JP4835519B2 - 放電灯点灯装置及びこれを用いた照明装置、液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源となる放電灯を周期的に点滅させ、その点灯期間と消灯期間の時間比率を変化させることにより調光する放電灯点灯装置、及びそれを用いた照明装置、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、液晶パネルと、その背面に設置された光源を備えるバックライト部とから構成される（図１３参照）。液晶パネルの各画素では、映像信号に応じて液晶が駆動され、バックライト部から放射された光が透過され、液晶パネル上に画像が表示される。

一般に、バックライト部の光源には冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）が用いられることが多い。また、大型の液晶表示装置では、ＣＣＦＬよりも管電圧が低く、高出力である熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）を用いる場合もある。これらの蛍光ランプを点灯制御するために放電灯点灯装置が必要となる。この放電灯点灯装置において、ＣＣＦＬあるいはＨＣＦＬを調光する方式として、バースト調光（ＰＷＭ調光）方式がある。バースト調光方式は、光源が周期的に点滅され、その点灯期間と消灯期間との時間比率を変化させて調光する、所謂間欠点灯動作である。このため、点滅周期を適切に選択すれば、調光比を１００：１にすることも可能であり、多くの液晶表示装置のバックライト制御においてバースト調光方式が採用されている。

また、このバースト調光方式は、特開２００６−５３５２０号公報（特許文献２）に示されるように、液晶表示装置がＣＲＴより劣る動画表示性能によって引き起こされる、動画の輪郭がぼやけた様な表示（動画ボケ、エッジブルアという）の改善手段に応用されている。

このようなバースト調光方式により放電灯を調光しているときに、ランプ電圧に異常な過電圧が印加される場合がある。特表２００４−５０８６９２号公報（特許文献１）によれば、異常が検出されたときに、一定期間のＰＷＭマスクを設定し、ＰＷＭマスクが解除された後にもランプ電圧に異常な過電圧が印加されていれば、インバータの発振を停止もしくは抑制することが提案されている。特許文献１に開示された動作を波形図で示すと、図１４のようになる。時刻ｔ１でランプ電圧に異常な過電圧が印加された場合、時刻ｔ２までＰＷＭマスク（例えば１０ミリ秒から１秒間）を設定する。時刻ｔ２でＰＷＭマスクが解除されたときに、過電圧が無くなっていることから、時刻ｔ１で検出された過電圧はノイズ電圧が誤検出されたと考えられるので、インバータの発振を停止もしくは抑制させる保護動作には移行しない。次に、時刻ｔ３でランプ電圧に異常な過電圧が印加された場合、時刻ｔ４までＰＷＭマスクを設定する。時刻ｔ４でＰＷＭマスクが解除されたときに、過電圧が依然として検出されていることから、インバータの発振を停止もしくは抑制する保護動作に移行する。これにより、誤検出を防止することができる。
特表２００４−５０８６９２号公報（００１７〜００２０） 特開２００６−５３５２０号公報

特許文献１において、ＰＷＭマスクの掛かった一定期間は、ＰＷＭ信号のオン・デューティが１００（％）の場合に相当するため、ＰＷＭマスクが設定されている期間中は光出力が一時的に増加することになる。したがって、例えば１０ミリ秒から１秒間は光出力がＰＷＭ信号とは関係なく増加してしまい、ＰＷＭ信号に応じた光出力が得られない。また、ランプ電圧の異常検出の閾値付近では、図１４の時刻ｔ１〜ｔ２で示したような光出力の増加が頻繁に行われることになり、ＰＷＭ信号で指令された光出力とは更に掛け離れていくことになる。

本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、バースト調光方式の放電灯点灯装置において、ＰＷＭ信号により指令された光出力を維持したまま確実に異常検出を行う、あるいは、ＰＷＭ信号により指令された光出力となるようにインバータの出力を可変調整することができる放電灯点灯装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電圧を高周波に変換して放電灯ＦＬに供給するインバータ回路１と、前記インバータ回路１に、オン期間とオフ期間の比で調光を行うＰＷＭ信号３を入力し、該ＰＷＭ信号３に応じて放電灯ＦＬを点滅させる間欠点灯状態から、連続点灯状態で前記間欠点灯状態の平均光出力と同等の光出力となるようにインバータ回路１の出力を任意のタイミングで切り替える検出タイミング回路４と、前記検出タイミング回路４により連続点灯状態に切り替えた状態で、放電灯ＦＬの電圧、電流の少なくとも一つを検出する検出回路５とを有することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記検出回路５の出力と、前記ＰＷＭ信号に応じた直流電圧Ｖｄとの差に応じて、インバータ回路１の出力を可変または停止する手段を有することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、検出タイミング回路４は、図５に示すように、始動直後から任意の一定期間、放電灯ＦＬを連続点灯状態に切り替えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、検出タイミング回路４により連続点灯状態に切り替えた状態で、図６に示すように、定格点灯状態から前記ＰＷＭ信号に応じた光出力となるまでインバータ回路１の出力を連続的に変化させることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３の発明において、検出タイミング回路４により連続点灯状態に切り替えた状態で、図７に示すように、前記ＰＷＭ信号に応じた光出力から定格点灯状態までインバータ回路１の出力を連続的に変化させることを特徴とする。

請求項６，７の発明は、請求項１〜５のいずれかにおいて、検出タイミング回路４は、図８に示すように、前記ＰＷＭ信号３に応じて一定期間毎に、あるいは一定時刻毎に、放電灯ＦＬを連続点灯状態に切り替えることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜５のいずれかにおいて、図１３に示すように、放電灯ＦＬは液晶表示装置のバックライトであり、前記ＰＷＭ信号３は液晶表示装置の映像信号から変換された信号であり、検出タイミング回路４は、映像信号に応じて放電灯ＦＬを連続点灯状態に切り替えることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含んでなる照明装置である。

請求項１０の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含んでなる液晶表示装置（図１３参照）である。

請求項１の発明によれば、連続点灯状態で間欠点灯状態の平均光出力と同等の光出力となるようにインバータ回路の出力を任意のタイミングで切り替えて、その連続点灯状態に切り替えた状態で放電灯の電圧または電流を検出するので、精度良く検出することができ、例えば、温度変化によるランプ電圧、ランプ電流の変化を少なくしたり、ランプや回路のばらつきによる出力違いに対しても、ＰＷＭ信号により指令された光出力となるようにインバータの出力を可変調整することができる。

請求項２の発明によれば、ＰＷＭ信号により指令された光出力となるような連続点灯状態に切り替えた上で異常検出を行うことで、人の目に知覚される光出力を一定に保ったまま確実に異常検出を行うことができる。連続点灯状態では間欠点灯状態に比べると、インバータ回路の電圧、電流が周期的に変動しないので、精度良く異常を検出することができる。また、通常動作時には間欠点灯により深くまで安定して調光でき、特に、液晶表示装置のバックライトに用いた場合には、動画の表示性能を改善できる利点がある。

請求項３，４，５の発明によれば、初始動時に異常検出を行なうので、ランプ外れや接触不良等があっても、異常検出が難しい間欠点灯状態に入る前にインバータ回路の発振を停止あるいは抑制する保護動作に移行させることができる。

請求項６，７，８の発明によれば、始動後にも適宜のタイミングで異常検出を行なうので、使用中にランプ外れや接触不良等が生じてもインバータ回路の発振を停止あるいは抑制する保護動作に移行することができる。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の構成を示すブロック図である。インバータ回路１は直流電圧を高周波電力に変換して放電灯ＦＬに供給する。放電灯ＦＬは冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）でも良いし、熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）でも良い。制御回路２は外部からＰＷＭ信号３を受けてインバータ回路１の出力を制御する。制御回路２はスイッチ手段ＳＷ１とＳＷ２を備えており、これらは検出タイミング回路４により同期して切り替え制御される。

スイッチ手段ＳＷ１は、インバータ回路１の調光方式を選択する。第１の調光方式はＰＷＭ信号のオン／オフに応じて放電灯ＦＬを点滅させるバースト調光方式であり、第２の調光方式はＰＷＭ信号のデューティに応じた出力となるように放電灯ＦＬを連続点灯させる連続調光方式である。スイッチ手段ＳＷ１がバースト調光方式を選択している場合には、ＰＷＭ信号のオン期間／オフ期間に応じて、インバータ回路１の出力は高出力期間と低出力期間（または出力停止期間）が交互に繰り返される。ここで、ＰＷＭ信号３の周波数は人間の目には点滅を認識できない程度の周波数（例えば数百Ｈｚ程度）であり、液晶表示装置の画素更新のタイミングに同期させても良い。スイッチ手段ＳＷ１が連続調光方式を選択している場合には、ＰＷＭ信号のオン・デューティ（一周期に占めるオン期間の割合）に応じた光出力となるように、インバータ回路１の出力が設定される。図中の破線で囲まれた部分は、インバータ回路１の出力を基準電圧Ｅ１，Ｅ２で設定しており、Ｅ１はバースト調光方式による放電灯ＦＬの点灯時の出力、Ｅ２は連続調光方式による放電灯ＦＬの出力を規定している。スイッチ手段ＳＷ１による、バースト調光方式と連続調光方式の切り替えの前後で光出力が変化しないようにＰＷＭ信号のデューティに応じてＥ１，Ｅ２を適切に選択する。

スイッチ手段ＳＷ２は、検出タイミング回路４により開／閉を制御され、異常検出信号をインバータ回路１に入力するか否かを選択している。検出タイミング回路４がスイッチ手段ＳＷ１によりバースト調光方式を選択している場合には、スイッチ手段ＳＷ２は開であり、異常検出信号はインバータ回路１に入力されない。検出タイミング回路４がスイッチ手段ＳＷ１により連続調光方式を選択している場合には、スイッチ手段ＳＷ２は閉であり、比較器６からの異常検出信号がインバータ回路１に入力される。

ここで、異常検出信号の発生手段は、インバータ回路１の電圧（あるいは電流）を検出する検出回路５と、検出回路５の出力を検出閾値Ｖｄと比較して検出回路５の出力が検出閾値Ｖｄより大きいときには異常検出信号をＨレベルとする比較器６と、比較器６に検出閾値Ｖｄを与えるＰＷＭ／ＤＣ変換回路７とから構成される。ＰＷＭ／ＤＣ変換回路７は、ＰＷＭ信号３を入力して、そのデューティに応じて検出閾値Ｖｄを適切に設定する回路（図４参照）である。検出回路５が検出するインバータ回路１の電圧（あるいは電流）は、ランプ電圧、ランプ電流のほか、共振インダクタまたは共振コンデンサに印加される電圧、これらの共振要素に流れる電流、スイッチング素子の印加電圧、スイッチング素子に流れる電流でも良い。

通常の調光動作時において、検出タイミング回路４はスイッチ手段ＳＷ１によりバースト調光方式を選択しており、スイッチ手段ＳＷ２は開であるので、異常検出は行なわない。検出タイミング回路４で設定された任意のタイミング（例えば、初始動時など）において、スイッチ手段ＳＷ１が連続調光方式を選択し、同時にスイッチ手段ＳＷ２をオンすることで、電圧（または電流）検出回路５によって検出される、例えばランプ電圧などと、ＰＷＭ信号に応じた直流電圧（ＰＷＭ／ＤＣ変換回路７の出力電圧Ｖｄ）とを比較器６により比較して異常検出を行う。

連続調光方式では、点灯中のランプ電圧、ランプ電流は一定となるため、オン・オフを繰り返すバースト調光方式と異なり、検出回路５の出力と比較される検出閾値Ｖｄは一定でよく、異常検出が簡単になる。連続点灯方式をそのまま継続した場合、ランプ電圧やランプ電流の異常検出は容易であるが、従来例の説明でも言及したように、液晶表示装置の動画表示性能が悪くなるので、異常検出しないときには、バースト調光方式を用いるものである。そして、このバースト調光状態では、ランプ電圧やランプ電流が変動し、ランプ外れ等の異常検出が難しいので、初始動時や定期的に設定された異常検出タイミングでは、異常検出の容易な連続調光方式に切り替えて、精度良く異常検出を行なうものである。また、異常検出のための連続調光方式での光出力をバースト調光方式での光出力と同じに設定することにより、異常検出時に光出力が増大することを防止するものである。

なお、スイッチ手段ＳＷ１により連続調光方式を選択した場合において、インバータ回路１の出力をＰＷＭ信号３のデューティに応じた光出力に低下させるには、インバータ回路１の発振周波数を高くする周波数調光方式が好適であるが、それ以外にも、インバータ回路１の入力直流電圧を低下させる電圧調光方式、インバータ回路１のスイッチング素子のオン期間を短くするデューティ調光方式、その他、放電灯ＦＬとインバータ回路１の間に挿入される限流インピーダンスを一時的に増加させるインピーダンス調光方式などを採用しても良い。

（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２の回路図である。本実施形態では、放電灯ＦＬとして、熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）を用いており、検出回路はランプ電圧Ｖｌａを検出している。インバータ回路１の制御には駆動回路８による周波数制御方式を用いている。駆動回路８は図示しない検出タイミング回路から調光方式切替信号Ｓを入力し、この信号ＳがＨレベルのときはバースト調光方式を選択し、Ｌレベルのときは周波数調光による連続調光方式を選択する。

まず、インバータ回路１の構成を説明する。インバータ回路１の電源となる直流電源Ｅは所定の直流電圧を出力する電源であり、例えば商用交流電源を全波整流し、周知の昇圧チョッパ回路により平滑化して出力する回路などで構成できる。直流電源Ｅにはスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は例えばパワーＭＯＳＦＥＴよりなり、駆動回路８の出力により高周波で交互にオンオフ駆動される。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とグランド間には、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の直列回路が接続されている。コンデンサＣ１の両端には直流カット用のコンデンサＣ２を介して熱陰極放電灯ＦＬが接続されている。インダクタＬ１とコンデンサＣ１，Ｃ２は熱陰極放電灯ＦＬの点灯時インピーダンスと共に共振回路を構成する。ここで、直流カット用のコンデンサＣ２の容量を共振用のコンデンサＣ１に比べて十分大きくすれば、共振には殆ど寄与しない。また、コンデンサＣ２の値を適宜設定することで、幅広い電流調光特性を得ることも可能である。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数は前記共振回路の負荷時共振周波数よりも高く設定されている。したがって、駆動周波数が高くなるにつれて、ランプ電流は減少するように制御される。

ここで、熱陰極放電灯ＦＬに流れるランプ電流は、インダクタＬ１とコンデンサＣ１，Ｃ２を含む共振回路により略正弦波状の高周波電流となっており、これにより輻射ノイズは低減される。

共振用のインダクタＬ１には一対の２次巻線が設けられている。各２次巻線はそれぞれ予熱コンデンサＣ３，Ｃ４を介して熱陰極放電灯ＦＬのフィラメントに接続されている。熱陰極放電灯ＦＬの消灯中であっても、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の共振回路に共振電流が流れることにより、インダクタＬ１の２次巻線には高周波電圧が誘起されるから、予熱コンデンサＣ３，Ｃ４を介して熱陰極放電灯ＦＬの各フィラメントに予熱電流Ｉｆ１，Ｉｆ２が供給される。また、熱陰極放電灯ＦＬの点灯中にもインダクタＬ１とコンデンサＣ１の共振回路に共振電流が流れることにより、予熱電流Ｉｆ１，Ｉｆ２は常に流れ続けることになる。

通常動作時には駆動回路８に入力される調光方式切替信号ＳはＨレベルであり、駆動回路８は外部からのＰＷＭ信号を受けて、インバータ回路１の発振周波数を高／低に切り替えて、バースト調光している。すなわち、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数は、駆動回路８に供給されるＰＷＭ信号に応じて高／低に切り替えられる。ＰＷＭ信号は数１００Ｈｚ程度でオン期間とオフ期間を繰り返す矩形波信号であり、そのオン期間（Ｈレベル期間）では駆動周波数を低くすることでインバータ回路１の発振出力を増大させて熱陰極放電灯ＦＬを点灯させ、オフ期間（Ｌレベル期間）では駆動周波数を高くすることでインバータ回路１の発振出力を減少させて熱陰極放電灯ＦＬを消灯（もしくは減光）させる。そして、オン期間とオフ期間の時間比率を調節することにより調光を行う。調光の比率はバースト調光信号の一周期（オン期間＋オフ期間）に対するオン期間の割合で設定する。

異常検出時には、駆動回路８に入力される調光方式切替信号ＳはＬレベルであり、駆動回路８は外部からのＰＷＭ信号を受けて、インバータ回路１の発振周波数をバースト調光方式における平均的な光出力と同じとなるように設定する。このとき、インバータ回路１は連続発振状態であり、ランプ電圧、ランプ電流は安定しているので、バースト調光時に比べて異常検出が容易となる。

次に、ランプ電圧の検出回路について説明する。放電灯ＦＬの高電位側の電極とコンデンサＣ２の接続点から抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１を介して、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ５の並列回路を接続し、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ２の直列回路には、逆方向にダイオードＤ２を並列接続している。これにより、放電灯ＦＬのランプ電圧Ｖｌａが抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧され、コンデンサＣ５により平滑された直流電圧が得られる。この直流電圧は比較器ＣＯＭＰの＋側入力端子に印加されて、−側入力端子の検出閾値Ｖｄと比較される。比較器ＣＯＭＰの出力はオープンコレクタ（もしくはオープンドレイン）となっており、抵抗Ｒ３により制御電源電圧Ｖｃｃに接続されると共に、スイッチング素子Ｑ３を介してグランドに接続されている。

駆動回路８は比較器ＣＯＭＰの出力を受けて、出力がＨレベルであれば、異常とみなす。スイッチング素子Ｑ３のゲートには、検出タイミング回路（図示せず）からの切替信号Ｓが入力されている。バースト調光状態では、検出タイミング回路からの切替信号ＳはＨレベルであり、スイッチング素子Ｑ３がオンするので、比較器ＣＯＭＰの出力に関わらず、駆動回路８への入力はＬレベルとなる。周波数調光による連続点灯状態である異常検出時には、検出タイミング回路からの切替信号ＳはＬレベルであり、スイッチング素子Ｑ３がオフするので、比較器ＣＯＭＰ出力のＨ／Ｌに応じて、駆動回路８への入力がＨまたはＬとなる。

ランプ電圧が正常の場合、駆動回路８への入力はＬレベルとなる。つまり、ランプ電圧に比例したコンデンサＣ５の電圧とＰＷＭ信号に応じた直流電圧（ＰＷＭ／ＤＣ変換回路７の出力電圧Ｖｄ）を比較して、コンデンサＣ５の電圧の方が低くなるため、比較器ＣＯＭＰの出力はＬレベルであり、駆動回路８はそのまま発振を継続する。

ランプ電圧が異常の場合、駆動回路８への入力はＨレベルとなる。つまり、ランプ電圧に比例したコンデンサＣ５の電圧とＰＷＭ信号に応じた直流電圧（ＰＷＭ／ＤＣ変換回路７の出力電圧Ｖｄ）を比較して、コンデンサＣ５の電圧の方が高くなるため、比較器ＣＯＭＰの出力はＨレベルとなり、駆動回路８にＨレベルの信号が入力されるので、インバータ回路１の出力を低下させたり、発振を停止させる保護動作に移行する。

インバータ回路１の出力を低下させる手段としては、バースト調光のオン期間を指令値よりも短くするか、周波数調光であれば、周波数を高くするなどすれば良い。

図３はバースト調光状態（間欠点灯状態）とＰＷＭ信号に応じた周波数調光による連続点灯状態を切り替えるための切替回路の構成例である。図中、Ｒｏｓｃは発振制御用ＩＣの発振周波数設定用の外付け抵抗接続端子であり、Ｃｏｓｃは前記発振制御用ＩＣの発振周波数設定用の外付けコンデンサ接続端子である。

バースト調光状態では、ＰＷＭ信号のオン・オフに応じてスイッチング素子Ｑ４をオン・オフさせる。これにより、インバータ回路１の発振周波数が抵抗Ｒ４とコンデンサＣ６で決まる周波数ｆ１と、抵抗（Ｒ４＋Ｒ５）とコンデンサＣ６で決まる周波数ｆ２の２値を交互に繰り返すことになり、これによりランプ電流はオン・オフを繰り返す。

周波数調光による連続点灯状態では、スイッチング素子Ｑ４を常時オンあるいは常時オフとすることで、周波数が一定化される。また、図示しない電流供給回路により、ＰＷＭ信号に応じた電流を抵抗Ｒ４，Ｒ５の直列回路に流すことで、前記周波数ｆ１とｆ２の間の適切な周波数となるように制御する。

図４は、ＰＷＭ／ＤＣ変換回路７の入出力特性の一例である。入力されるＰＷＭ信号のオン・デューティ（一周期に占めるオン期間の割合）に応じて検出閾値Ｖｄを可変とする。図２に示すようにランプ電圧の検出電圧と比較するための検出閾値Ｖｄは、図４の実線（ａ）で示すような傾きとすれば良い。周波数調光による連続点灯状態の場合、放電灯の負特性により、調光を深くしてランプ電流を小さくするほど、ランプ電圧は反対に大きくなる傾向がある。したがって、ＰＷＭ信号のオン・デューティが大きくなるにつれて、ランプ電圧は低下することになるので、異常検出のための検出閾値Ｖｄも低下させる。

なお、検出回路がランプ電流の検出値を出力する場合には、異常検出のための検出閾値Ｖｄは図４の一点鎖線（ｂ）で示すような傾きとすれば良い。つまり、ＰＷＭ信号のデューティが大きくなるにつれて、ランプ電流は増大するので、異常検出のための検出閾値Ｖｄも上昇させる。これにより、調光度合いに応じて異常検出のための検出閾値Ｖｄを適切に設定できる。

（実施形態３）
図５は異常検出のタイミングをランプ初始動時に適用した場合の動作波形図である。回路構成は実施形態１または２と同様で良い。ランプ外れ等の不具合があれば、ランプ電圧が異常に上昇するから、これを検出してインバータ回路１の発振を停止させるものである。初始動の時刻ｔ１から任意の一定期間、例えば時刻ｔ２までの間、周波数調光による連続点灯状態にしておき、この期間、ランプ電圧を検出閾値Ｖｄと比較する。時刻ｔ１からｔ２までの間で異常検出が掛からない場合は、時刻ｔ２で周波数調光による連続点灯状態からバースト調光状態（間欠点灯状態）に切り替わって、ＰＷＭ信号に応じたオン・オフの点灯を行う。

なお、図中、ランプ始動時にランプ電圧が検出閾値Ｖｄを瞬間的に越える部分があるが、例えば図２のコンデンサＣ５、抵抗Ｒ２の並列回路で構成されるフィルタの効果により、検出の感度を調整することができ、誤動作を回避することができる。

次に、例えば次回の初始動の時刻ｔ３から任意の一定期間、例えば時刻ｔ５までの間、周波数調光による連続点灯状態にしておき、この期間、ランプ電圧を検出閾値Ｖｄと比較する。この場合は時刻ｔ４において異常検出が掛かるため、インバータ回路１の発振を停止して、回路ストレスを抑制することになる。

（実施形態３’）
図６は異常検出のタイミングをランプ初始動時に適用した場合において、全点灯状態から徐々にＰＷＭ信号に応じた調光点灯状態へ連続的に変化させた場合の動作波形図である。初始動時においては、全点灯状態を維持した方が安定点灯を得られやすい。これは、温度的に早く安定状態になりやすい、などの理由による。

（実施形態３”）
図７は異常検出のタイミングをランプ初始動時に適用した場合において、ＰＷＭ信号のデューティに応じた周波数での調光点灯状態から徐々に全点灯状態に連続的に変化させた場合の動作波形図である。周波数調光による連続点灯状態では、調光状態の方が全点灯状態に比べるとランプ電圧が大きくなるため、より早く異常検出を掛けることができ、ストレスが低減される。

（実施形態４）
図８は異常検出のタイミングを任意の期間に適用した場合の動作波形図である。任意の期間としては、例えば、ＰＷＭ信号のＮ周期毎（Ｎは整数）とすれば、検出のタイミング設定が容易となる。また、毎時刻とすればタイマや時計と連動して検出のタイミング設定が可能となる。さらに、映像信号の切替りのタイミング（例えばＣＭが入った瞬間など）とすれば、バースト調光状態から異常検出のための周波数調光による連続点灯状態に移行する際の画像の変化が目立ちにくい。

上記のようなタイミングで図８の任意の時刻ｔ１から一定期間、例えば時刻ｔ２までの間、周波数調光による連続点灯状態にしておき、この期間、ランプ電圧を検出閾値Ｖｄと比較する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間で異常検出が掛からない場合は、時刻ｔ２で再びバースト調光状態に切り替わってＰＷＭ信号に応じたオン・オフの点灯を行う。

次に、例えば時刻ｔ３から一定期間、例えば、時刻ｔ４までの間、周波数調光による連続点灯状態にしておき、この期間、ランプ電圧を検出閾値Ｖｄと比較する。この場合は時刻ｔ４において異常検出が掛かるため、インバータ回路１の発振を停止させて、回路ストレスを抑制することになる。

なお、図５と同様に、回路中の検出部に設けられたフィルタの感度によっては、時刻ｔ４より早い時点で検出が掛かるような場合もある。図８の例では、例えば、図２のコンデンサＣ５、抵抗Ｒ２の並列回路で構成されるフィルタがｔ３〜ｔ４の期間で徐々に充電されてコンデンサＣ５の電圧が時刻ｔ４で検出閾値Ｖｄを越えることにより、比較器ＣＯＭＰの出力が反転するものである。

上記の時刻ｔ１〜ｔ２の期間、時刻ｔ３〜ｔ４の期間においては、ＰＷＭ信号のデューティに応じてインバータ回路１の発振周波数を調整しているため、例えば図８のランプ電流波形に示すように、その期間だけランプ電流の振幅Ｉｐが小さくなり、人の眼に知覚される光出力としては、ほぼ一定のまま、検出動作を行うことができる。

（実施形態５）
図９は本発明の実施形態５の回路図である。本実施形態では、液晶表示装置等の外部回路から与えられる調光信号がＰＷＭ信号ではなく、ＤＣ信号である場合の回路構成を示している。例えばＤＣ信号の０〜５Ｖが調光下限（０％）から調光上限（１００％）に相当する場合について説明する。

図２では、駆動回路８に直接ＰＷＭ信号で入力していたのに対して、図９ではＤＣ信号をＰＷＭ信号に変換するＤＣ／ＰＷＭ変換回路９が付加されている点が異なる。また、検出閾値Ｖｄを生成する回路が図２のＰＷＭ／ＤＣ変換回路７ではなく、任意の直流電圧Ｖ１とＤＣ信号との差が検出閾値Ｖｄとして設定されている点が異なる。

ＤＣ／ＰＷＭ変換回路９は、例えば図１０の実線（ｂ）のような特性にしておくことにより、入力の直流電圧値が大きいほど、調光率が増加することになる。また、検出閾値Ｖｄは、任意の直流電圧Ｖ１との減算により、例えば図１０の一点鎖線（ａ）に示すような特性になり、調光が深い程、検出閾値Ｖｄが大きくなる。図９に示すように、ランプ電圧で異常検出を掛ける場合に有効である。

（実施形態６）
図１１は本発明の実施形態６の動作波形を示す。回路ブロック図は図１と同様である。本実施形態では、比較器６の信号を受けたインバータ回路１における信号処理が実施形態１とは相違する。実施形態１では、連続調光方式の期間に異常を検出して、インバータ回路１の出力を停止する例について述べたが、本実施形態では、連続調光方式の期間に、ランプ電流の指令値と実際に流れているランプ電流とを比ベ、ランプ電流が指令値と相違している場合に、インバータ回路１の出力を可変させて、放電灯ＦＬの出力を指令値と一致させる制御について述ベる。

図１１において、連続調光方式に切り替わっているｔ１〜ｔ２の期間において、ランプ電流検出回路によりピーク値がＩｐ２で示された電流が検出されているものとする。一方、ＰＷＭ／ＤＣ変換回路７を通して出力される値をランプ電流の指令値Ｉｐ１とすると、指令値に対しては（Ｉｐ１−Ｉｐ２）分だけ、ランプ電流の出力が不足していることになる。そこで、その誤差分を埋めるように、インバータ回路１では出力を増大させ、最終的には、指令値Ｉｐ１に一致するまで、例えば周波数を下げるなどしてインバータ出力を増大させる。

インバータ出力の増大に伴い、ｔ４以降のバースト調光時にも連動して出力が増大することになり、結果的に周波数連続調光、バースト調光のいずれの期間でも出力が増大し、相変わらず、光出力がそれら２つの区間で異なることがなく、光出力を一定に維持できる。

図１では、比較器６で指令値とランプ電流の大小関係を判別しているが、比較器６の代わりに、図１２に示すようにオペアンプなどを用いて積分要素を持たせても良い。図１２では、オペアンプＯＰのプラス側端子に接続されたＰＷＭ／ＤＣ変換回路７の出力である直流電圧Ｖｄがランプ電流の指令値になり、電流検出回路５により検出されたランプ電流（直流値）をオペアンプＯＰのマイナス側端子に入力することになる。上記オペアンプＯＰのマイナス側端子と出力端子間に接続された抵抗Ｒｆ、コンデンサＣｆの並列回路により、積分要素を持たせているため、系が安定収束しやすくなる。なお、実施形態１では、比較器６の出力に応じて、異常時にインバータ回路１を停止するように制御していたが、図１２の構成ではオペアンプＯＰの出力信号に応じてインバータ回路１の周波数が変化するようにしておけば、インバータ回路１の出力制御にも容易に適用できる。

本実施形態を用いることにより、例えば温度変化によるランプ電圧、ランプ電流の変化を少なくすることができたり、ランプや回路のばらつきによる出力違いに対しても、指令値に収束するような制御が可能となり、バースト調光を用いた場合であっても、精度の良いフィードバック制御を行うことができる。

（実施形態７）
上述の実施形態１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置は、複数本の放電灯を用いた輝度調節機能付きの液晶表示装置に搭載することができる。図１３は液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。例えば、内面が鏡面加工された筐体１４の内部に、複数本の放電灯ＦＬを隣接して略等間隔に配置し、さらに各放電灯ＦＬの表面に液晶パネル１５を配置したものである。なお、液晶パネル１５の背面にプリズムシートのような光拡散板を配置することにより画面各部の輝度分布を均一化することができる。本発明の液晶表示装置を用いれば、光源となる放電灯ＦＬのランプ外れや接触不良等の異常を精度良く検出でき、また、異常検出時に画面の輝度が変化しないので、画面のちらつきが視認されることはなく、表示品位を高く維持できる。

なお、本発明の放電灯点灯装置の用途は液晶表示装置に限定されるものではなく、放電灯を用いた各種の照明装置にも搭載できることは言うまでも良い。

本発明の実施形態１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態２の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の周波数制御のための要部構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の検出閾値の変化を示す特性図である。 本発明の実施形態３の動作波形図である。 本発明の実施形態３の一変形例の動作波形図である。 本発明の実施形態３の他の変形例の動作波形図である。 本発明の実施形態４の動作波形図である。 本発明の実施形態５の回路図である。 本発明の実施形態５の検出閾値の変化を示す特性図である。 本発明の実施形態６の動作波形図である。 本発明の実施形態６の一変形例の周波数制御のための要部構成を示す回路図である。 本発明の実施形態７の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。 従来例の動作波形図である。

符号の説明

ＦＬ 放電灯
１ インバータ回路
２ 制御回路
３ ＰＷＭ信号
４ 検出タイミング回路
５ 電圧（電流）検出回路
６ 比較器
７ ＰＷＭ／ＤＣ変換回路
ＳＷ１ スイッチ手段（調光方式切替用）
ＳＷ２ スイッチ手段（異常検出ＯＮ／ＯＦＦ用）

Claims (10)

1. 直流電圧を高周波に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、
   前記インバータ回路に、オン期間とオフ期間の比で調光を行うＰＷＭ信号を入力し、該ＰＷＭ信号に応じて放電灯を点滅させる間欠点灯状態から、連続点灯状態で前記間欠点灯状態の平均光出力と同等の光出力となるようにインバータ回路の出力を任意のタイミングで切り替える検出タイミング設定手段と、
   前記検出タイミング設定手段により連続点灯状態に切り替えた状態で、放電灯の電圧、電流の少なくとも一つを検出する検出手段とを有することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記検出手段の出力と、前記ＰＷＭ信号に応じた直流電圧との差に応じて、インバータ回路の出力を可変または停止する手段を有することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 検出タイミング設定手段は、始動直後から任意の一定期間、放電灯を連続点灯状態に切り替えることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 検出タイミング設定手段により連続点灯状態に切り替えた状態で、定格点灯状態から前記ＰＷＭ信号に応じた光出力となるまでインバータ回路の出力を連続的に変化させることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
5. 検出タイミング設定手段により連続点灯状態に切り替えた状態で、前記ＰＷＭ信号に応じた光出力から定格点灯状態までインバータ回路の出力を連続的に変化させることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
6. 検出タイミング設定手段は、前記ＰＷＭ信号に応じて一定期間毎に放電灯を連続点灯状態に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
7. 検出タイミング設定手段は、一定時刻毎に放電灯を連続点灯状態に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
8. 放電灯は液晶表示装置のバックライトであり、前記ＰＷＭ信号は液晶表示装置の映像信号から変換された信号であり、検出タイミング設定手段は、映像信号に応じて放電灯を連続点灯状態に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含んでなる照明装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の放電灯点灯装置を含んでなる液晶表示装置。

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