專(zhuān)利名稱(chēng)：驅(qū)動(dòng)放電燈管及其調(diào)光控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于驅(qū)動(dòng)放電燈管的電路，特別指液晶顯示(Liquid CrystalDisplay，LCD)裝置的背光(backlight)逆變器(inverter)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)愈來(lái)愈多的信息、通信和消費(fèi)性電子產(chǎn)品采用LCD屏幕來(lái)顯示信息，一般而言，LCD面板利用一個(gè)包含放電燈管(discharge lamp)的背光模塊以提供光源給面板上顯示的圖像，目前各類(lèi)型的放電燈管里以冷陰極螢光燈管(Cold-Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)最能滿(mǎn)足LCD背光模塊效率的需求。由于CCFL需使用高交流電壓才能正常操作，因此對(duì)背光模塊而言，高效率的直流/交流轉(zhuǎn)換電路是不可或缺的。
圖1為L(zhǎng)CD背光模塊的傳統(tǒng)逆變器(inverter)100其簡(jiǎn)化線(xiàn)路示意圖，如圖所示，一種公知的Royer電路110被用來(lái)將低直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)冷陰極螢光燈管(CCFL)102的高交流輸出電壓。Royer電路110包括一對(duì)晶體管Q11和Q12，一個(gè)升壓(step-up)變壓器T1以及一個(gè)諧振(resonant)電容C11，電容C11跨接于變壓器T1的一次側(cè)線(xiàn)圈WP上，而變壓器T1的二次側(cè)線(xiàn)圈WS則連接一個(gè)鎮(zhèn)流(ballast)電容C12并串聯(lián)燈管102。晶體管Q11和Q12的基極均由變壓器T1的反饋線(xiàn)圈WF所驅(qū)動(dòng)，因而輪流地接通與關(guān)斷。變壓器T1一次側(cè)線(xiàn)圈WP上的中央抽頭(center tap)連接著一個(gè)降壓(buck)電感L1，并且直流電壓源VDC施加于晶體管型開(kāi)關(guān)裝置Q13，中央抽頭和開(kāi)關(guān)裝置Q13之間的降壓電感L1可將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)為直流電流，此外，連接在地(ground)和開(kāi)關(guān)裝置Q13的輸出之間的二極管D11則限制了電感L1上的電壓變動(dòng)。
繼續(xù)參考圖1，背光模塊逆變器100還包括一個(gè)燈管102調(diào)光控制之用的脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)電路120，由于燈管發(fā)光亮度與燈管電流大小成正比，因此調(diào)節(jié)流過(guò)燈管102的電流能夠控制LCD背光模塊的明暗度。一般而言，可從串接于燈管102的電阻R1來(lái)檢測(cè)燈管電流的大小，而藉由改變電感L1上的電壓來(lái)調(diào)節(jié)燈管電流。PWM電路120偵測(cè)來(lái)自反饋電路的檢測(cè)信號(hào)，該反饋電路由電阻R1與二極管D12所組成的，并且PWM電路120還接收一可變直流電平的亮度控制信號(hào)BR，以便提供一PWM信號(hào)給開(kāi)關(guān)裝置Q13，這個(gè)亮度控制信號(hào)BR一般由一種LCD面板控制器(圖中未示)所供應(yīng)，其中直流電平代表希望流經(jīng)燈管的電流量。結(jié)果，PWM電路120根據(jù)亮度控制信號(hào)BR以及反饋的檢測(cè)信號(hào)來(lái)改變其輸出給開(kāi)關(guān)裝置Q13的PWM信號(hào)的工作周期(duty cycle)，這使得晶體管型開(kāi)關(guān)裝置Q13能夠改變電感L1上的平均電壓，藉以調(diào)整燈管電流并控制燈管102的發(fā)光亮度。
所以，傳統(tǒng)的逆變器100必須使用PWM電路120和額外的反饋電路的代價(jià)下，才能達(dá)到調(diào)光控制的功能，如此卻也造成居高不下的零件數(shù)目及成本，尤其是大部份的LCD背光模塊制造成本是花費(fèi)在PWM電路120。有鑒于此，亟需一種可以不需PWM電路，還能夠供LCD背光模塊使用的調(diào)光控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種裝置，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比較，能以更低的成本以及更少的零件來(lái)驅(qū)動(dòng)放電燈管。
本發(fā)明針對(duì)一種驅(qū)動(dòng)放電燈管的裝置，包括一切換式調(diào)壓器、一電平變換電路以及一直流轉(zhuǎn)交流變換器。切換式調(diào)壓器接收直流電壓源并產(chǎn)生低電壓直流信號(hào)，并且具有一開(kāi)關(guān)裝置，可根據(jù)一調(diào)光控制信號(hào)的工作周期定期地接通和關(guān)斷來(lái)對(duì)輸入的直流電壓源進(jìn)行斬波而形成脈沖，因而能夠調(diào)整低電壓直流信號(hào)的平均量。電平變換電路則用以將調(diào)光控制信號(hào)轉(zhuǎn)變至接通開(kāi)關(guān)裝置所需的電壓電平。直流轉(zhuǎn)交流變換器提升低電壓直流信號(hào)至一高電壓交流信號(hào)來(lái)施加在放電燈管，而這個(gè)高電壓交流信號(hào)可提供流經(jīng)放電燈管的燈管電流，其中，調(diào)光控制信號(hào)的工作周期可根據(jù)工作周期和燈管電流的間關(guān)系所定義的亮度表來(lái)做變化。而且，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)放電燈管裝置還包括一亮度控制器，具有這個(gè)由調(diào)光控制信號(hào)工作周期和燈管電流之間關(guān)系所定義的亮度表。亮度控制器根據(jù)亮度表中對(duì)應(yīng)的燈管電流來(lái)產(chǎn)生調(diào)光控制信號(hào)并且改變調(diào)光控制信號(hào)的工作周期。
另一方面，本發(fā)明還公開(kāi)一種放電燈管的調(diào)光控制裝置，包括一切換式調(diào)壓器、一直流轉(zhuǎn)交流變換器、一亮度控制器以及一電平變換電路。切換式調(diào)壓器接收直流電壓源并產(chǎn)生低電壓直流信號(hào)，切換式調(diào)壓器具有一功率開(kāi)關(guān)裝置，可根據(jù)調(diào)光控制信號(hào)的工作周期定期地接通和關(guān)斷來(lái)對(duì)輸入的直流電壓源進(jìn)行斬波而形成脈沖，如此調(diào)整低電壓直流信號(hào)的平均量。直流轉(zhuǎn)交流變換器可提升這個(gè)低電壓直流信號(hào)至一高電壓交流信號(hào)，此高電壓交流信號(hào)施加于放電燈管，可提供流經(jīng)放電燈管的燈管電流。亮度控制器具有一亮度表，定義了調(diào)光控制信號(hào)的工作周期和燈管電流之間的關(guān)系；亮度控制器根據(jù)亮度表中對(duì)應(yīng)的燈管電流來(lái)產(chǎn)生調(diào)光控制信號(hào)并且改變調(diào)光控制信號(hào)的工作周期。此外，電平變換電路連接在亮度控制器的輸出端和功率開(kāi)關(guān)裝置的控制端之間，用以將調(diào)光控制信號(hào)轉(zhuǎn)變至接通功率開(kāi)關(guān)裝置所需的電壓電平。


為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下圖1是公知LCD背光模塊逆變器的電路示意圖；圖2A是本發(fā)明LCD背光模塊逆變器的方塊示意圖；以及圖2B是本發(fā)明LCD背光模塊逆變器的電路示意圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明100-傳統(tǒng)逆變器102-冷陰極螢光燈管110-Royer電路120-PWM電路202-冷陰極螢光燈管210-直流轉(zhuǎn)交流變換器220-電平變換電路230-切換式調(diào)壓器240-亮度控制器C11-諧振電容C12-鎮(zhèn)流電容C21-電容C22-電容D12、D21-二極管L1-降壓電感
L2-電感Q11、Q12-晶體管Q21、Q22-晶體管Q13-晶體管型開(kāi)關(guān)裝置Q23-晶體管型開(kāi)關(guān)裝置R1-電阻T1-升壓變壓器T2-升壓變壓器具體實(shí)施方式
圖2A所示為根據(jù)本發(fā)明的LCD背光模塊逆變器的方塊示意圖，圖中切換式調(diào)壓器230接收直流電壓源VDC并產(chǎn)生低電壓直流信號(hào)DClow；切換式調(diào)壓器230包括一種開(kāi)關(guān)裝置Q23，能夠根據(jù)調(diào)光控制信號(hào)DM的工作周期(dutycycle)定期地接通和關(guān)斷來(lái)對(duì)輸入的直流電壓源VDC進(jìn)行斬波而形成脈沖，因而能夠調(diào)整低電壓直流信號(hào)DClow的平均量。電平變換電路220連接在LCD面板控制器240以及開(kāi)關(guān)裝置Q23之間，用以將調(diào)光控制信號(hào)DM轉(zhuǎn)變至接通開(kāi)關(guān)裝置所需的電壓電平。直流轉(zhuǎn)交流變換器210則可以提升低電壓直流信號(hào)DClow轉(zhuǎn)換至高電壓的交流信號(hào)AChigh，如此，高電壓交流信號(hào)AChigh被施加在放電燈管202以可提供流經(jīng)放電燈管202的燈管電流IL。其中，LCD面板控制器240具有一個(gè)由調(diào)光控制信號(hào)DM的工作周期和燈管電流之間關(guān)系所定義的亮度表，實(shí)際上使得LCD面板控制器240可充當(dāng)為一種亮度控制器，因此，亮度控制器(LCD面板控制器)240產(chǎn)生調(diào)光控制信號(hào)DM作為輸出，并且根據(jù)亮度表中對(duì)應(yīng)的燈管電流來(lái)改變調(diào)光控制信號(hào)DM的工作周期。
圖2B為本發(fā)明的電路示意圖，在實(shí)施例中，切換式調(diào)壓器230為一種降壓轉(zhuǎn)換器，直流轉(zhuǎn)交流變換器210為一種諧振推挽式變換器，而開(kāi)關(guān)裝置Q23可為一種晶體管的功率開(kāi)關(guān)裝置。直流轉(zhuǎn)交流變換器210包含一個(gè)升壓變壓器T2，一對(duì)晶體管Q21和Q22以及一個(gè)電容C21所構(gòu)成。電容C21跨接于變壓器T2的一次側(cè)線(xiàn)圈WP上，而變壓器T2的二次側(cè)線(xiàn)圈WS則連接另一個(gè)電容C22且串聯(lián)至燈管202，燈管202代表了冷陰極螢光燈管(CCFL)，電容C22可穩(wěn)定燈管電流IL作為輸出鎮(zhèn)流之用。變壓器T2一次側(cè)線(xiàn)圈WP上的中央抽頭連接至電感L2，并且直流電壓源VDC施加于功率開(kāi)關(guān)裝置Q23，電感L2連接到中央抽頭和功率開(kāi)關(guān)裝置Q23之間作為電流源之用，由于電感L2的存在，直流轉(zhuǎn)交流變換器210基本上為一種電流饋入諧振推挽式變換器。此外，連接在地和功率開(kāi)關(guān)裝置Q23輸出之間的二極管D21則作為限幅(clipping)二極管之用。
若本發(fā)明的逆變器使用在由電池供電的系統(tǒng)里，則直流電壓源VDC為供電范圍在7-20伏特，而額定電壓約在12伏特的一般直流電池。升壓變壓器T2利用其反饋線(xiàn)圈WF控制晶體管Q21和Q22輪流地接通與關(guān)斷，而電感L2和電容C21則強(qiáng)迫直流轉(zhuǎn)交流變換器210進(jìn)行正弦波式的運(yùn)行，以提供較佳的驅(qū)動(dòng)波形給燈管202，并且，電壓的提升可以藉由升壓變壓器T2的線(xiàn)圈比WS∶(WP+WF)來(lái)達(dá)成，結(jié)果，低電壓直流信號(hào)DClow能被升壓變壓器T2提升到一個(gè)相當(dāng)高的交流電壓，例如，從12伏特升至CCFL燈管所需的啟動(dòng)電壓約1500伏特。
為達(dá)到調(diào)光控制的效果，降壓轉(zhuǎn)換器230所供應(yīng)的電壓必須能被改變。在調(diào)光控制信號(hào)DM的控制下，使得與直流電壓源VDC串聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)裝置Q23接通、關(guān)斷以改變連貫的能量供應(yīng)，如此對(duì)電感L2輸入端上的電壓進(jìn)行斬波而形成脈沖，因而調(diào)整直流轉(zhuǎn)交流變換器210輸入的平均量藉以控制燈管電流IL的大小。亮度控制器240用來(lái)產(chǎn)生調(diào)光控制信號(hào)DM，其實(shí)質(zhì)上為具有可調(diào)工作周期的連續(xù)脈沖，不過(guò)，調(diào)光控制信號(hào)DM還是需要電平變換電路220將其轉(zhuǎn)變至接通功率開(kāi)關(guān)裝置Q23所需的電壓電平，其中電平變換電路220連接在亮度控制器240的輸出端和功率開(kāi)關(guān)裝置Q23的控制端之間。
先前描述的亮度表可以藉由對(duì)不同背光模塊的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試來(lái)得到，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，記錄調(diào)光控制信號(hào)DM的工作周期和燈管電流IL之間關(guān)系的亮度表，如下面的表一所示表一工作周期 燈管電流56.8％12.4mA(最大值)51.6％11.2mA49.7％9.94mA48.6％8.70mA46.4％7.40mA45.0％6.05mA(最小值)對(duì)此本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)明了為了說(shuō)明簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，表一僅列舉六組亮度設(shè)定，并且表一是在調(diào)節(jié)兩支放電燈管亮度的狀況下所得的亮度表。由于燈管的亮度直接隨著燈管電流IL而改變，因此亮度控制器240基于亮度表來(lái)改變調(diào)光控制信號(hào)DM的工作周期以提供燈管所希望流過(guò)的電流量。舉例而言，若亮度控制器240輸出的調(diào)光控制信號(hào)DM其工作周期為56.8％，則根據(jù)表一，本發(fā)明的逆變器會(huì)產(chǎn)生最大的燈管電流而使燈管202發(fā)出最大的亮度。
綜合以上所述，本發(fā)明無(wú)需PWM電路和反饋電路便能實(shí)現(xiàn)可變調(diào)光的作用，再者，本發(fā)明的LCD背光模塊逆變器精簡(jiǎn)了傳統(tǒng)逆變器所需使用的零件數(shù)目并降低了產(chǎn)品成本，事實(shí)上，采用本發(fā)明可減少42.1％的零件、節(jié)省成本25.7％。
雖然本發(fā)明已以一具體實(shí)施例公開(kāi)如上，然其僅為了易于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而并非將本發(fā)明狹義地限定于該實(shí)施例，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的范圍以所提出的的權(quán)利要求所限定的范圍者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)放電燈管的裝置，包括一切換式調(diào)壓器，接收一直流電壓源并產(chǎn)生一低電壓直流信號(hào)，具有一開(kāi)關(guān)裝置，根據(jù)一調(diào)光控制信號(hào)的一工作周期接通和關(guān)斷來(lái)對(duì)輸入的該直流電壓源進(jìn)行斬波而形成脈沖，用以調(diào)整該低電壓直流信號(hào)的平均量；一電平變換電路，用以將該調(diào)光控制信號(hào)轉(zhuǎn)變至接通該開(kāi)關(guān)裝置所需的一電壓電平；以及一直流轉(zhuǎn)交流變換器，用以提升該低電壓直流信號(hào)至一高電壓交流信號(hào)來(lái)施加在一放電燈管，該高電壓交流信號(hào)可提供流經(jīng)該放電燈管的一燈管電流；其中，該調(diào)光控制信號(hào)的該工作周期依據(jù)一亮度表來(lái)做變化，上述亮度表為該工作周期和該燈管電流之間關(guān)系所定義。
2.如權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)放電燈管的裝置，尚包括一亮度控制器，具有上述調(diào)光控制信號(hào)工作周期和上述燈管電流之間關(guān)系所定義的上述亮度表，用以根據(jù)上述亮度表中對(duì)應(yīng)的燈管電流來(lái)產(chǎn)生上述調(diào)光控制信號(hào)并且改變上述調(diào)光控制信號(hào)的上述工作周期。
3.如權(quán)利要求2所述驅(qū)動(dòng)放電燈管的裝置，其中流經(jīng)上述放電燈管的上述燈管電流直接隨著上述調(diào)光控制信號(hào)的上述工作周期不同而改變。
4.如權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)放電燈管的裝置，其中上述切換式調(diào)壓器的上述開(kāi)關(guān)裝置為一晶體管型開(kāi)關(guān)裝置。
5.如權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)放電燈管的裝置，其中上述切換式調(diào)壓器為一降壓轉(zhuǎn)換器。
6.如權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)放電燈管的裝置，其中上述直流轉(zhuǎn)交流變換器為一諧振推挽式變換器。
7.一種放電燈管的調(diào)光控制裝置，包括一切換式調(diào)壓器，接收一直流電壓源并產(chǎn)生一低電壓直流信號(hào)，具有一電源開(kāi)關(guān)裝置，根據(jù)一調(diào)光控制信號(hào)的一工作周期定期地接通和關(guān)斷來(lái)對(duì)輸入的該直流電壓源進(jìn)行斬波而形成脈沖，用以調(diào)整該低電壓直流信號(hào)的平均量；一直流轉(zhuǎn)交流變換器，用以提升該低電壓直流信號(hào)至一高電壓交流信號(hào)來(lái)施加在一放電燈管，該高電壓交流信號(hào)可提供流經(jīng)該放電燈管的一燈管電流；一亮度控制器，具有該調(diào)光控制信號(hào)的該工作周期和該燈管電流之間關(guān)系所定義的一亮度表，用以根據(jù)該亮度表中對(duì)應(yīng)的燈管電流來(lái)產(chǎn)生該調(diào)光控制信號(hào)并且改變?cè)撜{(diào)光控制信號(hào)的該工作周期；以及一電平變換電路，連接在該亮度控制器的輸出端和該功率開(kāi)關(guān)裝置的控制端之間，用以將該調(diào)光控制信號(hào)轉(zhuǎn)變至接通該功率開(kāi)關(guān)裝置所需的一電壓電平。
8.如權(quán)利要求7所述放電燈管的調(diào)光控制裝置，其中流經(jīng)上述放電燈管的上述燈管電流直接隨著上述調(diào)光控制信號(hào)的上述工作周期不同而改變。
9.如權(quán)利要求7所述放電燈管的調(diào)光控制裝置，其中上述切換式調(diào)壓器的上述功率開(kāi)關(guān)裝置為一晶體管型開(kāi)關(guān)裝置。
10.如權(quán)利要求7所述放電燈管的調(diào)光控制裝置，其中上述切換式調(diào)壓器為一降壓轉(zhuǎn)換器。
11.如權(quán)利要求7所述放電燈管的調(diào)光控制裝置，其中上述直流轉(zhuǎn)交流變換器為一諧振推挽式變換器。
12.如權(quán)利要求7所述放電燈管的調(diào)光控制裝置，其中上述亮度表中在調(diào)節(jié)兩支放電燈管亮度的狀況下，上述調(diào)光控制信號(hào)的上述工作周期在45.0％至56.8％之間。
全文摘要
一種驅(qū)動(dòng)放電燈管及調(diào)光控制裝置，包括一切換式調(diào)壓器、一直流轉(zhuǎn)交流變換器和一電平變換電路。切換式調(diào)壓器具有一開(kāi)關(guān)裝置，用以調(diào)整一低電壓直流信號(hào)的平均量，直流轉(zhuǎn)交流變換器則可提升低電壓直流信號(hào)至一高電壓交流信號(hào)來(lái)施加在放電燈管。根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括一亮度控制器，具有調(diào)光控制信號(hào)的工作周期和燈管電流之間關(guān)系所定義的亮度表，能夠根據(jù)亮度表中對(duì)應(yīng)的燈管電流來(lái)改變調(diào)光控制信號(hào)的工作周期。電平變換電路連接到亮度控制器的輸出端和切換式調(diào)壓器所具有的開(kāi)關(guān)裝置的控制端之間，用以將調(diào)光控制信號(hào)轉(zhuǎn)變至接通開(kāi)關(guān)裝置所需的電壓電平。
文檔編號(hào)H05B41/392GK1501756SQ0215043
公開(kāi)日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2002年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月12日
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