CN100412645C

CN100412645C - 以串接方式驱动多个发光单元的照明装置

Info

Publication number: CN100412645C
Application number: CNB200410002893XA
Authority: CN
Inventors: 许正家; 林宪男; 林医旬; 张邓康
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: CN1648734A

Abstract

一种照明装置，具有一发光模块，一回授控制电路，以及一直流电转交流电电路。该发光模块具有一第一发光单元，一第二发光单元，一第一变压器，一第二变压器和一第三变压器。该第一变压器的第一端口的第一端连接于该第一发光单元，该第一端口的第二端连接于该第二发光单元。该第二变压器与该第一发光单元的正电极端相连接，第三变压器与该第二发光单元的负电极端相连接。而该直流电转交流电电路接收一直流电源并转换成一交流电源输入该发光模块，该回授控制电路接收流经发光模块的电流并输出一控制讯号给该直流电转交流电电路，以调整流经发光模块的电流大小。

Description

以串接方式驱动多个发光单元的照明装置

技术领域

本发明涉及一种以串接方式驱动多个发光单元的照明装置，特别涉及一种以交互式高压对高压串接的方式驱动多个发光单元的照明装置。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)的品质不断提高，价格持续下滑，使得液晶显示器的应用领域迅速地扩大。在计算机应用方面，液晶显示器不但让笔记本计算机的显示屏幕从早期九时的视频图形数组(VideoGraphics Array，VGA)进展到现在以十三点一时的延伸图形数组(ExtendedGraphics Array，XGA)为标准，而且正踏入更大尺寸的监视器领域，准备取代部份阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器的市场。在民用方面如汽车导航系统、液晶电视等，也因为液晶显示器的低价化及高品质化而逐渐成为可行的选择方案。

由于液晶显示器为非发光性的显示装置，因此必须要藉助背光源才能达到显示的功能。背光源性能的好坏除了会直接影响液晶显示器的显像品质外，背光源模块的成本占液晶显示器的3％-5％，可说是液晶显示器中相当基础而重要的零组件。高精细、大尺寸的液晶显示器，必须有高性能的背光技术与之配合，因此当液晶显示器产业努力开拓新应用领域的同时，背光技术的高性能化，低成本化、重量与体积轻薄化等，扮演着幕后功臣的角色。

已知的液晶显示器背光源以多数量的灯管来实现，因此，驱动这些多灯管的方法与装置是门重要的技术。请参考图1，图1是已知照明装置8的示意图。照明装置8包含N个灯管10，及2N个变压器12、14，2N个变压器12、14接在N个灯管10，使得每个灯管10的两端各接了一个变压器12、14。以灯管10做为说明，灯管10的一端为变压器12，另一端为变压器14。一般而言，灯管10的驱动是以高电压的方式来驱动，而此高电压大小比系统所提供的电压还来的高，因此，在将系统供应电压施加在灯管10时，必须经过升压的动作，所以，在灯管10的两边必需各放置一变压器12、14来升压。因为一个灯管10需要两个变压器12、14，所以N个灯管10就需要2N个变压器12、14。

以上的已知技术需要在每个灯管都配置两个变压器，当大的液晶显示器需要很多灯管时，相对的也需要大量的变压器，这不但增加了制作成本，同时也让背光模块变得厚重而不轻便，不符合未来液晶显示器轻薄且价钱低廉的要求。

请参考图2。图2是另一个已知技术中的照明装置18的示意图。照明装置18包含N个灯管20及N个变压器22。如图所示，每个灯管20受到一个变压器22的控制，灯管20的正极高电压输入端与负极高电压输入端分别接到变压器22，使得升压过后的高电压施加于灯管20之上。在这个已知技术中，N个灯管20只需要N个变压器22，不像图1的照明装置需要2N个变压器12、14，因此避免了图1已知技术的缺点，能降低制作成本。

这样的照明装置18，若是具有一个回授系统来控制这N个灯管20的电流，即照明装置18的稳定性会大大提升，因为回授控制会达到几个目的，第一，常常系统在不同的需求之下必需调整灯管的亮度大小，而灯管亮度大小是藉由调整流经灯管的电流来控制的，如果以回授的方式得知流经灯管的电流大小，就可以判断在什么情形之下该电流是否符合要求，依此决定是该增加电流量或者减少电流量，甚至可决定出电流调整的量；第二，电路方面的已知技术者知道回授有稳定电路的效果，如果灯管没有加上回授控制的话，可能因为施加的电流不稳定或者是微小的扰动使得灯管的亮度产生忽大忽小的情形，所以回授可以稳定灯管电流及亮度。然而，在图2的情况下，因为变压器高压端口的两端都接至灯管20，不像图1中的变压器12、14的高压端口中有一端是接至地电位，因此，无法加上回授系统来控制这个照明装置，也就无法达到稳定灯管亮度、有效准确调整灯管电流的功能。

以上的两个已知技术中，第一种已知技术在灯管数目多的照明装置里，会有变压器数量过多，生产成本增加及照明系统较厚重的问题，而在第二种已知技术中虽解决了以上的问题，但因为此架构无法加上回授控制系统，使得照明装置控制困难以及电流不易稳定。随着液晶显示器制造技术的进步，产能及产量都上升。液晶显示器的大幅降价对背光模块的价格造成相当大的冲击，制造商莫不想尽办法在能保有相当品质的同时，又能降低背光模块的成本。然而，由以上的已知技术可知，背光模块的功能上及成本上却无法兼顾。

发明内容

本发明披露了一种以串接方式驱动多个发光单元的照明装置，其包括：一发光模块，其包括：N个发光单元，其分别包括一第一端与一第二端，N＝2，3，4...；N+1个变压器，N＝2，3，4...；其中，第一个变压器的一端连接于第一个发光单元的第一端，第K个变压器的一端连接于第K-1个发光单元的第二端，其另一端连接于第K个发光单元的第一端，第K+1个变压器的一端连接于第K个发光元件的第二端，其中，K＝2，3...N。

附图说明

图1为已知照明装置的示意图。

图2为另一已知照明装置的示意图。

图3为本发明照明装置第一实施例的示意图。

图4为本发明照明装置的示意图。

图5为本发明照明装置第二实施例的示意图。

具体实施方式

请参考图3，图3是利用本发明照明装置的第一实施例。此照明装置包含N个发光单元32、34、36与N+1个变压器35、37、39。所有变压器35、37、39皆有两个端口，一输入端口和一输出端口，每一端口有两端点来接收或输出电压讯号。其中当输入端口接收一低电压交流讯号时，输出端口会转成高电压交流电压输出。如果当输入端口接收一高电压交流讯号时，输出端口则转成低电压交流电压输出。而本发明所指的发光单元泛指所有能发光的组件，比如说是一般常见的灯管。图3中，N个发光单元32、34、36被N+1个变压器35、37、39串接起来，使得任一发光单元32、34、36的正极高电压端与负极高电压端都有一个变压器35、37、39，而发光单元32、34、36的两两之间都共享一个变压器35、37、39。详细的说，发光单元32的正电极端接到变压器35，而负电极端则接至变压器37；发光单元32的负电极端接至变压器37高压端口的一端，而发光单元34的正电极端接至变压器37高压端口的另一端，也就是发光单元32与发光单元34共同使用了变压器37，同时通过变压器37串接在一起。本实施例中，发光单元的第一端为正电极端，发光单元的第二端为负电极端。

变压器35高压端口的其中一端接至发光单元32的正电极端，而变压器35高压端口的另一端接至地电位，类似地，变压器39高压端口的其中一端接至发光单元36的负电极端，而变压器39高压端口的另一端接至地电位。发光单元32为这个照明装置的第一个发光单元，发光单元36为这个照明装置的第N个发光单元，在本发明第一实施例的架构下，第一个发光单元正极高电压端所接的变压器35与第N个发光单元负极高电压端所接的变压器39，此两变压器高压端口的一端都是接到地电位，因此，可以针对第一个变压器35或第N+1个变压器39取回授控制。换句话说，可以将流经发光单元32、36的电流讯号从变压器35或是变压器39取出，并通过一个回授装置来处理这些发光单元32、36的回授，如此一来，在N个发光单元的照明装置中，不但以N+1个变压器即能完成发光单元的电压控制，同时又可加上回授控制系统，兼顾了已知技术所无法达到的两项优点。关于回授系统的配置，将在以下的图4做说明。

请参考图4。图4是照明装置50的示意图。照明装置50包含一直流电转交流电电路52，一回授控制电路58，以及一发光模块51。发光模块51包含一变压器54，以及一发光单元56。直流电转交流电电路52将所输入的直流电源转换成交流电源，例如，利用一开关在导通时电源通过，而关闭时电源不通的原理，当开关导通时，开关会接收一直流电源并输出一高电位的讯号，而在当开关关闭时，直流电源无法通过开关而会输出一低电位的讯号，因此，将一直流讯号通过一某周期性导通与关闭的开关，会产生周期性的脉冲，这种周期性的脉冲即是经由直流电转交流电电路所输出的交流讯号，此种直流电转交流电的方法即为所熟知的脉冲宽度调制(PWM)方式。变压器必须是在交流讯号下才能实现变压的效果，所以直流电转交流电电路52所输出的交流讯号将输入至发光模块51内的变压器54，通过变压器54的升压后提供给发光单元56。此变压器与发光单元的连接方式即为图3所示的实施例。为了实现回授机制，发光单元上的电流讯号将被取出同时加入回授控制电路58之中，回授控制电路58能接收发光模块51中接至回授控制电路上发光单元的电流讯号，并输出一控制讯号。接着这个输出控制讯号将传至直流电转交流电电路52，直流电转交流电电路52会依照这个控制讯号改变其所输出交流电源的型态，这里交流电源的型态是指交流电源的工作周期、振幅大小......等等。输入变压器54的交流电源讯号直接影响了发光单元的亮度。因此，如果发光单元的亮度需要矫正或改变时，也就是说流经发光单元的电流必须调整。而直流电转交流电电路52，发光模块51，以及回授控制电路58将形成一个回路，藉由回路循环感测发光单元电流及调整发光单元电流的方式，实现控制发光单元亮度的功能。

请参考图5。图5是本发明照明装置的第二实施例。图5的照明装置包含N个发光单元，N-1个电流平衡控制电路与N+1个变压器(N是大于一的正整数)。图上所示包含发光单元62，发光单元64，发光单元66，变压器65，变压器67，变压器69，以及电流平衡控制电路70。图5的所有变压器、发光单元与图3中的变压器、发光单元皆相同，但是图5的照明装置变压器配置方法并不一样，同时又多了电流平衡控制电路。图5中的N个发光单元被N-1个电流平衡控制电路串接起来，使得这N-1个电流平衡控制电路，每个都会接至两发光单元，另外，这些电流平衡控制电路各接到一个变压器。例如发光单元62的负电极端与发光单元64的正电极端都接至电流平衡控制电路70。电流平衡控制电路70除了连接两发光单元62及64之外，还接到变压器67高压端口的一端，而变压器67高压端口的另一端接到地。电流平衡控制电路的目的在平衡所连接两发光单元上的电流。正常状态下两串接发光单元的电流应该是相等的，但由于一些非理想因素，使得两串接发光单元的电流大小会略有不同，并导至两发光单元的亮度不同，因此，电流平衡控制电路即是让两串接发光单元的电流相等，使各个发光单元的亮度平均且容易受控制。

请继续参考图5。图5中变压器65高压端口的其中一端接至发光单元62的正电极端，而变压器65高压端口的另一端接至地电位，类似地，变压器69高压端口的其中一端接至发光单元66的负电极端，而变压器69高压端口的另一端接至地电位。发光单元62为这个照明装置的第一个发光单元，发光单元66为这个照明装置的第N个发光单元，在本发明第二实施例的架构下，第一个发光单元正极高电压端所接的变压器65、第N个发光单元负极高电压端所接的变压器69，与各个电流平衡控制电路所接的变压器中，这些变压器高压端口的一端都是接到地电位，因此，可以针对这任一变压器取回授控制。如图5所示的回授控制电路能接收任一变压器上的电流讯号(此电流讯号与灯管上的电流讯号有着固定的比例关系)，并输出一回授控制讯号来实现回授机制。如此一来，在N个发光单元的照明装置中，不但以N+1个变压器即能完成发光单元的电压控制，同时又可再每个变压器都加上回授控制系统。

已知技术所使用的照明装置中，如果灯管数目多的情况下会有变压器数量过多，生产成本增加及照明系统于较厚重的问题，或是解决了变压器数量的问题但却无法加上回授控制系统，使得照明装置控制困难以及电流不易稳定。本发明利用将各个发光单元串连的方式，减少了变压器的数量，并可加上回授控制机制来控制发光单元的亮度或电流。同时，电流平衡控制电路平衡各灯管之间的不相同的电流，使得各发光单元亮度更平均。本发明的以串接驱动发光单元的照明装置具有低成本高性能的优点，是已知技术所无法实现的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1. 一种以串接方式驱动多个发光单元的照明装置，其特征在于，包括：

一个发光模块，其包括：

N个发光单元，其中，每个发光单元分别包括一个第一端与一个第二端，N是等于或大于2的整数；以及

N+1个变压器，N是等于或大于2的整数；

其中，第一个变压器的一端连接于第一个发光单元的第一端，其另一端接地；第K个变压器的一端连接于第K-1个发光单元的第二端，其另一端连接于第K个发光单元的第一端；第N+1个变压器的一端连接于第N个发光元件的第二端，其另一端接地；其中，K是等于或大于2、且等于或小于N的整数；以及

一个回授控制电路，与接地的变压器相连，用于根据流经发光模块的电流输出一个控制信号。

2. 如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述发光单元的第一端为正电极端。

3. 如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述发光单元的第二端为负电极端。

4. 如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述回授控制电路与第一变压器的另一端相连。

5. 如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述回授控制电路与第N+1个变压器的另一端相连，其中，N是等于或大于2的整数。

6. 如权利要求4或5所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括一个直流电转交流电电路，其连接于发光模块与回授控制电路之间，用于，将一输入的直流电源转换成一交流电源，以及依据回授控制电路传来的控制信号调整交流电源。

7. 如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述发光模块的各个发光单元为一个放电灯管。

8. 一种以串接方式驱动多个发光单元的照明装置，其特征在于，包括：

一个发光模块，其包括：

N个发光单元，其中，每个发光单元分别包括一个第一端与一个第二端，N是等于或大于2的整数；

N-1个电流平衡控制电路，N是等于或大于2的整数；以及

N+1个变压器，N是等于或大于2的整数；

其中，第一个变压器的一端连接于第一个发光单元的第一端，第K-1个电流平衡控制电路分别连接第K-1个发光单元的第二端与第K个发光单元的第一端，且第K个变压器的一端分别与第K-1个电流平衡控制电路相连，第N+1个变压器的一端连接于第N个发光单元的第二端，所述任一变压器的另一端接地，其中，K是等于或大于2、且等于或小于N的整数。

9. 如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述发光单元的第一端为正电极端。

10. 如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述发光单元的第二端为负电极端。

11. 如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括一个回授控制电路，其连接于任一个变压器接地的一端，用于根据流经发光模块输出的电流输出一控制信号。

12. 如权利要求11所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括一个直流电转交流电电路，其连接于发光模块与回授控制电路之间，用于将一输入的直流电源转换成一交流电源，以及依据回授控制电路传来的控制信号调整交流电源。

13. 如权利要求5所述的照明装置，其特征在于，所述发光模块的各个发光单元为一个放电灯管。