧が印加され、
第１及び第２のスイッチ素子のオンオフ状態が切り替え
制御手段によって交互に切り替えられ、変圧器の二次巻
線に交流電圧が発生される。また、発振手段により、充
放電回路の充電電圧に基づいて前記充放電回路の充放電
が繰り返されると共に前記充電電圧に基づく略三角波が
出力される。電圧制御手段によって、この三角波の電圧
と制御電圧とが比較されると共に、該比較結果に基づい
て、前記第３のスイッチ素子のオンオフ状態が制御さ
れ、前記中間タップには前記三角波の周期で所定時間電
圧が印加される。さらに、前記一次巻線の両端の電位が
電位検出手段によって検出され、該電位に対応する所定
の電圧が、電圧重畳手段によって前記充放電回路の充電
電圧に重畳される。これにより、前記充放電回路の充放
電周期は、前記切り替え制御手段による前記第１及び第
２のスイッチ素子の切り替え周期と一致したものとされ
る。

【００１８】

【実施例】図１は本考案の第１の実施例を示す構成図で
ある。図において、前述した従来例と同一構成部分は同
一符号をもって表しその説明を省略する。また、従来例
と第１の実施例との相違点は、チョッパ制御部２に代え
てインバータ部４の発振周波数に同期して動作するチョ
ッパ制御部７を備えたことにある。

【００１９】即ち、チョッパ制御部７は、発振回路７１
とチョッパ駆動回路７２とから構成されている。発振回
路７１は、演算増幅器ＯＰ１、抵抗器Ｒａ〜Ｒｆ、コン
デンサＣａ，Ｃｂ及びダイオードＤ１からなり、演算増
幅器ＯＰ１の非反転入力端子は抵抗器Ｒｅを介して接地
されると共に、抵抗器Ｒｄを介して所定の定電圧Ｖccが
印加されている。また、反転入力端子は、直列接続され
たコンデンサＣａ，Ｃｂを介して接地されると共に、抵
抗器Ｒａを介してその出力端子に接続されている。さら
に、演算増幅器ＯＰ１の出力端子は、抵抗器Ｒｃを介し
てその非反転入力端子に接続されると共に、抵抗器Ｒｂ
を介して電圧Ｖccが印加されている。

【００２０】また、コンデンサＣａとコンデンサＣｂと
の接続点ＰａはダイオードＤ１のａノードに接続される
と共に、抵抗器Ｒｆを介して変圧器４１の一次巻線411
の中間タップ411cに接続されている。

【００２１】チョッパ駆動回路７２は、演算増幅器ＯＰ
２、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１増幅器Ａ、抵抗器Ｒ
１，Ｒ２及び可変抵抗器ＶＲから構成され、演算増幅器
ＯＰ２の反転入力端子は演算増幅器ＯＰ１の反転入力端
子に接続されている。また、演算増幅器ＯＰ２の出力端
子は、トランジスタＴｒ１のベースに接続され、トラン
ジスタＴｒ１のエミッタは接地されると共に、コレクタ
はチョッパ部３の抵抗器３２を介してＦＥＴ３１のゲー
トに接続されている。さらに、抵抗器Ｒ１，Ｒ２及び可
変抵抗器ＶＲは直列に接続され、電流検出部５から出力
される電圧Ｖrfを分圧して電圧Ｖｄとし、この電圧Ｖｄ
は増幅器Ａを介して電圧Ｖｄ’として演算増幅器ＯＰ２
の非反転入力端子に印加されている。

【００２２】次に、前述の構成よりなる第１の実施例の
動作を図３に示す波形図に基づいて説明する。チョッパ
部３のトランジスタ３１及びチョ−クコイル３５，３６
を介して変圧器４１に電流が供給されている間は、一次
巻線411 に電流が流れ、トランジスタ４２が不飽和領域
から飽和領域に達すると、トランジスタ４２はタ−ンオ
フする。その結果、逆起電力によって三次巻線413 の一
端側413bにトランジスタ４３をオンにする方向の電圧を
生じ、トランジスタ４３がタ−ンオンする。これによ
り、トランジスタ４３がオンのまま、そのコレクタ電流
は飽和領域まで直線的に増加する。ここで、今度はトラ
ンジスタ４３がオフに、トランジスタ４２がオンにそれ
ぞれなり、この関係が繰り返される。これにより、二次
巻線412 に交流電圧が発生し、ランプ６が点灯される。

【００２３】さらに、二次巻線412 に流れる電流は、電
流検出回路５によって検出されると共に電圧Ｖrfに変換
される。この電圧Ｖrfは、抵抗器Ｒ１，Ｒ２及び可変抵
抗器ＶＲによって分圧され、電圧Ｖｄに変換される。電
圧Ｖｄが増幅された電圧Ｖｄ’の値は、演算増幅器ＯＰ
２の入力端において発振回路７１の出力電圧Ｖosc の最
大値と最小値との間の値となるように抵抗器Ｒ１，Ｒ２
及び可変抵抗器ＶＲの値が設定され、さらに可変抵抗器
ＶＲの値は十分な調光効果が得られる値に設定されてい
る。これにより、演算増幅器ＯＰ２からトランジスタＴ
ｒ１にローレベルの電圧が出力されている間だけ、ＦＥ
Ｔ３１を介して変圧器４１に電流が供給されるので、可
変抵抗器ＶＲの抵抗値を変化させて演算増幅器ＯＰ２の
出力信号のパルス幅を変えることにより、ランプ６の輝
度を調節することができる。

【００２４】一方、発振回路７１は前述した構成からな
り、周知の無安定マルチバイブレータ回路におけるコン
デンサＣａ、Ｃｂの充放電周期が、変圧器４１の一次巻
線411 の中間タップ411cの電圧Ｖａによって矯正されて
いる。これにより、発振回路７１からは略三角波形状の
電圧Ｖosc が出力され、この電圧Ｖosc の周期はインバ
ータ部４の発振周期と等しく、同期がとられたものにな
っている。即ち、ランプ点灯装置の起動時においては、
発振回路７１は自励発振を行い、抵抗器Ｒａの抵抗値と
コンデンサＣａ，Ｃｂの容量に基づく時定数によって、
コンデンサＣａ，Ｃｂの充放電が繰り返され、電圧Ｖos
c 及び電圧Ｖｄ’に基づいてチョッパ駆動回路７２によ
りチョッパ部３が駆動され、インバータ部４に通電され
る。これにより、インバータ部４が動作してランプ６が
点灯される。

【００２５】また、インバータ部４が動作を開始する
と、変圧器４１の一次巻線411 の中間タップ411cには、
発振周期に同期した脈流波形状の電圧Ｖａが発生する。
この電圧ＶａはダイオードＤ１によってクランプされ、
波高値がダイオードＤ１の順電圧ＶF 以下の電圧Ｖｂに
変換される。この電圧Ｖｂ波、コンデンサＣｂによって
積分されて、コンデンサＣａ，Ｃｂの充放電に重畳さ
れ、この充放電の周期はインバータ部４の動作周期と等
しく、同期したものとなる。

【００２６】従って、本実施例によれば、インバータ部
４の動作周波数とチョッパ部３の動作周波数が等しく、
同期したものとなるため、これらの周波数のビートを発
生することがなくなるので、従来のように可聴ノイズを
発生したりすることもなく、また、液晶ディスプレイの
バックライト点灯用に使用した場合においても、液晶デ
ィスプレイのフレーム周波数との干渉による画面ビー
ト、フリッカ等を引き起こすことがない。さらに、その
他の上位装置に組み合わせた場合においても、上位装置
の誤動作等を引き起こすことがない。また、ランプ６の
点灯周波数として、効率の良い３０〜６０ＫＨｚ程度の
周波数を使用することができる。

【００２７】次に、本考案の第２の実施例を説明する。
図４は第２の実施例を示す構成図である。図において、
前述した第１の実施例と同一構成部分は同一符号をもっ
て表しその説明を省略する。また、第１の実施例と第２
の実施例との相違点は、チョッパ制御部７における電圧
Ｖosc を、変圧器４１の一次巻線411 の両端411a,411b
の電圧によって、インバータ部４の発振周波数に等し
く、同期させたことにある。

【００２８】即ち、発振回路７１のコンデンサＣａとコ
ンデンサＣｂとの接続点Ｐａは、抵抗器Ｒｇを介して変
圧器４１の一次巻線411 の一端411aに接続されると共
に、抵抗器Ｒｈを介して一次巻線411 の他端411bに接続
されている。ここで、抵抗器Ｒｇと抵抗器Ｒｈの抵抗値
は等しく設定されている。

【００２９】前述の構成によれば、図５に示すように、
一次巻線411 の一端411a及び他端411bの電圧ＶＡ，ＶＢ
のそれぞれの波形は、互いに位相が１８０度ずれた脈流
波形となり、これらを抵抗器Ｒｇ，Ｒｈを介して合成し
た電圧Ｖｂは第１の実施例と同様になる。

【００３０】従って、第１の実施例と同様に、第２の実
施例によっても、インバータ部４の動作周波数とチョッ
パ部３の動作周波数が等しく、同期したものとなるた
め、これらの周波数のビートを発生することがなくなる
ので、従来のように可聴ノイズを発生したりすることも
なく、また、液晶ディスプレイのバックライト点灯用に
使用した場合においても、液晶ディスプレイのフレーム
周波数との干渉による画面ビート、フリッカ等を引き起
こすことがない。さらに、その他の上位装置に組み合わ
せた場合においても、上位装置の誤動作等を引き起こす
ことがない。また、ランプ６の点灯周波数として、効率
の良い３０〜６０ＫＨｚ程度の周波数を使用することが
できる。

【００３１】

【考案の効果】以上説明したように本考案の請求項１、
２によれば、充放電回路の充放電周期が、切り替え制御
手段による第１及び第２のスイッチ素子の切り替え周期
と一致したものとされるため、前記第１及び第２のスイ
ッチ素子の切り替え周期と第３のスイッチ素子のオンオ
フ状態の切り替え周期とが等しく、同期したものとされ
るので、従来のようにこれらの間でビートを発生するこ
とがなくなるため、可聴ノイズを発生することもなく、
また、液晶ディスプレイのバックライト点灯用に使用し
た場合においても、液晶ディスプレイのフレーム周波数
との干渉による画面ビート、フリッカ等を引き起こすこ
とがない。さらに、その他の上位装置に組み合わせた場
合においても、上位装置の誤動作等を引き起こすことが
ない。また、ランプの点灯周波数として、効率の良い３
０〜６０ＫＨｚ程度の周波数を使用することができると
いう非序に優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例を示す構成図

【図２】従来例を示す構成図

【図３】本考案の第１の実施例の動作を説明する波形図

【図４】本考案の第２の実施例を示す構成図

【図５】本考案の第２の実施例の動作を説明する波形図

【符号の説明】

１…直流電源、３…チョッパ部、３１…ＦＥＴ、３２，
３３…抵抗器、３４…ダイオード、３５，３６…チョー
クコイル、３７…コンデンサ、４…インバータ部、４１
…変圧器、４２，４３…トランジスタ、４４，４５…抵
抗器、４６，４７…コンデンサ、５…電流検出部、６…
ランプ、７…チョッパ制御部、７１…発振回路、７２…
チョッパ駆動回路、ＯＰ１，ＯＰ２…演算増幅器、Ｒａ
〜Ｒｈ…抵抗器、Ｃａ，Ｃｂ…コンデンサ、Ｄ１…ダイ
オード、Ｔｒ１…トランジスタ、Ａ…増幅器、Ｒ１，Ｒ
２…抵抗器、ＶＲ…可変抵抗器。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】中間タップを備えた一次巻線と二次巻線
とを有する変圧器と、前記一次巻線の両端のそれぞれに
対応して接続された第１及び第２のスイッチ素子と、該
第１及び第２のスイッチ素子のオンオフ状態を交互に切
り替える切り替え制御手段と、前記中間タップへの電圧
印加のオンオフを切り替える第３のスイッチ素子と、充
放電回路を有し、該充放電回路の充電電圧に基づいて該
充放電回路の充放電を繰り返すと共に、前記充電電圧に
基づく略三角波を出力する発振手段と、前記三角波の電
圧と所定の制御電圧とを比較し、該比較結果に基づい
て、前記第３のスイッチ素子のオンオフ状態を制御する
電圧制御手段とを備えたランプ点灯装置において、前記中間タップの電位を検出する電位検出手段と、該電位検出手段の検出結果に対応する所定の電圧を前記
充放電回路の充電電圧に重畳する電圧重畳手段とを設け
た、ことを特徴とするランプ点灯装置。
【請求項２】中間タップを備えた一次巻線と二次巻線
とを有する変圧器と、前記一次巻線の両端のそれぞれに
対応して接続された第１及び第２のスイッチ素子と、該
第１及び第２のスイッチ素子のオンオフ状態を交互に切
り替える切り替え制御手段と、前記中間タップへの電圧
印加のオンオフを切り替える第３のスイッチ素子と、充
放電回路を有し、該充放電回路の充電電圧に基づいて該
充放電回路の充放電を繰り返すと共に、前記充電電圧に
基づく略三角波を出力する発振手段と、前記三角波の電
圧と所定の制御電圧とを比較し、該比較結果に基づい
て、前記第３のスイッチ素子のオンオフ状態を制御する
電圧制御手段とを備えたランプ点灯装置において、前記一次巻線の両端の電位を検出する電位検出手段と、該電位検出手段の検出結果に対応する所定の電圧を前記
充放電回路の充電電圧に重畳する電圧重畳手段とを設け
た、ことを特徴とするランプ点灯装置。