(57)【要約】【課題】ＰＷＭ調光方式において、高調波を抑制する手段にコンデンサレス方式とした場合に、直流電源に変換する際にリップル除去として必要なコンデンサ容量を小さくすることを目的とする。【解決手段】商用電源の周波数を検出し、商用電源の交流周波数と同期し、同一周波数、もしくは逓倍周波数とした調光制御信号によりインバータ回路をオン、オフ動作させる同期させる構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源をスイッチングによって直流電源に変換する電源装置と、前記電源装置の出力を直流電源とし、直流電圧を交流電圧に変換しランプを点灯させるインバータと、前記インバータをオン、オフさせる為のスイッチと、前記交流電源の電圧がゼロとなる前後の区間を検出し当該区間の間信号を出力する周波数検出部と、前記スイッチを前記周波数検出部からの出力信号の期間はオフ状態に制御する制御手段を有することを特徴とするバックライト制御装置。
【請求項２】
前記スイッチは、前記周波数検出部からの出力信号がない期間に、オン状態とオフ状態になることを特徴とする請求項１記載のバックライト制御装置。
【請求項３】
前記スイッチは、前記周波数検出部からの出力信号がない期間に、オン状態とオフ状態の組合せを複数回含むことを特徴とする請求項２記載のバックライト制御装置。
【請求項４】
前記オン状態とオフ状態の組合せの情報を記憶する記憶装置をさらに含み、前記制御手段は前記記憶装置から読み込んだ前記組合せの情報に基づいて前記スイッチを制御することを特徴とする請求項３記載のバックライト制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源をスイッチングによって直流電源に変換する電源装置と、広い調光度を要求されるバックライト用インバータを用いた装置において電源高調波を抑制する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源である交流電源をスイッチングによって直流電源に変換する電源装置において、スイッチングにより発生する高調波を抑制する為、交流電源を整流平滑する平滑コンデンサを除いて全波整流したものをスイッチングするコンデンサレス方式がある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、液晶テレビなどのバックライト用インバータとして広い調光度を要求される場合、ＰＷＭ信号による点灯、消灯の繰り返し動作を行い点灯している時間を調節することによりバックライトの明るさを調整する方法がある（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９２６６８号公報
【特許文献２】
特願平６−６２３８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に商用電源である交流電源をスイッチングによって直流電源に変換する電源装置において、スイッチングにより発生する高調波に対する規制も国際電気標準会議（ＩＥＣ）からも出されているように近年厳しくなってきている。
【０００６】
この高調波を抑制する手段として、交流電源を整流平滑する平滑コンデンサを除いて全波整流したものをスイッチングするコンデンサレス方式があり、他のアクティブフィルタ方式や、インダクタ方式に比べ部品点数、コスト等有利であるが、直流電源に変換する際にリップル除去としてコンデンサ容量を大きくする必要がある。
【０００７】
また、液晶テレビなどに用いらいれるバックライト用インバータとしては広い調光度を要求される為、ＰＷＭ信号による点灯、消灯の繰り返し動作により点灯している時間を調整することによりバックライトの明るさを調整する方法（以下、ＰＷＭ調光と呼ぶ）を取っているが、液晶テレビの大画面化が進み、バックライトで消費される電力も増大しつつある中、薄型化が進み部品の小型化や実装面積の削減が求められている。
【０００８】
しかし前記電源装置の高調波を抑制する手段としてコンデンサレス方式を採用する場合は、直流電源に変換する際にリップル除去として必要なコンデンサ容量を大きくしなければならない問題があった。また、ＰＷＭ調光を行う際、調光周波数が低いとフリッカとなって見える問題があった。
【０００９】
本発明は、ＰＷＭ調光方式において、コンデンサレス方式による高調波を抑制する手段として、直流電源に変換する際にリップル除去として必要なコンデンサ容量を小さくしつつ、フリッカを抑制することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に、本発明のバックライト制御装置は商用電源をスイッチングによって直流電源に変換する電源装置と、この電源装置の出力を直流電源とし、直流電圧を交流電圧に変換し放電灯を点灯させるインバータとインバータの出力をオン、オフさせる為のスイッチ機能を有し、商用電源の周波数を検出する手段により商用電源の交流周波数と同期させ、商用周波数の任意の逓倍周波数とした調光制御信号により前記スイッチ機能を制御し、前記インバータ回路をオン、オフ動作させることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１、図２、図３、図４は、本発明の実施の形態１によるバックライト制御装置の構成を説明する為の図である。以下、図１を用いて上記バックライト装置の構成について説明する。
【００１２】
１は商用電源もしくは交流電源、２は商用電源もしくは交流電源を全波整流する為のブリッジダイオード、３はスイッチングノイズ除去する為のコンデンサであり平滑の為ではないので容量は少なくても良い。また、必要が無ければ削除しても構わない。
【００１３】
４はトランス、５は全波整流された波形をスイッチングする為のトランジスタ、６は２次側の電圧に応じて１次側のスイッチングを制御する制御回路、７はスイッチングされた波形を整流する２次側整流ダイオード、８はスイッチングされた成分を平滑する為のコンデンサ、これらにより商用電源をスイッチングによって直流電源に変換する電源装置を構成する。
【００１４】
９はスイッチもしくは半導体からなるスイッチ回路で、１０は直流を交流に変換しランプを点灯させる為のインバータ回路、１１はランプ、１２は１０のインバータ出力をＰＷＭ制御する為のＰＷＭ制御回路であり、１３は商用電源もしくは交流電源の周波数を検出する手段としての周波数検出部、商用電源の交流周波数と同期させ、明るさを設定する手段として１４はマイコン、１５は記憶装置、１６は目標輝度設定手段から構成される。
【００１５】
次に図２を用い周波数検出部１３の構成について説明する。１７、１８は抵抗であって、ダイオード７とコンデンサ８で整流された２次側整流電圧を分圧するものである。
【００１６】
１９、２０は抵抗、２１はダイオード、２２はコンデンサであって、整流ダイオード７とコンデンサ８で整流された２次側整流電圧をさらに平滑した電圧を分圧するものである。２３は比較器であり、先の抵抗１７、抵抗１８、抵抗１９、抵抗２０、ダイオード２１、コンデンサ２２により２次側整流電圧を分圧した電圧波形を入力し、それぞれの電圧を比較した結果を出力する。
【００１７】
次に図３は図１、図２に示すバックライト装置の動作を示すものである。図３（１）は商用電源もしくは交流電源の電圧波形を示す。図３（２）はブリッジダイオードダイオード２によって全波整流させた電圧波形を示す。
【００１８】
図３（３）は制御回路６によって２次側の電圧を一定に保つようにオン期間制御された信号でトランジスタ５によりスイッチングされた電圧波形を示す。図３（４）は２次側整流ダイオード７とコンデンサ８によって整流された電圧波形を示す。
【００１９】
図３（５）は比較器２３に入力される電圧波形で、図３（６）は周波数検出部１３として出力された結果であって比較器２３によって生成された波形である。図３（７）は周波数検出部１３からの出力からマイコン１４、記憶装置１５、目標輝度入力手段１６によって設定された値でＰＷＭ制御部１２を制御し、スイッチ９のオン、オフした結果である。オンとなっている部分ではインバータがオンされランプが点灯している期間である。
【００２０】
次に図４は目標輝度入力手段１６からの設定に対し、記憶装置１５に記憶されたＰＷＭ制御部のＯＮ幅ｔ１と、ＰＷＭ制御部のＯＮ幅ｔ１に応じて同期信号とＰＷＭ制御信号とのディレイタイムｔ２によるＰＷＭ制御動作例である。
【００２１】
次に実施の形態１によるバックライト制御装置の動作について説明する。まず、商用電源もしくは交流電源である電源１はブリッジダイオード２により図３（１）の交流波形が図３（２）のように全波整流された１次側電圧波形となる。
【００２２】
次にトランジスタ５と制御回路６により全波整流された１次側電圧波形を図３（３）にようにスイッチングし、トランス４、２次側整流ダイオード７、コンデンサ８により図３（４）のように２次側直流電源電圧に電力変換する。
【００２３】
この時、制御回路６は、あらかじめ目標が設定された２次側直流電圧値になるようにトランジスタ５のスイッチングを制御する。また、２次側整流ダイオード７、コンデンサ８で構成される２次側整流部ではトランジスタ５によってスイッチングされた周波数成分を整流するが、全波整流された１次側電圧波形で位相が１８０°、３６０°部分は電圧がゼロとなる為、１次側から２次側への電力変換がされず図３（４）のように全波整流された１次側電圧波形で位相が１８０°、３６０°部分で大きな電圧低下が発生する。
【００２４】
次に周波数検出部１３では、図３（５）のように２次側整流電圧を抵抗１７と抵抗１８で分圧した電圧を比較器入力１とし、ダイオード２１、コンデンサ２２により整流された電圧を抵抗１９、抵抗２０により分圧した電圧を比較器入力２とし、比較器２３で比較器入力２よりも比較器入力１の方が低い場合に出力がｈｉｇｈとなる論理構成とすれば図３（６）のような信号を得る事ができる。
【００２５】
ここで得られた信号を同期信号としマイコン１４に入力する。マイコン１４では、例えばボリュウムであるとかスイッチといった外部から目標輝度を設定するための目標輝度入力手段１６からの情報と、目標輝度入力手段１６からの入力に応じてＰＷＭ制御信号のＯＮ期間であるｔ１と、同期信号とＰＷＭ制御信号とのディレイタイムｔ２を記憶してある記憶装置１５の設定内容からＰＷＭ制御回路１２を制御し、図４のように目標輝度に対しＯＮ期間ｔ１とディレイタイムｔ２を制御する。
【００２６】
ＰＷＭ制御回路１２ではスイッチ９のオン、オフを行うことによりインバータ回路を制御し、すなわちＰＷＭ制御信号のＯＮ期間によりランプ１１の点灯している期間を制御する。
【００２７】
このようにかかる構成によれば、全波整流された１次側電圧波形で位相が１８０°、３６０°部分は電圧がゼロとなる点を検出し同期信号として、同期信号とＰＷＭ制御信号のディレイタイムｔ２を持たせる事により１次側から２次側への電力変換がされない部分でのランプ点灯を避けることが可能となり、直流電源に変換する際にリップル除去として必要なコンデンサ８の容量を小さくすることが可能となる。
【００２８】
（実施の形態２）
次に本発明の別の実施の形態について、図５を用い説明する。なお、前述した実施の形態と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２９】
図５において図５（１）は同期信号、図５（２）はＰＷＭ制御信号である。電源１は通常商用周波数であれば５０Ｈｚ、もしくは６０Ｈｚであり、この場合、周波数検出部１３において得られた同期信号は、１００Ｈｚ、もしくは１２０Ｈｚとなる。
【００３０】
ここで、同期信号の１周期に対し、１／２周期でＰＷＭ制御信号を出力しようとした場合、１周期Ｔをマイコン１４で監視し、Ｔ／２ごとにＰＷＭ信号を出力し、ＯＮ期間を  ｔ１‘＝  ｔ１／２、ディレイタイムｔ２’＝ｔ２／２とすればよい。
【００３１】
この時ＰＷＭ制御信号は２００Ｈｚ、もしくは２４０Ｈｚとなる。同様に１／３周期としたい場合は、Ｔ／３ごとにＰＷＭ信号を出力し、ＯＮ期間を  ｔ１‘＝  ｔ１／３、ディレイタイムｔ２’＝ｔ２／３とすればよい。
【００３２】
また、周波数検出部１３において得られる同期信号に応じてＰＷＭ制御信号の逓倍値情報を記憶装置１５にあらかじめ記憶しておくことにより、たとえば電源周波数が５０Ｈｚの時は３逓倍の３００Ｈｚとし、６０Ｈｚの時は２逓倍の２４０Ｈｚといったように任意の電源周波数において逓倍周波数の中から必要なＰＷＭ制御信号周期に切り替えて出力することが可能となる。
【００３３】
このようにかかる構成によれば、調光周波数が低いとフリッカとなって見える場合においても、任意の電源周波数の逓倍周波数の中から必要なＰＷＭ制御信号周期で出力することが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項３に記載のバックライト制御装置によれば全波整流された１次側電圧波形で位相が１８０°、３６０°部分は電圧がゼロとなる点を検出し同期信号として、同期信号とＰＷＭ制御信号のディレイタイムｔ２を持たせる事により１次側から２次側への電力変換がされない部分でのランプ点灯を避けることが可能となり、直流電源に変換する際にリップル除去として必要なコンデンサ８の容量を小さくすることが可能となる。
【００３５】
また、請求項４または請求項５に記載のバックライト制御装置によれば、調光周波数が低いとフリッカとなって見える場合においても、任意の電源周波数の逓倍周波数の中から必要なＰＷＭ制御信号周期で出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１における周波数検出部を示す構造図
【図３】本発明の実施の形態１における各部動作を示す図
【図４】本発明の実施の形態１におけるＰＷＭ制御回路の出力を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における各部動作を示す図
【符号の説明】
１  電源
２  ブリッジダイオード
３  コンデンサ
４  トランス
５  トランジスタ
６  制御回路
７  ２次側整流ダイオード
８  コンデンサ
９  スイッチ
１０  インバータ
１１  ランプ
１２  ＰＷＭ制御回路
１３  周波数検出部
１４  マイコン
１５  記憶装置
１６  目標輝度設定手段
１７  抵抗
１８  抵抗
１９  抵抗
２０  抵抗
２１  整流ダイオード
２２  コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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