(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプ負荷の輝度を制御するために駆動信号を安定器に提供する方法であり、
固定のフレーム時間長を有する高周波クロック信号を提供するステップＡと、
前記固定のフレーム時間長に等しい間隔を有する低周波クロック信号を提供するステップＢと、
高周波クロック信号に伴ってデジタル変数の値を単調に増加させるステップであり、変数カウンタは、固定のフレーム時間長の間に、初期値から最終値までの値を刻み、デジタル数の値は、変数カウンタをリセットする低周波クロック信号が発生するたびに、各フレーム時間長の最後において、初期値にリセットされる、というステップＣと、
ユーザが輝度設定する装置からの入力信号をサンプリングし、当該サンプルをスケール処理してデジタル入力変数「BRIGHT」を形成するステップであり、「BRIGHT」のデジタル値はスケール処理されて、変数カウンタの範囲の値の一部を表すものとされる、というステップＤと、
変数カウンタの値が「BRIGHT」の値よりも小さい間、変数カウンタの値が増加させられるたびに、ランプ負荷に安定器電力パルスを出力する、というステップＥと、そして、
上記のステップＤとステップＥとを繰り返し実行させるステップＦと、
を有することを特徴とする前記方法。
【請求項２】
変数カウンタの値が予め決められたデジタル値「MIN」よりも小さい場合にステップＥに進む、というステップを更に有すること、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
「BRIGHT」が奇数であると判定された場合、「BRIGHT」のデジタル値を増加させて偶数にする、というステップを更に有すること、
を特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光駆動安定器の分野に関し、そして特に、固体状態蛍光駆動を対象とした駆動制御プロセスの分野に関する。また、ここで教示されるプロセスは、「OFF TIME」駆動および「ON TIME」駆動の制御を機械化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光ランプは、ＬＣＤディスプレイのバックライトに用いられており、その範囲は、ノートパソコン、その他類似の消費者用途と並んで、ＧＰＳナビゲーション補助器具を含めた軍用のものも含まれる。こうした用途に用いられるランプは小型であり、ディスプレイの寸法に応じて、単独で用いられることもあれば、４つ以上のランプの組合せで用いられることもある。こうしたランプの最高輝度範囲は５：１であり、その効率は、家庭用照明やオフィス照明の場合に比べて、多少重要性が高い。
【０００３】
軍用、産業用、そして法執行用の各種用途において、蛍光ランプを用いたＬＣＤディスプレイは、航空機コックピットや、その他先端技術の用途に見られる。そうした用例では、１〜４０個、または、より多くのランプを組合せて使用し、これは、単一の６”×９”ディスプレイに対して１００ワット以上、という強力な高電力密度の用例を表す。こうしたディスプレイに表示される情報は、直射日光の中でも見えなければならず、５００：１を超える調光範囲を有する。そして、動作時の効率も高いものでなければならない。
【０００４】
こうした光アレイの調光方法として、先行技術に見られるものは、一般に、駆動周波数を一定に保ちつつ、ランプへの交流ドライブのデューティサイクルを変化させる。あるいは、１００%のデューティサイクルを維持しつつ、ランプへの電流を変化させる。
デューティサイクルを変化させることで輝度を変化させるやり方では、調光制御の範囲が限定される。調光範囲とは、ランプ駆動周波数またはフレームレートに対する変調周波数の比率である（その場合、駆動パルスの各シーケンスは、予め決められた長さの時間を有するフレームの範囲内で生じる）。一例として、典型的な４０kHzのパルスレート駆動の場合、各パルスは２５usの長さを有する。フレームレートが２００Hzであれば、各フレームは５msの長さを有し、これは、２５usの長さを有する２００パルスに対して充分な時間である。フレームにつき「１」というのが、整数パルスの最も小さい数字であるため、２００：１という調光範囲は理論的に可能である。にもかかわらず、テストの結果によれば、実際には５０：１の数字しか実現できない。これは、１セットにおけるパルスの数がセット当たり４パルス未満になると、ランプのフリッカーが大きくなるからである。加えて、１セットのパルスの数が１パルス／セットから２パルス／セットに増加するのに合わせて、フレーム単位でのランプに入る電力が２倍になる、という事実が見られる。よって、たとえフリッカーの問題が存在しなくても、１フレームごとに提供されるパルスの数が４よりも少ない場合、調整の粒度（granularity）は、最小輝度レベルにおいては不適当なものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、日光の中でも読み取れるディスプレイ内に置かれる小型蛍光ランプと共に使用するためのものであり、最大１０，０００：１の輝度範囲を必要とする、というバックライトディスプレイで用いるための最適調光制御が必要とされている
【課題を解決するための手段】
【０００６】
【発明の効果】
【０００７】
本発明による第１の効果は、不連続やステップの生じない形で、ランプ輝度を広範囲にわたって制御できるようにする、ということである。
固定フレームレートプロセスは高輝度用体制に対して用いられ、可変フレームレートプロセスは低輝度用体制に対して用いられる。可変フレームレートプロセスは、個々のフレーム周期について、変数である「OFF TIME」と固定値である「ON TIME」とを用いる。
【０００８】
ランプ周波数や輝度レベルが低くなるほど、フリッカーは目に見えにくくなる。よって、可変フレームレートプロセスの方が、低変調周波数で低輝度レベルを提供することによって、目の特性には、より密接にマッチする。
図６に示すプロセスでも、調光範囲の一番下での低輝度レベルにおける輝度の離散的変化の影響は軽減または除去されるが、これは、固定フレームレート制御プロセスにも共通の問題である。高解像度でのスムーズな輝度制御は、移行周波数から先の駆動周波数を用いて得られるが、その移行周波数において、制御は固定フレームレートから可変フレームレートに変わる。さらに、それはフレームレートの下限（変数「OFF TIME」によって確立されるもの）にまで下がる。１０００：１を超える輝度範囲が得られている。
【０００９】
１つ目の実施の形態では、蛍光安定器制御プロセスは低輝度プロセスまたはルーチンを有し、当該プロセスまたはルーチンは、各フレームにおいて固定数かつ偶数である駆動パルスと共に可変フレームレートを用い、それによって、最低輝度レベルから最低輝度範囲を経て予め決められた中間輝度レベルに達する輝度範囲にわたってランプ負荷の輝度を制御する。
【００１０】
固定フレームレートを用いた高輝度制御プロセスが用いられるのは、中間輝度レベルから高輝度範囲を経て予め決められた最高輝度レベルに達する輝度範囲にわたって、蛍光ランプ負荷の輝度を制御するためである。
ここで教示するプロセスは、値の制御範囲内を通る入力信号「BRIGHT」に応じて、ランプ負荷輝度を、低輝度制御プロセスから高輝度制御プロセスに移行させる。ここで示す移行プロセスは、「BRIGHT」信号の命令を受けて行われる、低輝度範囲から高輝度範囲へ、または、高輝度範囲から低輝度範囲への変化が連続的なものとなるように（すなわち、移行完了時、認識される程度の大きさのジャンプが輝度に生じないように）、移行点で一致する形のスロープを実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、複数の蛍光ランプ１０〜１３として示される蛍光ランプ負荷（仮想ボックス１８内）を対象にした、典型的な安定器駆動回路（仮想ブロック１６内）を示す概略図である。図に示すように、ランプ１０〜１３の各々の下側は、コンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれを介してトランス１７の２次巻線１５の片側に結合されている。ランプ１０〜１３各々のもう一方の端部は、共通して、誘導器Ｌ１経由で巻線１５のもう一方の側に結合されている。また、コンデンサＣ１が、ランプ１０〜１３に平列となった接続を横切る形で結合されている。誘導子Ｌ１およびコンデンサＣ１は、ランプ負荷との組合せで減衰反応負荷を形成し、当該負荷は、トランス１７からのスイッチモード駆動によって駆動された際に、ランプ負荷への準正弦波駆動を実現する。
【００１２】
トランス１７の１次巻線１４は、一対のスイッチングトランジスタ１９、２０に結合されている。トランジスター１９、２０はMOSFETまたはIGFETのものであり、それぞれのFETが有するゲート端子Ｇは、ランプ電源駆動回路の端子２１、２２にそれぞれ結合されている。端子２３は、１次巻線の中央タップであり、さらに、２８Ｖｄｃ電源などのＤＣ電源に結合されている。
【００１３】
FET１９の放出端子Ｄは１次巻線１４の一方の側に結合されており、FET２０の放出ターミナルＤは１次巻線１４のもう一方の側に結合されている。FET１９、２０のそれぞれの電源Ｓは、アース電位に結合されている。動作時には、一連のパルスが交互に端子２１、２２に入力され、FETのスイッチのオン／オフ状態を交互に切り替える。FETの動作によって、電力は２次巻線１５に結合される。
【００１４】
本発明の制御プロセスによって、仮想ブロック１６内の安定器の駆動パルスが偶数個送り出される。送り出されるパルスは偶数個のペアとなっていて、１つのパルス「GROUP」の最終パルスと、次のパルス「GROUP」の開始パルスとは逆の極性となる。この条件が満たされなければ、その時は、ランプ負荷が同じ極性の２つのパルスで駆動され、ネットＤＣ電圧が１次巻線１４に入力されて飽和が生じる結果となる。
【００１５】
通常、立ち上げ時には、１０以上のパルスが安定器に入力され、初期処理として、ランプ負荷に入力される電圧が高められる。電圧を高めることは、ランプ内の気体を刺激したりイオン化したりするのに必要であり、高められた電圧はランプ負荷が暖まるまで維持しなければならない。
図２は、最大輝度レベルを上回る輝度で動作する場合の固定フレームレート制御プロセスについて、図１からの波形を概略的に示した図である。最大輝度レベル方式のエントリを定める閾値は、設計上の選択事項である。この用例では、一例として、５０％のレベルを採用する。
【００１６】
ゲート駆動信号Ｇは、従来型の擬方形波であり、上側FET１９のゲートＧの端子に入力される。「オンタイム」が生じるのは、時点Ｔ１と時点Ｔ２との間であり、「オフタイム」が生じるのは、時点Ｔ２と時点Ｔ３との間である。図２に示す固定フレームレート制御プロセスでは、「オンタイム」および「オフタイム」は可変である。「ON TIME」と「OFF TIME」との合計がフレーム間隔であり、そのレシプロカルはフレームレートまたは周波数である。固定フレームレートプロセスでは、フレームレートは一定である。
【００１７】
フレームレートを固定して「ON TIME」および「OFF TIME」を変化させることにより、本発明に関する第１のプロセスに基づいた形での、ランプ負荷の制御および調光（dimming）が可能となる。波形Ｄは、FET１９の放出２６での電圧波形を表す。Ｇにおける波形が高くなってFET１９を「ON」にすると、波形Ｄはアースまたは０ボルトに切り替えられる。ゲート電圧がアースにまで進んでFET１９を「OFF」にするか、あるいは、FET２０が駆動されて「ON」になると、波形は中央タップ電圧の２倍の５６ボルトにまで上がる。波形Ｃ１は、ランプ１０〜１３に入力された際の、フィルタ（すなわちＬ１、Ｃ１）の出力電圧を示す。示されているのは正弦波であり、ランプ駆動周波数において、同じ「ON TIME」および「OFF TIME」を備える。
【００１８】
図３（ａ）、３（ｂ）は、低輝度レベル（通常、最大輝度レベルの５０％未満）での動作を対象とした、可変フレームレート制御プロセスの場合の波形を概略的に示している。「ON TIME」は一定の状態に保たれるが、「OFF TIME」は可変フレームレートプロセスにおいて変化させられる。図に示す通り、図３（ａ）の「OFF TIME １ａ」は、図３（ｂ）の「OFF TIME ２ａ」よりも明らかに短い。「ON TIME」の間に送り届けられるパルスの数は固定であり、図３（ａ）、３（ｂ）に表れるパルスの数は同数である。輝度を下げるには、「OFF TIME １ａ」を、図３（ｂ）に示す値「OFF TIME ２ａ」にまで長くする。図２の場合と同様に、フレーム時間は「ON TIME」と「OFF TIME」との合計であり、フレームレートはフレーム時間のレシプロカルである。フレーム１は、その長さにおいてフレーム２ａよりも短く、これが、フレームレートが可変であることを示す。図３（ａ）、３（ｂ）の各々に見られる３つの波形Ｇ、Ｄ、そしてＣ１の起源は、図２に示す波形Ｇ、Ｄ、そしてＣ１の起源と同じである。
【００１９】
（立ち上げ、および初期化）
本発明の好適な実施の形態が用いるのは、高輝度範囲の制御のための固定フレームレートプロセス（図４、５に示すもの）、そして、低輝度範囲の制御のための可変フレームレートプロセス（図４、６に示すもの）である。制御プロセスが「低」から「高」、または、「高」から「低」へ移行する際の輝度レベルは、設計定数である「BRIGHTXOVER」によって制御され、変数「BRIGHT（輝度）」の変化の方向に応じて、「固定フレームレート」から「可変フレームレート」、または、「可変フレームレート」から「固定フレームレート」へと切り替わる。
【００２０】
これを開示する目的で、定数「BRIGHTXOVER」については、設計上の選択事項として、変数「BRIGHT」の最大限の５０％に設定されていると仮定する。図４、５、６が示すのは、本発明のステップの達成のためにマイクロプロセッサ（例えば、図１に示すマイクロプロセッサ３０）によって実行されるプロセスに含まれるステップを示すフローチャートである。
【００２１】
プロセス間の連続的な移行を伴う入力変数「BRIGHT」信号の変化に応じた形での、一体化された低輝度範囲制御プロセスおよび高輝度範囲制御プロセスに対する一体化プロセスについて、ここから、図４、５、６に示す実施の形態と関連付けて説明していく。
図４に示すプロセスは、開始円５０から始まり、これに続くブロック５１のステップでは、２つの定数ｋ１、ｋ２が演算される。値ｋ１と値ｋ２とを用いた演算に必要な方程式および派生値（derivation）については、本文のさらに後の部分で述べる。定数「GROUP」、「BRIGHTXOVER」そして「MIN」は、予め決められた設計上の選択事項であって、リードオンリーメモリ、ソフトウェアまたはハードウェアのエントリによって初期化される。
【００２２】
プロセスはブロック５２へ進む。このブロックが示すのは、「低周波クロックでの「BRIGHT」変数を設定する」ステップである。必要な輝度の値は、マイクロプロセッサ３０に入る電圧によって指定されることになっているが、当該電圧は、ポット（ポテンショメータ）（図１ではポット５３）、または、図１に示すような信号線（またはバス）２９上のデジタル値から発生するものである。受け取られる電圧の値またはデジタル値は、変数であって、変数「BRIGHT」として示される。
【００２３】
また、ブロック５２が示すステップでは、変数「BRIGHT」の値をサンプリングし、それをラッチ又は記憶レジスタに挿入する処理が行われ、その後、パス５６を通って決定ブロック５８に進む。決定ブロック５８では、「「BRIGHT」の値は奇数か？」という判定が行われる。変数「BRIGHT」の値が奇数であれば、プログラムは、「YES」の分岐を通って、「変数「BRIGHT」に１を加える」ブロック６０に進む。当該ブロックは、変数「BRIGHT」のデジタル値を強制的に偶数にするものである。パス６２はパス６４に通じ、さらに、ブロック６６の「「OFF TIME」算出」サブプロセスに通じる。算出結果が有効であれば、その「OFF TIME」の値はレジスタ６７に保存される。
【００２４】
「「BRIGHT」の値は奇数か」決定ブロック５８において、「BRIGHT」の値が偶数であると判定された場合、プロセスは、「NO」パス６４を通ってブロック６６の「「OFF TIME」算出」サブプロセスに抜ける。
ブロック６７における変数「OFF TIME」は、可変フレームレートプロセスで用いられるものであり、プロセスの待機時間（「GROUP」分の数のパルスがランプ負荷に送られてから新しいフレームが始まるまでの時間）の基準を提供する。変数「OFF TIME」およびその派生値を算出するための計算式については、本明細書のさらに後の部分で示す。ブロック６６における「OFF TIME」の算出が終わると、プロセスは、パス６８を通って決定ブロック７０に進む。当該ブロックは、「「BRIGHT」＞BRIGHTXOVERか？」ブロック、とでも呼ぶべきものである。ここで思い出すべきは、これ以前に「BRIGHTXOVER」の値が初期定数として決定済みだ、ということである。
【００２５】
変数「BRIGHT」は、設計上の選択事項である設計範囲を有している。「BRIGHTXOVER」の値は、「BRIGHT」の値のうち、特に、システムの移行（輝度範囲の上限における固定フレームレート調整プロセスから低輝度範囲での調整のための可変フレームレートプロセウへの移行、あるいは、その逆方向の移行）が生じるところの値である。
「BRIGHT」の値が「BRIGHTXOVER」よりも大きい場合、プロセスはパス７４を通って、高輝度範囲を対象とした固定フレームレートプロセス（図５に示すもの）に進む。「BRIGHT」の値が「BRIGHTXOVER」の値以下の場合、プロセスはパス７２を通って、図６に示す可変フレームレートプロセスに進む。
【００２６】
（固定フレームレート調整（図５））
図５は、「BRIGHT」の値が「BRIGHTXOVER」の値を上回った場合のランプ輝度制御のための固定フレームレートプロセスを示す。
図４におけるパス７４は、図５のパス７４につながっており、さらには、「高周波クロックでの「COUNT−F」に１を加算」ブロック９０につながっている。「COUNT−F」ブロック７８は、変数「COUNT−F」のデジタル値を格納したレジスタを表す。
【００２７】
図４から図５のプロセスを通しての各々のパスまたはプログラムサイクルで、レジスタ７８内の変数「COUNT−F」は、「高周波クロック」ブロック８０がパス８３経由で「高周波クロックでの「COUNT−F」に１を加算」ブロック９０にクロック信号を渡すのに合わせて、１カウントずつ単調に（一方方向に）増加させられる。変数「COUNT−F」は、フレームの開始からの過去の増分を全て合計した値を示す。「COUNT−F」用レジスタ７８は、各パスで１が加算されるレジスタ、または、カウンタとすることができる。
【００２８】
その後、プロセスは、パス９１を通ってブロック９２に進む。当該ブロック９２は、「低周波クロックでの「COUNT−F」をリセット」ブロックと呼ぶべきものである。ブロック９２は「低周波クロック」を、パス８６経由で「低周波クロック」ブロック８４から受け取る。ブロック９２の機能は、現在のフレームの終端と次フレームの開始とを合図する低周波クロックパルス信号が到着するたびに、変数「COUNT−F」の値をゼロにリセットする、というものである。信号線８６上の低周波クロックは一般に、６０Hzから２４０Hzという低周波（“ＬＦ”）クロックレートのパルスである。
【００２９】
低周波クロック信号が存在しない場合、プロセスはパス９４を通って、「COUNT−F＜MIN？」決定ブロック９６に進む。ここで思い出すべきは、変数「ＭＩＮ」が予め決められた定数であり、製造の過程で、または、立ち上げ時初期化プロセス（図４のブロック５１）において設定されている、ということである。「ＭＩＮ」が表すのは、固定フレームプロセスにおいて１フレームで出力されることが許されたパルスの数の最小値（例えば、「４」）である。経験的テストが示すところでは、信頼できる形での動作のためには、最小限の数のパルス（例えば、４パルス）を各フレームにおいて供給しなければならず、そうすることでランプのフリッカーを防止できる。
【００３０】
決定ブロック９６の決定が「YES」である場合、プロセスはパス１０２を通って「安定器へパルス出力＆その後ループバック」ブロック１０６へ抜ける。当該ブロックからは、信号パス１１２を介して図４に通じ、再びブロック５２、５８、６６、７０、９０を通るが、ブロック９０では「COUNT−F」は再び１を加えられ、その後、ブロック９２を通ってから、再び、決定ブロック９６で「COUNT−F＜MIN？」の検査を行う。ブロック１０６を通るたびに、パス１０７を介してブロック１１６にパルスが出力される。当該ブロック１１６は、「選択出力を伴うフリップフロップ」ブロックと呼ぶべきものであり、選択的にパス１１８またはパス１２０を介し、それぞれに対応する、安定器ドライブFETS（図１）のゲート２１、２２にパルスを送る。
【００３１】
「COUNT−F」の値が増加していくうちに、プロセスが行う「COUNT−F＜MIN？」決定ブロック９６におけるテストの判定結果は最終的に、「「COUNT−F」は「MIN」を下回らない」となる。その時点で、プロセスは「NO」パス９８を通って「COUNT−F＜BRIGHT？」決定ボックス１００に進む。判定結果が「YES」であれば、加算後のパルスが必要であるという合図が示され、プロセスはパス１０８を通って「安定器へパルス出力＆その後ループバック」ブロック１０６に進む。その後、ブロック１０６からは、パス１０７を介してブロック１１６（「選択出力を伴うフリップフロップ」ブロック）にパルスが出力される。すると、上で述べたのと同様に、ブロック１１６は、選択的にパス１１８またはパス１２０を介し、それぞれに対応する安定器ドライブFETS（図１）のゲート２１、２２にパルスを送る。
【００３２】
ブロック１０６は、また、信号パス１１２を介して図４にパルスを出力し、これが「低周波クロックでの変数「BRIGHT」設定」ブロック５２に伝わることで、新たなプログラムサイクル（またはフレーム）が開始される。
プロセスは、さらにサイクルを続けて図４に戻り、それから図５に返ってブロック９０で変数「COUNT−F」を増加させる。変数「COUNT−F」の値が変数「BRIGHT」の値以上になると、プロセスはパス９８に従って「COUNT−F＜BRIGHT？」決定ブロック１００に進み、「NO」の結果が得られると、プロセスはパス１１０に沿って図４に進む。このパスに従って進んでいる際は、出力パルスは生成されない。
【００３３】
ブロック１００の最初の「NO」決定によって、「OFF TIME」インターバル（図２におけるＴ２からＴ３までの期間）が開始される。当該パスに従ってブロック１００に戻り、そこで「NO」判定が出るたびに、プログラムは、決定ブロック１００からパス１１０、さらにパス１１２を通って、その後ブロック５２（図４）に戻るが、その際、「選択出力を伴うフリップフロップ」ブロック１１６にパルスを送ることはない。
【００３４】
フレーム周期の終わり（図３における時点Ｔ３）では、「低周波クロック」ブロック８４（図５に示すもの）から「低周波での変数「COUNT−F」リセット」ブロック９２にパルスが送られ、当該ブロックは、パス９３を介してのリセットパルスで応え、次のフレーム周期を開始するために変数「COUNT−F」の値をゼロにリセットする。
（可変フレームレートプロセス（図６））
再び図４を参照する。プロセスが「BRIGHT＞BRIGHTXOVER？」決定ブロック７０に進んで、その応答が「NO」と決定された場合、プロセスは、低輝度範囲にある輝度レベルが指定されたと判断し、図６における「START」エントリ円１２４にジャンプする。
【００３５】
可変フレームレートプロセスは、各フレームにおいて、偶数かつ個定数のパルスを使用する。その個定数とは、「GROUP」と呼ばれる、予め決められた定数であり、その値は設計上の選択事項である（例えば、「４」など）。ここでのプロセスは、図３（ａ）および図３（ｂ）によって示されるように、各フレームについて４つのパルスを出力する。
再び図６を参照する。「START」円１２４に入った後、プロセスはパス１２６を通って「COUNT−Vに１を加算」ブロック１２８に進み、当該ブロックでは、パス１２７を介して図５からつながる「高周波クロック」発生器８０から来るクロックに応じて、「COUNT−V」レジスタ１２１に格納された変数「COUNT−V」の値を、パス１２２経由で、１カウントだけ増加させる。
【００３６】
プロセスは次に、パス１２９を通って決定ブロック１３０に進み、ここで「COUNT−V＞OFF TIME？」という検査を行う。変数「COUNT−V」の値が変数「OFF TIME」の値よりも小さい場合、プロセスは「NO」パス１３２を通って、決定ブロック１３８に進んで、ここで「COUNT−V＜GROUP？」という検査を行う。
【００３７】
一方、ブロック１２１において、変数「COUNT−V」の値が変数「OFF TIME」の値以上であれば、プロセスは決定ブロック１３０から「YES」パス１３３を通って「COUNT−Vをリセット」ブロック１３４に進む。変数「COUNT−V」の値は当該ブロックでゼロに設定され、次のフレームまたはプログラムサイクルの開始に備える。変数「COUNT−V」がリセットされた後、プロセスはパス１３５を通って、ブロック１３４から「COUNT−V＜GROUP？」決定ブロック１３８に進む。
【００３８】
「COUNT−V＜GROUP？」決定ブロック１３８の目的は、予め決められた数のパルスが、新しいフレームの開始のたびにフリップフロップ１１６を介して安定器１６に送られること、を保証することである。GROUPの値が「４」に設定されている場合、プロセスは、決定ブロック１３８を４回通過し、「YES」パス１４０を通って、「安定器へパルス出力＆その後ループバック」ブロック１４２へ進む。決定ブロック１３８を５回目に通る際、変数「COUNT−V」の値は「GROUP」の値に等しくなっており、プロセスは「NO」パス５６を通って決定ブロック１３８を抜け、「低周波クロックでの変数「BRIGHT」を設定」ブロック５２（図４）に戻る。そして、次のフレームサイクルを開始し、パルスの出力を避けて、図３（ａ）、３（ｂ）でそれぞれ参照番号１ａ、２ａによって表された「OFF TIME」を開始させる。ここで再び図６を参照する。プロセスが「安定器にパルス出力＆ループバック」ブロック１４２を通過するたびに、ブロック１４２は、信号パス１４４経由でパルスを出力し、さらに、パス５６経由で「低周波クロックでの変数「BRIGHT」を設定」ブロック５２（図４）にパルスを出力して次のフレームサイクルを開始させる。
【００３９】
「YES」パス１４０の通過のうち最初の４回では、「安定器にパルス出力＆ループバック」ブロック１４２から、パス１４４を介して、「選択出力を伴うフリップフロップ」ブロック１１６にパルスが出力され、当該ブロック１１６は、信号線１１８、１２０を介してゲート２１、２２（図１）に、選択的にパルスをトグル出力する。
低輝度用体制にある間、プログラムはパス５６経由でブロック５２に戻るとともに、決定ブロック５８、６６を通過して決定ブロック７０に進む。そこで、変数「BRIGHT」の値が変わっていなければ、プロセスは「NO」パス７２から抜けて、図６の「START」円１２４に戻る。決定ブロック１３８で、変数「COUNT−V」が「GROUP」を上回った後、プロセスは、求められた回数だけ「NO」パス５６から決定ブロック１３８を抜けるが、変数「COUNT−V」が「OFF TIME」を上回り、「「COUNT−Vをリセット」ブロック１３４がレジスタ１２１内の変数「COUNT−V」の値をゼロにリセットするまで、「選択出力を伴うフリップフロップ」ブロック１１６がパルスを生成することはない。
【００４０】
理解できるとおり、わずかな修正を加えるだけで、固定フレームレートプロセスと可変フレームレートプロセスとを別々に用いることができる。図４、５、６に示すプロセスは、高輝度範囲を対象とする固定フレームレートプロセスと低輝度範囲を対象とする可変フレームレートプロセスとを結合しており、結合されたプロセスは、「BRIGHTXOVER」移行ポイントにおいて、第１のプロセスから第２のプロセスへ連続的に移行する。低輝度範囲において、輝度が低いレベルから高いレベルへと高まっていくと、可変フレームレート周波数は大きくなり、周波数が１kHzを超えた時点で、一般に、移行が実行される用意は整う。
【００４１】
以下の説明では、プロセスの初期化のために必要ないくつかの定数が、どのように発展していくか、そして、その発展のプロセスの中でどのような想定が用いられるか、を示す。
高輝度範囲制御に関しては、平均の光出力に対して変数「AVGLIGHT」が割り当てられる。平均の光出力は、デューティ比の関数であって、下記の計算式（１ａ）に従って変化する：
AVGLIGHT ＝ BRIGHT/PERIOD    （式１ａ）
ここにおいて、「BRIGHT」は輝度のユーザ設定値であり、設計上の選択事項である。上で説明したように、変数「BRIGHT」は、光出力の調節のためにユーザによって調節される。変数「PERIOD」は、固定フレームレートモードにおけるフレームに関する合計時間である。
【００４２】
出力パルスレートはプログラムサイクルレート（CLOCKFREQUENCY）と等しく、高周波クロック８０から出される。１フレーム周期におけるパルス最大数は変数「MAXCOUNT」に等しいため、以下の式が成り立つ。
【式１】
【００４３】
0004359509.tif 000002
【００４４】
平均の光出力「AVGLIGHT」は変数「BRIGHT」に比例する。「ON TIME」は「BRIGHT」に比例することになり、結果、以下の式が成り立つ。
【式２】
【００４５】
0004359509.tif 000003
【００４６】
低輝度範囲では、可変フレームレート制御プロセスを使用する。このプロセスは、「OFF TIME」を変化させ、「ON TIME」と名づけられた定数を用いる。この「ON TIME」に割り当てられる値は、予め決められた数の駆動パルスを送出するのに必要な時間をさすものである。予め決められたパルスの数とは、「GROUP」と呼ばれる定数である。
【式３】
【００４７】
0004359509.tif 000004
【００４８】
変数「GROUP」を語「ON TIME」に置き換えると、以下の式４となる。
【式４】
【００４９】
0004359509.tif 000005
【００５０】
固定フレームレートプロセスと可変フレームレートプロセスとの関係については、変数「BRIGHT」の増加によってデューティレシオが増加させられ、それぞれの連続的な移行を伴う、という形で固定しておく必要がある。しかし、変数「OFF TIME」の増加はデューティレシオを小さくする。対応関係を確立するために、式４における変数「OFF TIME」は、以下に示すように、式５では変数「BRIGHT」の関数とする。
【式５】
【００５１】
0004359509.tif 000006
【００５２】
式４に式５を代入すると、以下のようになる。
【式６】
【００５３】
0004359509.tif 000007
【００５４】
式２の固定フレームレートプロセスの「AVGLIGHT」に関する移行ポイントは、クロスオーバー「BRIGHTXOVER」での変数「BRIGHT」の値を指定することで、強制的に式６の可変フレームレートプロセスの「AVGLIGHT」と等しくさせられる。式２および式６の両方で、「BRIGHTXOVER」の特定の値を「BRIGHT」に置き換えて、２つの式各々の右半分をお互いと等しく設定することで、以下の式７が得られる。
【式７】
【００５５】
0004359509.tif 000008
【００５６】
変数「BRIGHT」に対する感度を両プロセスで一致させるために、「BRIGHTXOVER」に等しい「BRIGHT」の値において、両側の偏導関数が以下のように取り出される。
【式８】
【００５７】
0004359509.tif 000009
【式９】
【００５８】
0004359509.tif 000010
【００５９】
式７および式９については、Texas Instrumentから出ているDRIVE5プログラムを用いることで、値：ｋ１，ｋ２について解かれており、その結果、以下の関係式が得られる。
【式１０】
【００６０】
0004359509.tif 000011
【式１１】
【００６１】
0004359509.tif 000012
【式１２】
【００６２】
0004359509.tif 000013
【式１３】
【００６３】
0004359509.tif 000014
【００６４】
ここで、変数「OFETIME」を変数「BRIGHT」に関係づけるために、定数ｋ１およびｋ２を解くと、以下のようになる。
【式１４】
【００６５】
0004359509.tif 000015
【式１５】
【００６６】
0004359509.tif 000016
【００６７】
「GROUP」、「MAXCOUNT」、そして「BRIGHTXOVER」については、設計定数が選択されており、ｋ１およびｋ２の値は、図４の初期化プロセスでの使用のために算出される。
図７は、図４および図５から生成したもので、固定フレームレート方法における駆動信号提供のステップを示す。当該ステップは、蛍光ランプ負荷の輝度制御を目的として、安定器に信号を提供するものである。当該固定フレームレート方法は以下のステップを有する。
【００６８】
・ステップＡ.
高周波クロック信号を提供するステップであり、例えば、図５のブロック８０によって提供されるクロック信号のようなものを提供する。
・ステップＢ
デジタル変数「COUNT−F」の値を単調に増加させるステップであり、ブロック９０が信号線１２７で入ってくる高周波クロック信号に応じて実行するのと同様のステップである。なお、変数「COUNT−F」のデジタル値は、長さ固定のフレーム間隔に間に、初期値から所定の最終値までの値を刻む。デジタル数「COUNT−F」の値は、ブロック９２に見られるように、ライン８６から入る「低周波クロック」に応じて、各フレーム間隔の終わりで初期値にリセットされる。
【００６９】
・ステップＣ
「BRIGHT」などの入力信号をサンプリングし、そのサンプルをスケール処理することでデジタル入力変数「BRIGHT」を形成するステップ。本ステップはブロック５２によって表されており、「START」円５０の後で、しかも決定ブロック１００でのテストの前に実行される。「BRIGHT」のデジタル値は、変数「COUNT−F」の値の範囲の一部を表すようにスケール処理され、図５に示す「COUNT−F」用レジスタ７８に格納される。
【００７０】
・ステップＤ
「COUNT−F」の値が、その初期値（例えば、ゼロ）から変数「BRIGHT」の値に等しい値にまで単調に増加していく間、プロセスがブロック１０６のステップを用いて、ランプ負荷に安定器電力パルスを出力する、というもの。このパルス出力は、「COUNT」変数の値が増加させられるたびに行われ、ブロック１００から信号パス１０８を通って「YES」の決定結果が送られる、という結果を生じさせる。
【００７１】
ステップＢにおける「高周波クロックでのCOUNT−Fに１を加算」ブロック９０の終わり、そして、ステップＣの開始前の段階で、本方法は決定ブロック９６に入って「COUNT−F＜MIN？」のテストを行い、変数「COUNT−F」の値が予め決められたデジタル値「MIN」よりも小さいかどうか判定する。決定ブロック９６は、それにより、決定ブロック１００に関わらず、各フレームの間に最小限の数のパルスがランプに送り出されること、を保証する。従って、たとえ「BRIGHT」の値がゼロであっても、最小値「MIN」の数の駆動パルスが、開始されたフレームごとに、信号パス１０２およびブロック１０６経由で出力されることになる。最小限レベルの駆動によって、ランプは暖まったレディ状態に維持される。
【００７２】
・ステップＥ
動作が中断されるまで、ステップＣおよびステップＤを繰り返すステップ。「COUNT−F」の値が「BRIGHT」の値に達して、これに等しくなると、決定ブロック１００は、「NO」信号線１１０を介してプロセスを導き、信号パス１１２経由でブロック５２に戻るようにする。そして、この処理は、必要とされる回数だけ実行されるが、これに伴って安定器にパルスが出力されることはない。変数「COUNT−F」がブロック９２に通じる信号線８６から入ってくる低周波クロックによってリセットされるまで、パス１１２を通る。
【００７３】
ステップＢの間、または、それ以前、本方法は決定ブロック５８に入ってテストを行い、「「BRIGHT」は奇数か？」を確認する。このテストの目的は、必要であれば「BRIGHT」の値を増加させて偶数にし、それによって、ブロック１１６に指示されるパルス数も偶数にすることである。そうすれば、安定器のトランスコアが飽和限界に進むことはない、ということが保証される。
【００７４】
図８は、図４および図６から生成したもので、安定器に駆動信号を提供することで蛍光ランプ負荷の輝度を制御する、という可変フレームレート方法におけるステップを示す。図８の方法は以下のステップを有する。
ステップＡ
図５に示したような信号源から信号線１２７を介してカウンタまたはレジスタ１２８に高周波クロック信号を提供するステップ。図８のブロック５１を参照する。ここでは、デジタル定数「GROUP」の値を確立する。当該定数は安定器電力パルスの固定数（長さ可変の連続したフレーム間隔を有するフレームの各々においてランプ負荷に送り出されることになるパルスの数）を表す。
【００７５】
ステップＢ
ブロック１２８が示すステップであり、信号線１２７で高周波クロック信号が届くのに応じてデジタル数「COUNT−V」の値を単調増加させるステップである。「COUNT−V」の値は、初期値（例えば、「０」）から、長さ可変のフレーム間隔の各々における可変最終値までの数を刻む。
【００７６】
ステップＣ
ブロック５２が示すステップであり、入力信号をサンプリングし、そのサンプルをスケール処理することでデジタル入力変数「BRIGHT」を形成する。信号がポットからである場合は、アナログ／デジタル変換器を用いてレジスタまたはラッチレジスタ内にデジタル値「BRIGHT」を生成する。「BRIGHT」の値は必要に応じてスケール処理される。また、ブロック６６が示すのは、スケール処理後の「BRIGHT」の値を用いて変数「OFF TIME」の値を算出するステップであり、変数「OFF TIME」は、予め決められた「GROUP」分の数のパルスがランプ負荷に送出された後、新たなフレームの開始までプロセスが待機する時間の程度を示す。「OFF TIME」算出のための式は既に示した。
【００７７】
ステップＤ
ブロック１２８に示すように「COUNT−V」の値を増加させ、ブロック１３０に示すように「COUNT−V」の値が変数「OFF TIME」のデジタル値を超えているかどうか判定し、超えていれば、ブロック１３４に示すように「COUNT−V」の値を初期値にリセットする。そして、パス１３２を介して決定ブロック１３８に進む。
【００７８】
ステップＥ
ブロック１３８では、「COUNT−V」が「GROUP」以下かどうかを確認するテストを行い、以下であれば、ステップＦに進む。このテストにおいて「COUNT−V」が「GROUP」よりも大きければ、プロセスは「NO」パス５６を通ってブロック５２に戻り、出力パルスが送出されることはない。プロセスはその後、必要に応じ、ブロック５２からブロック６６、１２８、１３０を通ってブロック１３８に戻る、という形でループを継続し、それは、「COUNT−V」は「GROUP」よりも大きい、とブロック１３０が判定するまで続く。そして、この判定の時点で、現在のフレームは終わり、次フレームの開始の用意ができる。ステップＣ、Ｄ、Ｅは、プロセスにおいて繰り返される。
【００７９】
ステップＦ
「COUNT−V」の値は「GROUP」よりも小さいと決定ブロック１３８が判定すると、ステップＦは実行される。プロセスは、それに続いて、「YES」パス１４０を用いて安定器パルスを出力するが、図７の固定フレームレートプロセスに関連して上述したように、ブロック１４２、１１６を用いる。
【００８０】
当業者であれば分かるように、以上の好ましい実施の形態に対しては、本発明の範囲や思想から逸脱しない形で、各種の改変および修正を構成することが可能である。よって、本発明の実施は、添付の特許請求の範囲におさまるのであれば、本文書で特に説明したのとは別の形で行ってもよい、と理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】半共振蛍光安定器に関する従来型のトポロジーを示す概略回路図である。
【図２】高輝度制御範囲における動作に関して固定フレームレートと可変デューティサイクルとを示す波形図である。
【図３】定数「GROUP」のパルスカウントを有する可変フレームレートと共に動作するシステムに典型的な２組の波形を示す図である。
【図４】高輝度、固定フレームレート制御プロセスと低輝度、可変フレームレート制御プロセスとについて、「START」ポイントを示すフローチャートである。
【図５】固定フレームレート、高輝度制御範囲の場合の各フレームにおけるパルス数を制御する処理を示すフローチャートである。
【図６】可変フレームレートプロセスの場合の各フレームにおけるパルス数を制御する処理を示すフローチャートである。
【図７】図４および図５から単純化した固定フレームレート制御プロセスに関するフローチャートである。
【図８】図４および図６から単純化した可変フレームレート制御プロセスに関するフローチャートである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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