(57)【要約】【課題】  調光制御方法及びそれを使用する照明システムを提供する。【解決手段】  照明システムの輝度を調整する調光制御方法、及び関連する照明システム。照明システムは、入力装置、発光装置、及び電流制御回路を含む。本発明による調光制御方法は、振幅が変化する連続電流をより高輝度下で発光装置へ出力し、かつ発光装置へ出力される電流の振幅を固定値にクランプしかつ振幅が固定されかつデューティサイクルが変化する不連続電流をより低輝度下で発光装置へ出力することを特徴とする。【選択図】      図２
2005150096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムで用いられる調光制御方法であって、前記照明システムは、強度制御信号を発生させる入力装置及び発光装置を備え、前記方法は、
（ａ）前記発光装置の輝度が、第１所定値より高い第１値から前記第１所定値より高い第２値まで変化する時、前記発光装置へ出力される電流の振幅を調整し、かつ前記第２値に対応する振幅を有する電流を出力するステップと、
（ｂ）前記発光装置の前記輝度が、第２所定値より低い第３値から前記第２所定値より低い第４値まで変化する時、前記発光装置へ出力される前記電流のデューティサイクルを調整し、かつ前記第４値に対応するデューティサイクルを有する電流を出力するステップと、
（ｃ）前記発光装置の前記輝度が、前記第２所定値より高い第５値から前記第２所定値より低い第６値まで変化する時、前記発光装置へ出力される前記電流の前記振幅を第３所定値に固定し、前記発光装置へ出力される前記電流の前記デューティサイクルを調整し、かつ前記第６値に対応するデューティサイクルを有する電流を出力するステップと、
（ｄ）前記発光装置の前記輝度が、前記第１所定値より低い第７値から前記第１所定値より高い第８値まで変化する時、前記発光装置へ出力される前記電流の前記デューティサイクルを第４所定値に固定し、前記発光装置へ出力される前記電流の前記振幅を調整し、かつ前記第８値に対応する振幅を有する電流を出力するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記第１所定値が、前記第２所定値より高く、
（ｅ）前記輝度が、第９値から前記第１所定値より低く、かつ前記第２所定値より高い第１０値まで変化する時、前記発光装置へ出力される前記電流の振幅及びデューティサイクルを調整し、かつ前記第１０値に対応する振幅及びデューティサイクルを有する電流を出力するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第４所定値が１である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記発光装置は、複数組の蛍光灯を備え、かつ前記ステップ（ｂ）または前記ステップ（ｃ）において、少なくとも位相差が、前記複数組の蛍光灯へそれぞれ入力される電流間に存在する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記発光装置は、複数組の蛍光灯を備え、かつ前記ステップ（ｅ）において、少なくとも位相差が、前記複数組の蛍光灯へそれぞれ入力される電流間に存在する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ａ）または前記ステップ（ｄ）において、連続交流が前記発光装置へ出力される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）または前記ステップ（ｃ）において、不連続交流が前記発光装置へ出力される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ａ）において、不連続交流が前記発光装置へ出力される、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
強度制御信号を発生させる入力装置と、
少なくとも一組の蛍光灯を含む発光装置と、
前記入力装置及び前記発光装置に電気的に結合され、前記強度制御信号に従って前記発光装置へ電流を出力する電流制御装置と、
を備え、
前記電流制御装置は、
前記発光装置へ出力される前記電流の振幅を制御する電流振幅制御回路と、前記発光装置へ出力される前記電流の振幅を所定値以上に保つクランプ回路と、を含むアナログ制御装置と、
前記発光装置へ出力される前記電流のデューティサイクルを制御するディジタル制御装置と、
を備える照明システム。
【請求項１０】
前記発光装置及び前記電流制御装置に電気的に結合され、電流保護及びフィードバック機能を実行する保護及びフィードバック装置をさらに備え、前記電流制御装置は、前記保護フィードバック装置によって与えられるフィードバック情報に従って前記発光装置へ電流を出力するために用いられる請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記ディジタル制御装置は、異なる組の蛍光灯へ入力される前記電流間の少なくとも位相差を制御するために用いられる請求項９に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記入力装置は、前記電流制御装置へ直流電圧を入力するために用いられ、かつ前記電流制御装置は、前記発光装置へ出力される前記電流を交流として設定するために用いられる請求項９に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記電流制御装置は、前記発光装置へ交流を出力するために用いられる請求項９に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システムの輝度を調整する調光制御方法及びそれに関連する照明システムに関し、より詳細には、連続調光制御技術とバースト調光制御技術とを組み合わせる調光制御方法、及び関連する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示（ＬＣＤ)装置を製造する技術の進歩は著しい。ＬＣＤ装置は、ノートブックコンピュータ及び他のコンピュータシステムで使用されるようになって大きな進歩を遂げたが、一方ビデオ表示規格は、従来のＶＧＡ(ビデオグラフィックスアレイ）規格から最先端のＸＧＡ（拡張グラフィックスアレイ）規格へと発展してきた。今日では、表示品質がＣＲＴ(陰極線管）より優れているＬＣＤ装置が、従来のＣＲＴ装置に取って代わるようになった。
【０００３】
ＬＣＤ装置は、バックライトモジュールの使用なしに発光機能を達成することができないので、バックライトモジュール及び関連する要素は、直視型ＬＣＤ装置においては不可欠である。バックライトモジュールの性能は、ＬＣＤ装置の表示品質に重大な影響を及ぼすことになる。しかも、バックライトモジュールは、ＬＣＤ装置のコスト及び消費電力に大きく寄与する。
【０００４】
バックライトモジュールの調光制御に関して、今日では、二つの技術、すなわち、連続調光制御技術及びバースト調光制御技術が使用されている。連続調光制御技術に関して、発光装置へ出力される電流の振幅は、バックライトモジュールの輝度と共に調整される。すなわち、出力電流は、連続波として生じる。発光装置へ出力される電流の振幅と先行技術による連続調光制御モードにおける輝度との間の関係を示す概略図である図１を参照されたい。横軸はバックライトモジュールの輝度を表し、一方縦軸はバックライトモジュールの電流の振幅を表す。発光装置へ出力される最大電流であるＡｍａｘは、バックライトモジュールの最大輝度Ｂｍａｘに対応する。電流が発光装置へ入力される時に漏れ電流Ａ０が生じることがあるので、発光装置へ出力される電流の振幅がＡ０の値まで減じられる時、漏れ電流Ａ０を考慮に入れなければ、発光装置には電流が流れないことになる。したがって、発光装置の一方端部は光を発するが、他方端部は光を発しないこともある。バックライトモジュールの照明品質を維持するために、一般にバックライトモジュールは、電流の下限振幅Ａｍｉｎが漏れ電流Ａ０より高くなる状態で設定されてもよく、一方バックライトモジュールの輝度は、バックライトモジュールの所定の最小輝度Ｂｍｉｎとして設定される。したがって、漏れ電流は、連続調光制御技術の主な欠点を特徴づけ、その結果発光装置へ出力される電流が不十分になることがある。さらに、バックライトモジュールの輝度が不十分になることもある。
【０００５】
バースト調光制御技術に関して、バックライトモジュールの輝度は、発光装置を断続的に点火することによって調整される。すなわち、固定振幅の電流は発光装置へ出力されうるが、発光装置へ出力される電流のデューティサイクルは、バックライトモジュールの輝度が変化するにつれて調整される。バックライトモジュールの輝度が高い時、発光装置へ出力される電流のデューティサイクルが高く調整される(最高値は１である）。一方、バックライトモジュールの輝度が低い時、発光装置へ出力される電流のデューティサイクルが低く調整される。連続調光制御技術に対比して、バースト調光制御技術は、発光装置へ出力される電流の振幅を固定し、その結果漏れ電流を排除することができるという点で有利である。発光装置へ出力される電流のデューティサイクルが、非常に小さい値に調整され、その結果平均電流が非常に低い時でも、発光装置はやはり均一に光を発することができる。したがって、不連続調光制御モードでは、発光装置へ出力される平均電流はより高く、その結果バックライトモジュールの輝度で十分である。しかしながら、バースト調光制御モジュールでは、蛍光灯は断続的に点火され、その結果バックライトモジュールのノイズが、連続調光制御技術より大きくなる。コストを減じるために、より安い電源を用いると、より大きなノイズが生じることがある。すなわち、バースト調光制御モードにおけるノイズ低減の要求が重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ、特許請求の範囲に記載された発明の、主たる目的は、上述の問題を解決するために、照明システム及び該照明システムの輝度を調整するための調光制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
特許請求の範囲に記載された発明に従って、照明システムで用いられる調光制御方法を開示する。照明システムは、強度制御信号を発生させる入力装置及び発光装置を備える。本発明は、（ａ）発光装置の輝度が、第１所定値より高い第１値から第１所定値より高い第２値まで変化する時、発光装置へ出力される電流の振幅を調整し、かつ第２値に対応する振幅を有する電流を発光装置へ出力するステップと、（ｂ）発光装置の輝度が、第２所定値より低い第３値から第２所定値より低い第４値まで変化する時、発光装置へ出力される電流のデューティサイクルを調整し、かつ第４値に対応するデューティサイクルを有する電流を発光装置へ出力するステップと、（ｃ）発光装置の輝度が、第２所定値より高い第５値から第２所定値より低い第６値まで変化する時、発光装置へ出力される電流の振幅を第３所定値に固定し、発光装置へ出力される電流のデューティサイクルを調整し、かつ第６値に対応するデューティサイクルを有する電流を発光装置へ出力するステップと、（ｄ）発光装置の輝度が、第１所定値より低い第７値から第１所定値より高い第８値まで変化する時、発光装置へ出力される電流のデューティサイクルを第４所定値に固定し、発光装置へ出力される電流の振幅を調整し、かつ第８値に対応する振幅を有する電流を発光装置へ出力するステップと、を含む。
【０００８】
特許請求の範囲に記載された発明によれば、照明システムは、強度制御信号を発生させる入力装置と、少なくとも一組（１セット）の蛍光灯を含む発光装置と、入力装置及び発光装置に電気的に結合され、強度制御信号に従って発光装置へ電流を出力する電流制御装置とを備える。電流制御装置は、発光装置へ出力される電流の振幅を制御する電流振幅制御回路と、発光装置へ出力される電流の振幅を所定値以上に保つクランプ回路とを含むアナログ制御装置、及び発光装置へ出力される電流のデューティサイクルを制御するディジタル制御装置を備える。
【０００９】
本発明のこれら及び他の目的は、様々な図面に図示される好ましい実施形態の次の詳細な説明を読んだ後に当業者に明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明による照明システムの概略図である図２を参照されたい。本発明による照明システムの好ましい実施形態は、ＬＣＤ表示装置で用いられるバックライトモジュール（または発光モジュール）に関する。図２に示されるように、発光モジュール２００は、強度制御信号を発生させる入力装置２１０、二組（２セット）の蛍光灯２７０Ａ及び２７０Ｂを含む発光装置２６０、及び入力装置２１０に電気的に結合され、入力装置２１０から受信した強度制御信号に従って出力電流の振幅及びデューティサイクルを制御する電流制御装置２２０を含む。電流制御装置２２０は、出力電流のデューティサイクルを制御するディジタル制御装置２４０、出力電流の振幅を制御する電流振幅制御回路２３２及び出力電流の振幅を所定値以上に保つクランプ回路２３４を含むアナログ制御装置２３０を含む。クランプ回路２３４は、ダイオードまたは他の回路によって実現されている電圧制限回路でありうる。電流制御装置２２０は、駆動回路２５０Ａ及び２５０Ｂへ電流を出力するために用いられ、次に駆動回路２５０Ａ及び２５０Ｂは、蛍光灯２７０Ａの組（セット）、及び２７０Ｂの組（セット）をそれぞれ交流電力で駆動することができる。その後、蛍光灯２７０Ａの組及び２７０Ｂの組は、保護及びフィードバック回路２８０Ａ及び２８０Ｂを、回路保護機能を実行しかつフィードバック情報を電流制御装置２２０に提供するために用いることができるように、保護及びフィードバック回路２８０Ａ及び２８０Ｂにそれぞれ電気的に結合される。
【００１１】
発光装置へ出力される電流の振幅及びデューティサイクルと本発明による発光装置の輝度との間の関係を示す第１実施形態の概略図である図３を参照されたい。図３に示されるように、横軸は発光装置の輝度を表し、一方縦軸は発光装置へ出力される電流の振幅及びデューティサイクルを表す。本発明によれば、より高輝度を与えるため、発光装置２６０を用いると、発光装置へ出力される電流の振幅は、連続調光制御技術を用いることによって発光装置２６０の輝度を調整するために制御される。一方、発光装置２６０をより低輝度を与えるために用いると、発光装置２６０へ出力される電流の振幅が固定され、一方発光装置２６０へ出力される電流のデューティサイクルは、不連続調光制御技術を用いることによって調整される。例えば、図３に示されるような値Ｂ１より高い輝度が必要とされる時、発光装置２６０へ出力される電流の振幅を制御することによって輝度を調整することができる。すなわち電流のデューティサイクルをＤｍａｘ、すなわち１に固定することができる。図３に示されるような値Ｂ１より低い輝度が必要とされる時、発光装置２６０へ出力される電流の振幅をＡｍｉｎに固定することができ、一方、発光装置へ出力される電流のデューティサイクルを調整して、輝度を調整する。すなわち、電流のデューティサイクルを、ＤｍａｘとＤｍｉｎとの間の値に変化させることができる。図２及び図３を参照されたい。輝度をＢｍからＢｎまで変化させる必要がある時、入力装置２１０は、電流制御装置２２０に送信されるべき強度制御信号を発生させる。ＢｍとＢnのどちらもＢ１より高い時、ディジタル制御装置２４０は、出力電流のデューティサイクルを１に保つことができ、一方、アナログ制御装置２３０の電流制御回路２３２は、Ｂｍに対応するＡｍからＢｎに対応するＡｎまで出力電流の振幅を調整することができる。輝度をＢｎからＢ１よりも低いＢｐまで変化させる必要がある時、入力装置２１０によって発生される強度制御信号は、ディジタル制御装置２４０によって制御される出力電流のデューティサイクルを、輝度Ｂｐに対応して１からＤｐまで調整する。アナログ制御装置２３０のクランプ回路２３４は、出力電流の振幅をＡｍｉｎに固定することができる。輝度をＢｐからＢ１よりも低いＢｑまで調整すべきである時、クランプ回路２３４は、出力電流の振幅をＡｍｉｎに固定することができ、一方、ディジタル制御装置２４０は、出力電流のデューティサイクルを、輝度Ｂｐに対応するＤｐから輝度Ｂｑに対応するＤｑまで調整することができる。輝度をＢｑからＢ１よりも高いＢｎまで変化させるべきである時、入力装置２１０によって発生される強度制御信号は、出力電流のデューティサイクルをＤｑ（輝度Ｂｑに対応する）からＤｍａｘ（すなわち１）まで調整することができ、一方、アナログ制御装置２３０の電流振幅制御回路２３２は、出力電流の振幅をＡｍｉｎからＡｎ(Ｂｎに対応する）まで調整することができる。
【００１２】
この発明によれば、二つの輝度値は、それぞれ最小振幅Ａｍｉｎより高い値から最小振幅Ａｍｉｎまで変化する電流(発光装置へ出力される）の振幅、及び１より低い値から１まで変化する電流（発光装置へ出力される）のデューティサイクルに対応するが、異なることもある。すなわち、発光セクションは、電流の振幅及びデューティサイクルの変化と共に変化しうる発光部を設定してもよい。電流の振幅及びデューティサイクルと、本発明による輝度（発光装置へ出力される）との間の関係を示す第２の実施形態の概略図である図４を参照されたい。図４に示されるように、横軸は、発光装置の輝度を表し、一方縦軸は、発光装置へ出力される電流の振幅及びデューティサイクルを表す。図３及び図４では、輝度がＢ１より高い時、電流のデューティサイクルは、Ｄｍａｘに固定される。しかしながら、図４に示される本発明では、輝度がＢ２より低い時、電流の振幅は、Ａｍｉｎに固定され、かつＢ２はＢ１に等しくない。例えば、輝度をＢｔ（Ｂ１及びＢ２より低い）からＢｒ（Ｂ２とＢ１との間）まで変化させるべきである時、入力装置２１０によって発生される強度制御信号は、電流制御装置２２０に送信され、次にディジタル制御装置２４０は、出力電流のデューティサイクルをＤｔ(輝度Ｂｔに対応する）からＤｒ(輝度Ｂｒに対応する）まで調整することができる。その間に、アナログ制御装置２３０の電流振幅制御回路２３２を、出力電流の振幅をＡｍｉｎからＡｒ（Ｂｒに対応する）まで調整するために用いることができる。輝度がＢｒから、Ｂ２とＢ１との間であるＢｓまで調整すると、入力装置２１０によって発生される強度制御信号を、出力電流のデューティサイクルをＤｒ（輝度Ｂｒに対応する）からＤｓ（輝度Ｂｓに対応する）まで調整するために用いることができる。その間に、アナログ制御装置２３０は、出力電流のデューティサイクルを、Ａｒ（輝度Ｂｒに対応する）からＡｓ（輝度Ｂｓに対応する）まで調整することができる。したがって、輝度がＢ２とＢ１との間で変化すると、ディジタル制御装置２４０及びアナログ制御装置２３０は、輝度に対応する電流のデューティサイクル及び振幅を変化させるために同時に動作する。本発明によれば、輝度の範囲（Ｂ２とＢ１との間）を、ノイズが著しく減じられた状態で発光装置の輝度が十分であるように、実用的な要求に従って変化させることができる。
【００１３】
照明システムの発光装置は、複数組の蛍光灯（複数の蛍光灯のセット）を含む。複数組の蛍光灯が、それぞれ異なる駆動回路によって駆動されかつ制御される時、かつ発光装置が低輝度で動作している時、様々な位相を持つ不連続電流が、異なる組の蛍光灯へ出力され、発光装置によって発生されるノイズをさらに減じることができる。図２を再び参照されたい。バックライトモジュール２００は、駆動回路２５０Ａ及び２５０Ｂによってそれぞれ駆動される二組の蛍光灯２７０Ａ及び２７０Ｂを含む。発光モジュール２００によって与えられる輝度がＢｐ（図３に示される輝度Ｂ１より低い）であると、電流制御装置は、駆動回路２５０Ａ及び２５０Ｂを制御し、振幅がＡｍｉｎの電流を蛍光灯２７０Ａの組及び２７０Ｂの組に送信することができる。電流のデューティサイクルは、Ｄｐ（Ｂｐに対応する）である。蛍光灯２７０Ａの組及び２７０Ｂの組にそれぞれ入力される電流は、１８０度の位相差を持ち、かつＤｐの同じデューティサイクルを持つ不連続電流である。したがって、発光モジュール２００の出力電流の変化を減じることによって、ノイズがより小さくなる。
【００１４】
要約すると、本発明に従って、連続調光制御技術とバースト調光制御技術とを組み合わせる、照明システムで用いられる調光制御方法を開示する。高輝度が与えられると、連続調光制御技術は、発光装置へ出力される電流の振幅を制御することによって輝度を調整するために用いられる。低輝度が与えられると、発光装置へ出力される電流の振幅は、電流のデューティサイクルがバースト調光制御技術によって調整される間に固定される。本発明によれば、より高輝度が、デューティサイクルが１より低い不連続電流の代わりに与えられる時連続電流が出力されて、発光モジュールによって発生されるノイズを減じる。一方、より高輝度が与えられると、電流のデューティサイクルが調整されて、発光モジュールの平均出力電流を増すことができる。さらに、位相差を、ノイズをさらに減じるために、複数組の蛍光灯へそれぞれ入力される電流間に設定することができる。電流の振幅は漏れ電流を抑制するために所定の値より低い値に固定され、かつその結果均一な発光が生じる。しかも、本発明の調光制御方法を、冷陰極管または(発光ユニットとしての）他の発光装置がＬＣＤ装置にある状態で設置されるバックライトモジュールにおいて応用することができる。
【００１５】
当業者は、本発明の教示を保持しつつ装置及び方法の多数の修正ならびに変更を行ってもよいことに容易に気づくであろう。よって、上述の開示は、添付の特許請求の範囲の境界及び範囲によってのみ制限されるものとして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】発光装置へ出力される電流の振幅と先行技術による連続調光制御モードにおける発光装置の輝度との間の関係を示す概略図である。
【図２】本発明による照明システムの概略図である。
【図３】発光装置へ出力される電流の振幅及びデューティサイクルと本発明による発光装置の輝度との間の関係を示す第１実施形態の概略図である。
【図４】電流の振幅及びデューティサイクルと本発明による発光装置の輝度との間の関係を示す第２実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００１７】
２００  発光モジュール
２１０  入力装置
２２０  電流制御装置
２３０  アナログ制御装置
２３２  電流振幅制御回路
２３４  クランプ回路
２４０  ディジタル制御装置
２５０Ａ  駆動回路
２５０Ｂ  駆動回路
２６０  発光装置
２７０Ａ  蛍光灯
２７０Ｂ  蛍光灯
２８０Ａ  保護及びフィードバック回路
２８０Ｂ  保護及びフィードバック回路
【図１】
2005150096.tif 000003
【図２】
2005150096.tif 000004
【図３】
2005150096.tif 000005
【図４】
2005150096.tif 000006