專利名稱：場致發(fā)射型光源的驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種場致發(fā)射型光源的驅動裝置，該場致發(fā)射型光源通過從電子發(fā)射源場致發(fā)射的電子使熒光體受激發(fā)光。
背景技術：
近年來，相對于被稱為白熾燈泡及熒光燈的現(xiàn)有的光源，正在開發(fā)場致發(fā)射型的光源。這種光源是在真空容器內對具有電子發(fā)射源的陰極電極施加正的電壓，從而使電子受激發(fā)射，并使發(fā)射的電子沖撞陽極電極上的熒光體，從而發(fā)出熒光，通過適當控制在陰極電極和陽極電極之間設置的門極電極的電壓，可以降低消耗功率，同時獲得高亮度的發(fā)光。
為了驅動這種場致發(fā)射型光源，需要由轉換電源等得到的高壓直流電壓，例如，在專利文獻1中，公開了如下的技術使用利用了雜散靜電容量的諧振電路，該諧振電路具有對被轉換的輸入電壓進行升壓的升壓變壓器，通過使該諧振電路的諧振條件與轉換信號的 0N/0FF定時匹配，排除由電源電路的構成部件造成的損失而提高電壓轉換效率，同時可以實現(xiàn)整體電路結構的簡單化、小型化及低成本化。
專利文獻日本特開2009-238414號公報

發(fā)明內容
但是，在場致發(fā)射型光源中，不可避免地存在電子發(fā)射源及熒光體的特性的波動、 電極間距離的制造的波動、因老化等導致的光源的特性的波動，即使對多個光源以相同的功率進行驅動，也存在對每個光源進行最佳驅動的條件不同的問題。
因此，在使用多個場致發(fā)射型光源用于照明等，希望以相同功率獲得均勻的發(fā)光的情況下，當前只能為每個光源準備驅動裝置，這樣會由于電路部件的增多而導致驅動裝置整體的大型化、成本上升。
本發(fā)明鑒于上述問題，提出了一種場致發(fā)射型光源的驅動裝置，其可以由1個驅動裝置以恒定功率驅動多個場致發(fā)射型光源，并可以避免由于電路部件增大而造成的裝置的大型化及成本上升。
為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的場致發(fā)射型光源的驅動裝置，其以由規(guī)定個數(shù)的光源構成的代表光源為基準，對多個場致發(fā)射型光源進行驅動，其特征在于，具有第1 控制部，其控制用于生成與所述代表光源相適應的代表門極電壓的穩(wěn)定化電壓，并以所述代表門極電壓對所述代表光源進行驅動控制；以及第2控制部，其以對施加所述代表門極電壓的穩(wěn)定化電壓進行分壓而得到的門極電壓，對所述代表光源以外的其它的光源進行驅動，并且控制所述穩(wěn)定化電壓的分壓比而進行驅動控制，以成為與所述代表光源相同的功率。
另外，根據本發(fā)明的場致發(fā)射型光源的驅動裝置，是對多個場致發(fā)射型光源進行驅動的場致發(fā)射型光源的驅動裝置，其特征在于，具有第3控制部，其控制用于生成與所述多個場致發(fā)射型光源全體相適應的門極電壓的穩(wěn)定化電壓；以及第4控制部，其以對所述穩(wěn)定化電壓進行分壓而得到的門極電壓，分別驅動所述多個場致發(fā)射型光源，并且，控制所述穩(wěn)定化電壓的分壓比而進行驅動控制，以使得所有的光源成為相同的功率。
發(fā)明的效果 根據本發(fā)明，可以由1個驅動裝置以恒定功率驅動多個場致發(fā)射型光源，并可以避免由于電路部件增大而造成的裝置的大型化及成本上升。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的光源驅動裝置的電路模塊圖。
圖2同上，是表示門極電壓和光源電流之間的關系的特性圖。
圖3同上，是表示功率控制電路的基本構成圖。
圖4同上，是表示、率控制電路中的各部分的電壓及電流的說明圖。
圖5同上，是表示光源功率和光源電壓之間關系的說明圖。
圖6是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的光源驅動裝置的電路模塊圖。
圖7同上，是表示高壓控制電路的構成圖。圖。圖8同上，是表示向高壓控制電路輸入的電壓和各部分的電壓之間關系的說明
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
首先，對本發(fā)明的第1實施方式進行說明。如圖1所示，第1實施方式中的光源驅動裝置1，將成為多個的η個(η為大于或等于2的自然數(shù))場致發(fā)射型光源L1、L2、…、Ln 作為驅動對象，以高壓穩(wěn)定電路10和功率控制電路20作為主要部件而構成，其中，該高壓穩(wěn)定電路10由輸入電壓VGin生成直流高電壓并供給穩(wěn)定化后的電壓，該直流高電壓用于生成向各場致發(fā)射型光源施加的門極電壓，該功率控制電路20控制多個場致發(fā)射型光源 L1、L2、…、Ln的門極電壓，并以恒定功率驅動各場致發(fā)射型光源。
場致發(fā)射型光源(以下簡稱為“光源”)L1、L2、…、Ln是公知的冷陰極場致發(fā)射型發(fā)光裝置，其通過在真空中使從電子發(fā)射源場致發(fā)射的電子，以高速與熒光體碰撞，從而使熒光體受激發(fā)光。本光源驅動裝置1以3極構造的光源作為驅動對象，該3極構造為，在真空容器的內部以一定間隔配置具有電子發(fā)射源的陰極電極和具有熒光體的陽極電極，并在陰極電極和陽極電極之間配置門極電極。
這些光源Li、L2、…、Ln，是使電子發(fā)射源及熒光體的特性波動、電極間距離的制造波動、由老化等引起的光源的特性的波動處于一定范圍內而選定的。光源驅動裝置1將這些光源L1、L2、…、Ln中的任意的光源作為代表光源，以與該代表光源的特性相對應的門極電壓進行驅動，并且，與以代表光源為基準的特性波動量對應，控制其它的光源的門極電壓。
以下，對選定多個光源Li、L2、…、Ln中的1個光源作為代表光源，代表光源為光源Ll的情況進行說明。這時，某個恒定的陽極電壓Va下的光源Ll的光源電流(陰極電流)和門極電壓之間的關系，如圖2中粗線所示的曲線所示。與之相對，光源L2、…、Ln由于特性的波動，即使是相同的陽極電壓，光源電流和門極電壓之間的關系也存在如圖2中
4的虛線所圍區(qū)域內的波動，如果以與代表光源Ll相同的門極電壓對光源L2、…、Ln進行驅動，則光源功率會波動。
因此，在對作為代表光源的光源Ll以成為恒定功率的門極電壓Vg進行驅動，光源電流為恒定的電流值讓時，通過在作為波動幅度AVg的幅度內控制其它的光源L2、…、 Ln的門極電壓，從而可以對光源L2、…、Ln,以與代表光源Ll相同的光源電流讓進行驅動。這樣，相對于光源特性的波動、進而陽極電壓的變動，均可以以恒定功率驅動所有的光源 L1、L2、...、Ln。
此外，在圖2中，為了方便，將作為代表光源的光源Ll的特性，表示在由光源 L2、…、Ln形成的波動幅度的中心附近，但是作為代表光源，其光源特性沒必要在所有光源的中心，可以將波動幅度處于規(guī)定范圍內的多個光源中的任意光源作為代表光源。這是因為，本實施方式中的光源驅動裝置1，并不是根據與特性波動幅度的中心之間的差控制代表光源以外的光源，而是根據其與代表光源特性之間的差進行控制。
具體地說，各光源L1、L2、…、Ln的門極電極G1、G2、…、Gn，分別經由電阻Rl_l、 R2_l、…、Rn_l與高壓穩(wěn)定電路10的輸出端連接，并且經由電阻R1_2、R2_2、…、此_2接地。另外，在代表光源Ll以外的光源L2、…、Ln的門極電極G2、…、Gn上，相對于電阻 R2_2、…、Rn_2并聯(lián)連接由場效應晶體管(FET)等構成的控制元件Q2、…、Qn。
而且，各光源L1、L2、…、Ln的陰極電極K1、K2、…、Κη，分別經由陰極電流檢測用電阻Rkl、Rk2、…、Rkn接地，各電阻Rkl、Rk2、…、Rkn的陰極電極側與功率控制電路20 的輸入端連接。此外，在各光源L1、L2、…、Ln的陽極電極A1、A2、…An上，由未圖示的電源電路施加比門極電壓更高的陽極電壓Va。
功率控制電路20輸入電阻Wd的兩端電壓，生成控制高壓穩(wěn)定電路10的控制信號，并且輸入電阻I k2、…、Rkn的兩端電壓，生成對各控制元件Q2、…、Qn進行驅動控制的控制信號。即，功率控制電路20通過作為第1控制部的功能，對于代表光源Li，通過與陰極電極Kl連接的電阻Wd檢測陰極電流Ik，并控制高壓穩(wěn)定電路10而進行驅動控制，以使得門極電壓成為使代表光源Ll的陰極電流U恒定的適當?shù)碾妷?，該門極電壓是由電阻 R1_1、R1_2對來自高壓穩(wěn)定電路10的輸出電壓Vgo進行分壓而得到的。
另外，功率控制電路20通過作為第2控制部的功能，針對高壓穩(wěn)定電路10的輸出電壓Vgo，通過對控制元件Q2、…、Qn的導通控制而使由電阻R2_l、R2_2、…、Rn_l、Rn_2 得到的阻抗分壓的分壓比可變，控制各光源L2、…、Ln的門極電壓。S卩，各光源L2、…、Ln 的門極電壓，是利用由電阻R2_l、…、Rn_l、和電阻R2_2、…、Rn_2及控制元件Q2、…、Qn 的導通電阻得到的分壓比，對電壓Vgo進行分壓而得到的電壓，從而分別對各光源L2、…、 Ln的陰極電流進行控制，以與代表光源Ll的陰極電流IK相同。這樣，針對由于光源Li、 L2、…、Ln的個體差異及老化引起的特性波動、進而陽極電壓的變動等，均可以以恒定功率驅動光源Li、L2、…、Ln。
這種功率控制電路20如圖3所示，以每個光源的比較器CP1、CP2、…、CPn作為基本結構。各比較器CP1、CP2、…、CPn基于從外部輸入的比較用電壓Vin、和通過各光源的陰極電流檢測用電阻I kl、I k2、…、Rkn得到的檢測電壓，輸出對高壓穩(wěn)定電路10的控制信號、和與各光源的門極側連接的控制元件Q2、…、Qn的控制信號。
從外部向各比較器CP1、CP2、…、CPn輸入的電壓Vin，是基于光源的陽極電壓Va的電壓，是與陽極電壓Va成正比的電壓。這種與陽極電壓成正比的電壓，例如可以利用生成高壓陽極電壓的電源電路內的變壓器及倍電壓整流電路等而生成。
詳細地說，在各比較器CP1、CP2、…、CPn的非反轉輸入端子(+端子)上，分別經由電阻Rfl、Rf2、…、Rfη連接各光源的陰極電流檢測用電阻Md、I k2、…、Rkn，同時連接用于輸入來自外部的比較用電壓Vin的電阻Rgl、Rg2、…、Rgn。各比較器Cpl、Cp2、…、 Cpn，對向反轉輸入端子(-端子)施加的規(guī)定的基準電壓Vr、和向非反轉輸入端子(+端子)施加的電壓即基于與陽極電壓Va成正比的電壓Vin及陰極電流的檢測電壓而得到的電壓進行比較，輸出對高壓穩(wěn)定電路10的控制信號、和對與各光源的門極側連接的控制元件Q2、…、Qn的控制信號。
以下，使用圖4，以1個光源的比較器CP為代表對功率控制電路20的動作進行說明。在圖4中，如果將流過與陰極電極K連接的電流檢測用電阻的陰極電流設為Ik、將從輸入電壓Vin經由電阻Rg及電阻Rf而流過電阻的電流設為Iiru將電阻Rf的兩端電壓設為Vf、將電阻Wc的兩端電壓設為Vk，則在輸入電壓Vin與陰極電壓Va成正比的前提下，為滿足以下的(1) ⑶式的條件而設定輸入電壓￥^1、電阻1^、1^、1^。
Vin >> Vk+Vf — (1) Va > > Vk — (2) Ik >> Iin ... (3) 這時，電阻Rf的兩端電壓Vf與陽極電壓Va大致成正比，電阻Wi的兩端電壓Vk 與陰極電流讓大致成正比。另外，因為光源功率P為P = VaX讓，所以可以由與VkXVf大致成正比的值代表。因此，可以將如下的⑷式子中所示的由VkXVf所表現(xiàn)的功率P’，作為對實際的光源功率P的控制參數(shù)使用。
P' = VkXVf = (Vr-Vf) XVf = VrXVf-Vf2- (4) 圖5是表示(4)式子中的功率P’和電壓Vf之間關系的圖表，如果將Vf = Vk時的光源功率P作為100%，則在Vf = 0. 5 X Vr時，Vk = 0. 5XVr，功率P’為100%，成為與實際的光源功率P的變化相似的曲線。因此，經由高壓穩(wěn)定電路10的輸出Vgo或控制元件 Q而控制各光源的門極電壓，使比較器CP的非反轉輸入即電壓(Vk+Vf)與反轉輸入即恒定的基準電壓Vr相等，由此，可以以與代表光源相同的恒定功率驅動各光源。
此外，高壓穩(wěn)定電路10，例如通過基于功率控制電路20的比較器CPl的輸出，控制針對將輸入電壓VGin降壓并穩(wěn)定化而得到的電壓的分壓比，生成向代表光源Ll施加適當?shù)拈T極電壓的電壓，并作為電壓Vgo輸出。
這樣，在本實施方式中，通過將代表多個光源的代表光源的門極電壓控制成為適當電壓，并在此基礎上，根據光源特性的波動對其它光源的門極電壓進行校正，從而可以以恒定功率驅動所有的光源。這樣，不必如現(xiàn)有技術所示，對每一個光源設置用于確保適當?shù)拈T極電壓的高壓穩(wěn)定電路及功率控制電路，可以通過削減部件數(shù)量而實現(xiàn)降低成本的目的。
此外，在以上的說明中，對從光源特性處于一定范圍內的多個光源中選定任意1 個作為代表光源的例子進行說明，但作為代表光源，也可以選定多個具有類似特性的光源。例如，也可以在一定范圍內的光源特性中，將彼此具有類似的光源特性的多個光源組合在一起而將全體光源區(qū)分為多個光源群，并將多個光源群中的任意1個光源群選定作為代表。
在這種情況下，光源驅動裝置1也和上述的說明具有相同的動作。即，對多個代表光源(代表光源群)，通過功率控制電路20將高壓穩(wěn)定電路10的輸出Vgo控制為可以施加代表光源群的適當門極電壓的電壓，并且將其它的光源群的門極電壓控制為可以成為與代表光源群相同功率的電壓。
下面，對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。
在上述的第1實施方式中，在作為驅動對象的多個光源中設定任意的代表光源， 以與該代表光源的特性對應的方式控制其它的光源。與之相對，在第2實施方式中，不是設定代表光源，而是預先調查多個光源全體的代表特性，并利用高壓穩(wěn)定電路10產生與該代表特性相適合的高壓。并且，基于高壓穩(wěn)定電路10的輸出，以相同結構的電路控制各光源的門極電壓。
因此，如圖6所示，第2實施方式的光源驅動裝置IA相對于第1實施方式，取代功率控制電路20而變更為由高壓控制電路30對高壓穩(wěn)定電路10進行控制。另外，與此同時， 功率控制電路20的功能發(fā)生一些改變，在功率控制電路20A中，控制多個光源L1、L2、…、 Ln的各自的門極電壓。因此，對光源Ll也追加門極電壓控制用的控制元件Q1。因為其它結構與第1實施方式相同，所以以下以高壓控制電路30作為中心進行說明。
高壓控制電路30如圖7所示，以比較器CPh、和由FET等構成的控制元件Qh為中心構成。具體地說，在比較器CPh的輸出端子側，連接通過電阻R30對高壓穩(wěn)定電路10的輸出電壓Vgo進行控制的控制元件Qh。
比較器CPh的輸出側經由電阻R31、R32與反轉輸入端子(_端子)連接，并經由電阻R33接地。向比較器CPh的反轉輸入端子(-端子)施加由電阻R32和電阻R33對基準電壓Vrh分壓而得到的電壓。另一方面，在比較器CPh的非反轉輸入端子(+端子)上，連接對與光源的陰極電壓Va成正比的輸入電壓Vin進行分壓的電阻R34、R35，而且經由電阻 R36施加控制元件Qh的陽極側電壓。
這樣構成的高壓控制電路30具有作為第3控制部的功能，其控制用于產生適合多個光源L1、L2、…、Ln整體的門極電壓的穩(wěn)定化電壓。S卩，高壓控制電路30將高壓穩(wěn)定電路10的輸出電壓Vgo控制為可以施加適合各光源L1、L2、…、Ln的代表特性的門極電壓的電壓。在該控制動作中，如果將向比較器Chp的非反轉輸入端子施加的電壓設為Vl、比較器 CPh的輸出側的電壓設為V2、將控制元件Qh的陽極側電壓設為V3，則高壓控制電路30的輸入電壓Vin (與陽極電壓Va成正比電壓)和電壓VI、V2、V3之間的關系，如圖8所示。
從圖8可知，如果向高壓控制電路30輸入的電壓Vin升高，則與輸入電壓Vin成正比的比較器CPh的非反轉輸入側的電壓Vl升高，相對于該電壓Vl的升高，比較器CPh的輸出電壓V2更加升高。這時，因為由比較器CPh的輸出而控制元件Qh導通，電壓V3降低， 所以高壓穩(wěn)定電路10的輸出電壓Vgo也降低。
因此，通過設定各電阻的電阻值而得到與輸入電壓Vin的變化相適應的電壓Vgo， 可以與光源電壓(陽極電壓)Va的變化相對應，控制基于電壓V3的代表特性的門極電壓。 但是，在這種情況下，因為電壓V3的變化相對于與光源的陽極電壓Va成正比的輸入電壓
7Vin的變化而成為直線形，所以會因為陽極電壓和與其相適應的門極電壓之間的關系不是直線形而發(fā)生誤差。
關于該誤差，通過由功率控制電路20A對包含每個光源特性波動的各光源進行恒定功率控制，可以進行校正。這時，功率控制電路20A具有如下的作為第4控制部的功能 以對來自于高壓穩(wěn)定電路10的輸出電壓Vgo進行分壓而得到的門極電壓分別驅動多個光源Li、L2、…、Ln，并且控制電壓Vgo的分壓比而進行驅動控制，從而使所有的光源成為相同功率，但除了對代表光源的控制之外的實質上的功能與第1實施方式相同。
這樣，在第2實施方式中，相對于第1實施方式，因為沒有在多個光源中設置代表光源，所以即使代表光源發(fā)生異常也不會對其它的光源的控制產生影響。另外，因為所有的光源由同樣結構的電路驅動，所以也不會產生由于電路間的差而造成的光源驅動特性上的差。
此外，第2實施方式也與第1實施方式相同地，可以對具有一定范圍內的光源特性的多個光源，將相互之間具有類似光源特性的光源組合在一起，而將全體光源區(qū)分為多個光源群進行驅動。在此情況下，光源的門極電壓為了形成與全體的代表特性相適應的門極電壓，既可以對每個光源群進行控制，也可以對每個光源進行單獨控制。
權利要求
1.一種場致發(fā)射型光源的驅動裝置，其具有電源部，該電源部可與規(guī)定的電力源連接地構成，并且使用由該電力源供給的電力生成電壓穩(wěn)定的直流電力，該驅動裝置與多個場致發(fā)射型光源的門極電極連接，通過將來自所述電源部的電力向所述多個場致發(fā)射型光源的各門極電極輸入，從而驅動所述多個場致發(fā)射型光源，其特征在于，所述多個場致發(fā)射型光源具有規(guī)定個數(shù)的代表光源和至少一個其他光源，該驅動裝置具有第1控制部，其構成為向所述代表光源的門極電極施加與所述電源部的電壓對應的電位的代表門極電壓，并且，對所述電源部的電壓進行控制，以使得所述代表門極電壓與所述代表光源相適合；以及第2控制部，其構成為向所述其他光源的門極電極施加將所述電源部的電壓分壓而生成的門極電壓，并且，對所述分壓的比值進行控制，以使得所述其他電源的驅動功率與代表光源的驅動功率相同。
2.—種場致發(fā)射型光源的驅動裝置，其具有電源部，該電源部可與規(guī)定的電力源連接地構成，并且使用由該電力源供給的電力生成電壓穩(wěn)定的直流電力，該驅動裝置與多個場致發(fā)射型光源的門極電極連接，通過將來自所述電源部的電力向所述多個場致發(fā)射型光源的各門極電極輸入，從而驅動所述多個場致發(fā)射型光源，其特征在于，具有第3控制部，其控制所述電源部的電壓；以及第4控制部，其構成為針對每個場致發(fā)射型光源而對所述電源部的電壓進行分壓，并且，將由所述分壓生成的各門極電壓分別向場致發(fā)射型光源的門極電極施加，并對所述各分壓的比值進行控制，以使得所述所有場致發(fā)射型光源的驅動功率彼此相同，在第3控制部中，對所述電源部的電壓進行控制，以使得所述各門極電壓分別與各場致發(fā)射型光源相適合。
3.根據權利要求1所述的場致發(fā)射型光源的驅動裝置，其特征在于，所述第1控制部構成為，基于所述代表光源的陰極電流及陽極電壓，控制所述電源部的電壓，所述第2控制部構成為，基于所述其他光源的陰極電流及陽極電壓，控制所述各分壓的比值。
4.根據權利要求2所述的場致發(fā)射型光源的驅動裝置，其特征在于，所述第3控制部構成為，基于所述各場致發(fā)射型光源的陰極電流及陽極電壓，控制所述電源部的電壓，所述第4控制部構成為，基于所述各場致發(fā)射型光源的陰極電流及陽極電壓，控制所述各分壓的比值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場致發(fā)射型光源的驅動裝置，其通過1個驅動裝置對多個場致發(fā)射型光源進行恒定功率驅動，避免由于電路部件增大所造成的裝置的大型化及成本上升。對代表光源，由功率控制電路，通過電阻檢測陰極電流并控制高壓穩(wěn)定電路，將由電阻對高壓穩(wěn)定電路的輸出電壓進行分壓而得到的門極電壓驅動控制為適當?shù)碾妷?。另外，對其他的光源，由功率控制電路，使由電阻對輸出電壓進行阻抗分壓的分壓比，通過對控制元件的接通控制而使其可變，并控制各光源的門極電流使其與代表光源的門極電流相同。這樣，即使是由于所有光源的個體差異及由老化造成的特性波動，進而陽極電壓的變動等造成的特性波動，也可以以恒定功率進行驅動。
文檔編號H05B33/08GK102196612SQ20111005779
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權日2010年3月10日
發(fā)明者難波篤史, 安澤精一 申請人:富士重工業(yè)株式會社