JPH0580191U - ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 コンデンサＣａ，Ｃｂの充放電を繰り返して
発振する発振回路７１のコンデンサＣａ，Ｃｂの充放電
電圧に、インバータ部４の変圧器４１の一次巻線411 の
中間タップ411cの電圧に対応した電圧Ｖｂを重畳させ発
振回路７１の発振周期をインバータ部４の動作周期と等
しくして同期させる。さらに、発振回路７１から出力さ
れる三角波電圧Ｖosc と電圧Ｖｄ’との比較結果に基づ
いてチョッパ駆動回路７２によりチョッパ部３を駆動
し、インバータ部４に通電する。 【効果】 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、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。

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２３、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Ｖ osc 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Ｖｄ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３２，３３、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３ ５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３７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４２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413 の他端側413bに、またトランジスタ４ ３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４ ５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４ｂ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２ ３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，Ｃ ｂ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ＯＰ２、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１ 増幅器Ａ、抵抗器Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗器ＶＲから構成され、演算増幅器ＯＰ ２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，Ｒ ２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ＯＰ２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Ｔｒ１にローレベ ルの電圧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41 1 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Ｖosc 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Ｒ ｇ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41 1b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３０〜６０ＫＨｚ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 (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。