CN101006756A - 荧光灯功率控制 - Google Patents

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A·W·布伊杰
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Abstract

对荧光灯(2)，特别是显示设备的背光灯供以交流电压，在点火期间其频率和幅值比在正常运行期间大。测量灯电压(V)和通过灯的电流(I)以提供实测电压值和实测真实灯电流值。由交流电压导出电压(V2)。实测电压值以实测真实灯电流值和所获得电压的总和相乘。相乘结果(P＝V*(I+V2))与基准值(Ref)比较，产生差额或者误差值。误差值用于控制交流电压(V)的频率和幅值，从而使误差值最小。

Description

荧光灯功率控制
技术领域
本发明涉及一种方法和镇流器电路，用于如权利要求1和权利要求3前序部分分别所描述的那样对荧光灯供电和控制其功率。特别地该灯用作液晶显示器(LCD)的背光源。
背景技术
所述类型的方法被WO02/37904公开。使用现有技术方法对通过灯的电流和灯电压进行测量、采样和转化成数值。在每个采样时间乘法器把电流值和电压值相乘来得到该灯此时所消耗的功率值。把计算的功率值与基准值相比较得到第一误差信号。存储第一控制电压值。第二存储控制电压值在前面采样时间存储。由第一和第二控制电压的符号和量值可确定乘法因子。把第一误差信号和第二控制电压与所述因子的乘积相加而得到联合控制电压。联合控制电压用于控制频率或者操作所施加到灯的高频方波电压的工作占空比，从而使第一误差信号最小。使用所述联合控制电压而不是仅仅使用第一控制电压是为了使控制稳定并同时产生对极宽范围参数的较快响应，这些参数是例如灯所消耗的功率或者环境温度(见文献第7页第19-21行)。
所述快速响应的优点正好是以所谓的扫描模式运行的灯的缺点，例如LCD电视机。那种情形中电视机的LCD显示器包括多个纵向荧光管灯，每个灯交替的开和关来防止观看者经受显示器所显示图象的拖尾效应。例如，灯的刷新频率为75Hz，而工作时间为3ms，不工作时间为10ms。这意味着每个灯必须每1/75秒重新点火。通常，施加到灯的高频电压的点火电压和点火频率明显高于正常运行期间的电压和频率。更具体讲，随着误差信号加大，施加到灯的电压的高频增加。在开启灯时实测电流是零因此计算功率是零而误差最大。因此，灯在点火期间的功率大于正常工作期间的功率。此外，灯突然切换容易造成施加到灯的功率过冲。反过来这会造成电极的重电子轰击并因而减少灯的寿命。所述缺点更加重大。整体上所述缺点将把灯寿命减小到对电视机使用所不可接受的程度。
发明目的
本发明的目的在于克服如上所述现有技术方法的缺陷。
发明概述
本发明的目的通过提供如权利要求1所述的方法来实现。
使用本发明的方法总有计算功率值。这将从高速响应点火过程开始限制灯两端的最大电压，而点火仍然稳定且其控制平稳。当从灯的点火状态转换到正常运行状态时灯电压降低，而灯电流增加，从而控制信号附加项对灯功率控制的贡献较小。
本发明的上述目的还通过提供如权利要求3所述的镇流器电路来实现。
附图简介
本发明通过下面结合附图的示例性描述将逐渐清晰。在附图中：
图1表示本发明荧光灯镇流器电路的示图；
图2表示图1所示镇流器电路更详细的实施例示图。
实施例详述
图1的示图描述的镇流器电路包括具备4个阴极的荧光灯2。具体讲，图1所示的电路用于提供显示器设备中的背光源，例如液晶显示器(LCD)。该LCD可以是包括多个这样的背光灯2的电视机的部分。
优选的，所述灯的每个灯2是热阴极荧光灯(HCFL)。这种类型的灯2和冷阴极荧光灯(CCFL)相比发出更多的光，从而LCD可提供更亮的图象。因此，这使得LCD以所谓的扫描模式驱动，其中灯交替的开和关以防止观看者经受显示器所显示图象的拖尾效应。例如，灯的刷新频率为75Hz，而工作时间为3ms，不工作时间为10ms。这意味着每个灯必须每1/75秒重新点火。
图1所示的镇流器电路还包括用于提供在端子上8和以块(mass)10表示的端子之间方波电压的方波发生器6，连接在端子8和灯2第一阴极4之间的电感器14，连接在所述第一阴极4和块之间的电容器15和电压传感器16串联电路，连接在所述第一阴极4和决之间的电压传感器18，连接在灯第二阴极4和块10之间的电流传感器20，以及控制电路22，如飞利浦(Philips)UBA2010控制IC。
电感器14和电容器15提供谐振电路，其节点在灯2的第一阴极4产生高频过滤电压，所述电压的幅值取决于频率。
发电机可以是半桥驱动器，例如飞利浦UBA2024，其包括一系列在例如50kHz的高频交替的开和关的两个开关。所述频率取决于发电机6外部的电子元件。
控制电路22的电压传感器输入端U连接到电压传感器18以检测灯2上的电压，即在该实施例中第一阴极4和决10之间的。
控制电路22的电流传感器输入端J经电阻24连到电流传感器20以检测通过灯2的电流。
控制电路22的基准输入端Ref接收来自基准信号源(未示出)的基准信号。
控制电路22的输出端F连接到发电机6的输入端，通过其发电机6收到控制发电机6提供方波电压的频率、或者可能占空比的控制信号。
控制电路22对在U和J输入端的信号以采样率采样，并且其整流和放大一次所进行的每一对采样以产生灯的功率值和因此产生亮度值(流明)。利用施加到代表需要功率值的输入端Ref的基准信号，控制电路22把计算功率值与需要功率值进行比较。如果所述比较值之间的差值或者误差不是零，那么控制电路改变施加到其输出端F的控制信号以使所述误差最小。所述误差越大，则来自发电机6的方波电压频率也越大，并且非线性相关，在灯第一阴极4的电压幅值也越大。
在点火开始，灯电流是零并且因此所述误差最大。这将造成每次灯2点火时的高灯电压。灯的突然切换容易造成施加到灯的电压过冲并因此造成对灯电极的重电子轰击。这减少了灯2的寿命。具体讲，如果灯2如上所述是HCFL并以扫描模式运行，那么灯2的寿命就会明显减少。
使用点火后流过灯2的电流则灯的计算功率将不再是零，从而所述误差更小，方波电压的频率和幅值将下降。在点火期间的幅值将比在灯2正常运行期间的幅值高五倍。
为防止灯2寿命的所述下降，根据本发明，电流传感器输入端J也经过电阻26连到电路节点，该节点代表施加到灯2的电压循环中某时灯2电压的实测部分。在图1所示的实施例中，所述实测电压部分由电压传感器16产生。
因此，在控制电路22的输入端J存在代表通过灯2的电流I加上某量V2的信号，|V2|＜|V|，其由方波电压的幅值确定并激励灯电流。如上所述，控制器22整流和放大在其输入端J和U的采样。因此，控制器22以P＝V*(I+V2)(校正该公式或别的公式中的量纲)计算灯功率P的值。在点火开始灯电流I将是零，从而P＝V*V2，其不为零。因此这一刻产生的灯4第一阴极4的电压幅值将比最大值小。
在正常运行中，因为此时第一阴极4上电压的幅值将比在点火期间小大约五倍，所以项V*V2的影响很小。如果V和V2同相，从而所述项成为V2，这表明当从点火状态发展到正常运行状态时，其以减小的V的平方速率减小。然而，在点火期间其影响将足以快速响应地限制灯2的电压幅值，而保持在正常运行期间对所述幅值的可靠控制。
图2表示图1的镇流器电路更详细实施例的示图。
电压传感器16仅包括一个分流电阻30。电压传感器18包括电阻32和电阻34的分压器。电阻32和电阻34的节点连接到控制电路22的输入端U。
电流传感器20包括电阻36。流过灯2的电流产生电阻36的电压。所述电压耦合到控制电路22的输入端J以代表所述灯电流。
如上所示，电阻26可连接在控制电路22输入端J和灯2第一阴极4之间，在由控制电路22调整后产生如P＝V*(I+V2)的放大。如果电阻26连在控制电路22输入端J与电容器28和电阻30的节点之间，那么通过电阻26测量的电压V2与通过电压传感器18检测的电压V异相90度。因此，使得项V2在正常运行期间的贡献更小。
如上所述的本发明镇流器电路提供一种简单和低成本的解决方案，以增加一个控制环路快节奏关闭和重新点火的荧光灯的寿命。
尽管本发明参照表示本发明实施例的附图进行描述，但是必须清楚在所附权利要求的范围内的普通技术人员可以进行改变和更改。例如，可以更改电压传感器18和电流传感器20而不会改变本发明。而且，不是在灯2第一阴极测量电压而是在发电机6输出端测量。其还可在灯2两个阴极之间测量而不是参考块10。后者还适合耦合到控制电路22输入端J的电压V2。更进一步，可以使用硬件或者使用硬件与软件的结合来实施多个功能。其示例为飞利浦生产的集成电路UBA2021和UBA2010，其可用于分别实现发电机6和控制电路22。这一点上，注意V2相对于V的相变也可通过存储装置和软件延长从交流电压V获得的电压V2而得到。还须注意部分真实和模拟的灯功率值P＝V*(I+V2)可如此计算或者应用P＝V*I+V*V2。

Claims (5)

1.为荧光灯(2)供电的方法，包括：
a.在点火状态和在正常运行状态产生交流电压；
b.对灯的一对第一和第二阴极(4)施加该交流电压；
c.测量该灯的交流电压(V)幅值以提供实测电压值；
d.测量流过灯的电流(I)以提供实测电流值；
e.把实测电压值和实测电流值相乘以提供真实的灯功率值(V*I)；
f.把灯功率值与基准值比较以提供误差信号；
g.根据该误差信号控制交流电压的频率和幅值，以使误差信号最小；
其特征在于：
h.从交流电压上得到导出电压值(V2)；
i.把实测电压值与导出电压值相乘以提供模拟灯功率值(V*V2)；
j.把真实功率值加到模拟灯功率值上以提供联合功率值(P＝V*I+V*V2)；
k.执行联合功率值和基准值之间的比较步骤。
2.根据权利要求1的方法，特征在于，导出电压值(V2)相对于施加到灯(2)的交流电压(V)移相。
3.荧光灯(2)的镇流器电路，包括用于产生交流电的发电机(6)，和与灯和发电机串联以为灯第一阴极(4)施加交流电压的电感器(14)，连接跨在灯上的电容器(15)，控制电路(22)，连接跨在灯上以检测交流电压(V)幅值和为控制电路的第一测量输入端(U)提供实测电压信号的电压传感器(18)，用于检测流过灯的真实灯电流(I)并为控制电路的第二测量输入端(J)提供实测真实灯电流信号的电流传感器(36)，控制电路包括用于把在测量输入端(U，J)收到的信号放大的放大器，被连接来接收代表所要灯功率的基准信号的控制电路基准输入端(Ref)，控制电路还包括用于比较放大器输出值和基准信号值以提供误差值的比较器，和被连接来为发电机提供控制信号以控制交流电压频率和幅值的控制电路输出端(F)，从而使误差值最小，特征在于控制电路的第二测量输入端(J)被耦合以接收除了实测真实灯电流信号外的从交流电压(V)导出的电压(V2)。
4.根据权利要求3的镇流器电路，特征在于导出的电压(V2)通过移相电路得到。
5.根据权利要求4的镇流器电路，特征在于，移相电路包括电感器(14)、电容器(15)和电阻器(30)的串联电路，而该串联电路并联连接到发电机(6)。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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