CN1719960A - 使许多放电灯发光的放电灯发光设备 - Google Patents

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Abstract

在使两个放电灯发光的放电灯发光设备中，升压变压器次级边的一端，通过两个可变电感单元的每一个，连接到该两个放电灯每一个的一端，该两个放电灯每一个的另一端，连接到与灯电流控制电路连接的一个灯电流检测单元，一个开关设在灯电流控制电路的前级，来自一个相位调整电路的输出信号，通过该开关，连接到灯电流检测单元和灯电流控制电路的连接部分，和用灯电流控制电路发送的输出信号，改变每一个可变电感单元的电感，且该输出信号有与其余不同的相位移动，据此控制流过每一放电灯的灯电流。

Description

使许多放电灯发光的放电灯发光设备
技术领域
本发明涉及放电灯发光设备，更具体说，是涉及使液晶显示(LCD)设备中用作背景光的许多放电灯发光的放电灯发光设备。
背景技术
作为平板显示设备的LCD设备，有各种广泛的应用。因为在LCD设备中的液晶自身不发光，需要发光装置来获得良好的显示。从背面使液晶平板发光的背景光装置，是该类发光装置的一种。在该种背景光装置中，用作放电灯的主要是冷阴极灯，还要提供包括驱动冷阴极灯的倒相器的放电灯发光设备。
近来，用在例如大屏幕TV的LCD设备越来越大，因此在背景光装置中使用许多放电灯，以便为该LCD设备获得足够的屏幕亮度。一些背景光装置设有使放电灯亮度(照度)随环境可变控制的功能。亮度控制方法之一是称为“突发式消光方法”。该突发式消光方法的工作原理，是使驱动电源的电压间歇地输出，为的是向放电灯提供接通周期和断开周期，而且，由流过放电灯高频电流的间歇操作定义的接通周期与断开周期之比，是变化的，从而控制时间平均的亮度。
但是，在突发式消光方法中，当简单地通过规定的输出波形，使许多放电灯间歇地发光和不发光时，所有放电灯中流过的电流同时接通和断开，且如果重复这一操作，那么开关电源施加电压的电流波纹增加，最终必须增加开关电源的负载电流，因此引起开关电源费用的增加。
为了解决这个电流波纹问题，提出一种称为“多相位放电灯发光设备”，其中控制放电灯的接通/断开操作的控制电路输出相位，彼此不同地移动，从而控制波纹比(例如参考日本专利申请公告，No.2002-15895)。
图3是公开在前述日本专利申请公告No.2002-15895中的放电灯发光设备的电路方框图。图3所示放电灯发光设备，适合驱动许多冷阴极灯107，该放电灯发光设备包括定时信号发生电路103，和许多消光信号发生电路104及开关电路105，这些电路分别在数量上等于与各个冷阴极灯107连接的谐振电路106，且该放电灯发光设备的工作原理，是使定时信号发生电路103接收PWM定时信号101，随后选择一个消光信号发生电路104，随后接通一个与该被选择的消光信号发生电路104连接的冷阴极灯107。
在图3所示的放电灯发光设备中，开关电源的电流波纹，能够被彼此不同地移动的冷阴极灯107的接通/断开相位抑制。但是，因为必须对每一谐振电路106个别地提供消光信号发生电路104及开关电路105，需要大量的控制IC及其他部件，因此导致放电灯发光设备费用的增加。
发明内容
本发明是有鉴于上述问题而作出的，所以本发明的一个目的，是提供一种放电灯发光设备，其中多相位消光方法是通过单个控制电路获得的，因此不需要另外的电路部件，从而导致费用的降低。
为了达到上述目的，按照本发明的一个方面，是提供一种放电灯发光设备，它包括：DC电源；控制电路；定义初级边和次级边的升压变压器；和开关单元，该开关单元连接到DC电源，并用控制电路的信号驱动升压变压器初级边，从而使设在升压变压器次级边的至少两个放电灯发光。在上述放电灯发光设备中，升压变压器次级边的一端，通过至少两个可变电感单元的每一个，连接到每一放电灯的一端，而升压变压器次级边的另一端则接地；至少两个串联谐振电路，各由升压变压器的漏电感、每一可变电感单元的电感、和设在每一可变电感单元和每一放电灯之间的电容器形成；至少两个灯电流检测单元，各设在每一放电灯的另一端，并把每一个灯电流检测单元的信号，连接到至少两个灯电流控制电路的每一个；至少两个开关，各设在每一个灯电流控制电路的前级；至少两个相位调整电路的每一个的输出信号，通过每一个开关，连接到每一灯电流检测单元和每一灯电流控制电路的连接部分；最后，每一灯电流控制电路发送的并有与其余不同的相位移动的输出信号，被连接到每一个可变电感单元，以便改变每一可变电感单元的电感，从而控制流过每一放电灯的灯电流。
在本发明的这一方面中，每一个灯电流控制电路可以包括运算放大器和晶体管，来自每一灯电流检测单元的信号和参考电压，可以输入运算放大器，运算放大器的输出可以连接到晶体管的基极，而晶体管的集电极可以连接到每一可变电感单元，从而改变每一可变电感单元的电感。
在本发明的这一方面中，每一可变电感单元可以构成变压器，还可以把缓冲电路连接到该变压器控制绕组的两端。
在本发明的这一方面中，该放电灯发光设备可以装入液晶显示设备的背景光装置中。
按照本发明，流过许多放电灯的电流是相等的，从而降低放电灯之间亮度的变化，而这一点能够用耐高电压的有限数量的附加电路部件达到，从而提供一种廉价的放电灯发光设备。
还有，该灯电流能够用存在于升压变压器的漏电感和可变电感单元控制，这样导致尺寸的缩减。
而且，因为相位调整电路的信号连接到灯电流检测单元和灯电流控制电路的连接部分，以及彼此不同地被移动的各个灯电流的相位，所以输出波形的上升定时产生的波纹，能够被恰当地抑制，无需为放电灯提供若干个倒相器电路和控制电路。
附图说明
图1按照本发明的第一实施例，画出放电灯发光设备的电路；
图2按照本发明的第二实施例，画出放电灯发光设备的电路；和
图3是常规多相位放电灯发光设备的方框图。
具体实施方式
本文后面将参照附图说明本发明的优选实施例。
现在参照图1，图上按照第一实施例，画出放电灯发光设备10，它适合使许多(图中是两个)放电灯5a和5b发光。在放电灯发光设备10中，包含作为开关单元的晶体管Q1和Q2的串联电路，与包含晶体管Q3和Q4的串联电路并联地连接到DC电源1，而晶体管Q1和Q2的连接部分和Q3和Q4的连接部分，分别连接到升压变压器3初级绕组Np的两端，从而构成所谓的全电桥。
控制电路2控制放电灯发光设备10，并包括为驱动升压变压器3初级边设置驱动频率的振荡电路，而晶体管Q1、Q2、Q3和Q4按控制电路2输出信号的预定定时接通和断开，从而产生AC电压。驱动频率被设置为高于串联谐振电路(稍后还要说明)的谐振频率，该串联谐振电路在升压变压器3的次级边上形成。
升压变压器3的初级边连接到由本实施例的Q1、Q2、Q3和Q4构成的上述全电桥，但也可以换种方式，与半电桥连接。全电桥执行开关操作比半电桥更有效，所以更为可取。
升压变压器3次级绕组Ns的一端，通过作为可变电感单元的变压器4A和4B相应的绕组4a，连接到放电灯5a和5b的一端，而升压变压器3次级绕组Ns的另一端则接地。对该电路还将参照包括放电灯5a的电路作进一步说明。
在升压变压器3的次级边，由升压变压器3的漏电感Le、变压器4A的电感Lv、和电容器C1及Cp，形成前述的串联谐振电路。电容器C1是与该电路连接的电容器，并适合调整谐振频率，而电容器Cp是杂散电容。
灯电流检测单元6设在放电灯5a的另一端。灯电流检测单元6包括灯电流检测电阻R4和整流二极管D1，而流过放电灯5a的灯电流IL，被灯电流检测电阻R4转换为电压，该电压被与放电灯5a及灯电流检测电阻R4的连接部分连接的整流二极管D1整流，并输出到组成灯电流控制电路7的运算放大器7a的倒相输入端。
参考电压Vref输入运算放大器7a的非倒相输入端，把被整流二极管D1整流的电压与参考电压Vref比较，并把得到的输出加在晶体管Q5的基极。晶体管Q5的集电极端连接到变压器4A的控制绕组4b，且变压器4A的电感值受晶体管Q5集电极电流的起伏控制，该集电极电流按照运算放大器7a的输出电压起伏，就是说，受流过控制绕组4b的电流起伏的控制。当控制绕组4b的电流值增加时，变压器4A的电感值下降。由电容器C4和彼此串联连接的电阻R5构成的缓冲电路，与变压器4A的控制绕组4b并联连接，以便在产生反电动势时，抵御高的尖峰电压。
放电灯发光设备10按照本实施例的正常亮度控制操作，将假定没有来自相位调整电路8的输出信号的情况下说明。
当流过放电灯5a的灯电流IL落到预定值之下时，灯电流检测电阻R4的电压下降。结果，运算放大器7a的输出电压上升，从而晶体管Q5基极电流增加并使集电极电流也增加。由此，流过变压器4A控制绕组4b的电流增加，导致作为可变电感单元的变压器4A电感值下降，升压变压器3次级边上形成的谐振电路谐振频率f0(f0＝1/2π√(Le+Lv)×(C1+Cp))增加，更接近升压变压器3初级边的驱动频率，该驱动频率如上所述，被设置为高于谐振频率F0，于是导致谐振电路在驱动频率上的阻抗变低，使流过放电灯5a的灯电流IL增加。
另一方面，当流过放电灯5a的灯电流IL升到预定值以上时，灯电流检测电阻R4的电压增加。结果，运算放大器7a的输出电压下降，从而晶体管Q5基极电流下降并使集电极电流也下降。由此，流过变压器4A控制绕组4b的电流下降，导致作为可变电感单元的变压器4A电感值增加，升压变压器3次级边上形成的谐振电路谐振频率f0下降，离开升压变压器3初级边的驱动频率，该驱动频率如上所述，被设置为高于谐振频率F0，于是导致谐振电路在驱动频率上的阻抗升高，使流过放电灯5a的灯电流IL下降。
包括放电灯5b并与升压变压器3次级绕组Ns并联连接的电路，与上述包括放电灯5a的电路全同。流过放电灯5b的灯电流IL的作用，与流过放电灯5a的灯电流IL的作用相同，作为可变电感单元的变压器4B的操作，与作为可变电感单元的变压器4A的操作相同，因此省略对它们的解释。
在本实施例中，根据放电灯间歇接通/断开操作的突发式消光方法，是按照相位调整电路8的输出信号，使开关Q6接通和断开实施的。为此，把相位调整电路8的输出，通过开关Q6，连接到灯电流检测单元6和灯电流控制电路7的连接部分，且在本实施例中，相位调整电路8的输出连接到由NPN晶体管构成的开关Q6的基极端，同时，开关Q6的集电极端及发射极端，分别连接到DC电源Vcc(＞Vref)和作为运算放大器7a倒相输入端的整流二极管D1及输入电阻R3的连接部分。
下面说明根据上述电路的突发式消光方法的操作。
当相位调整电路8的输出信号是低电平且开关Q6被断开时，与预定的参考电压Vref对应的电流，流过变压器4A的控制绕组4b，放电灯5a被预定的灯电流IL点亮，该预定的灯电流IL在上述被调整的正常亮度控制下，维持在预定值。另一方面，当相位调整电路8的输出信号是高电平，使开关Q6接通时，运算放大器7a倒相输入端的输入电压被固定在Vcc(＞Vref)。结果，不论灯电流检测单元6的输出电压如何，晶体管Q5被断开，电流不再流过变压器4A的控制绕组4b。由此，变压器4A的电感值增加，放电灯5a不能保持放电操作而关闭。
相位调整电路8的接通/断开控制，按相同方式也在包括放电灯5b和作为可变电感单元的变压器4B的电路上实施。相位调整电路8输出信号的波形，在分别包括放电灯5a和5b的电路之间的相位是移动的，放电灯5a和5b被多相位方法驱动，使间歇地流过相应放电灯5a和5b的灯电流IL的相位移动，是相互不同的。据此避免输出波形的上升定时重叠而使波纹增大。因此，由于流过许多放电灯的灯电流个别地逐个放电灯控制，所以能够使灯电流相等，降低放电灯之间的亮度变化。还有，因为相位调整电路8的输出信号，是在放电灯低电压侧的灯电流检测单元6和相位调整电路8之间提供，所以该突发式消光方法，能够通过接通和断开开关Q6实施，并且该多相位方法能够只用一个控制电路2实现。
在本实施例中，图1所示放电灯发光设备10，是以使两个放电灯发光为例说明的，但只要把各包括放电灯的附加电路并联地连接在升压变压器3次级边，即能使多于两个放电灯发光。还有，开关Q6可以由NPN晶体管构成，并把相位调整电路8的输出连接到开关Q6的基极端，同时，把开关Q6的发射极端及集电极端，分别连接到DC电源Vcc(＞Vref)和作为运算放大器7a倒相输入端的整流二极管D1及输入电阻R3的连接部分。在这种安排中，当相位调整电路8的输出信号是低电平时，开关Q6接通，而当相位调整电路8的输出信号是高电平时，开关断开，从而适当地实现上述突发式消光方法。
图2按照本发明的第二实施例，画出放电灯发光设备20。放电灯发光设备20与图1所示放电灯发光设备10按相同方式操作，因此这里的说明将专注于它的不同点。
在第二实施例中，用多相位方法的突发式消光方法，是按照相位调整电路8的输出信号，接通和断开开关D2实施的，相位调整电路8的输出，通过开关D2，连接到灯电流检测单元6和灯电流控制电路7的连接部分。开关D2由二极管构成，而相位调整电路8的输出则与开关D2的阳极端连接，同时，开关D2的阴极端，连接到作为运算放大器7a倒相输入端的整流二极管D1和输入电阻R3的连接部分。
在按照第二实施例的放电灯发光设备20中，当相位调整电路8的输出信号为高电平时，开关Q6接通，当相位调整电路8的输出信号为低电平时，开关断开，从而上述第一实施例中的突发式消光方法，被适当地实施。
显然，借助上面的教导，本发明可以有许多改动和变化。因此，应当指出，在后面的权利要求书范围内，本发明可以用不同于上述具体说明的方式实施。

Claims (4)

1.一种放电灯发光设备，包括：
DC电源；
控制电路；
定义初级边和次级边的升压变压器；和
与DC电源连接的开关单元，并具有用控制电路信号驱动升压变压器初级边的功能，从而使升压变压器次级边上的至少两个放电灯发光，
其中：升压变压器次级边的一端，通过至少两个可变电感单元的每一个，连接到每一放电灯的一端，而升压变压器次级边的另一端则接地；至少两个串联谐振电路，各由升压变压器的漏电感、该至少两个可变电感单元每一个的电感、和设在每一可变电感单元与每一放电灯之间的电容器形成；至少两个灯电流检测单元，各设在每一放电灯的另一端，并把该至少两个灯电流检测单元每一个的信号，连接到至少两个灯电流控制电路的每一个；至少两个开关，各设在该至少两个灯电流控制电路每一个的前级；至少两个相位调整电路的每一个的输出信号，通过该至少两个开关的每一个，连接到每一灯电流检测单元和每一灯电流控制电路的连接部分；最后，每一灯电流控制电路发送的并有与其余不同的相位移动的输出信号，被连接到该至少两个可变电感单元的每一个，以便改变每一可变电感单元的电感，从而控制流过每一放电灯的灯电流。
2.按照权利要求1的放电灯发光设备，其中，每一个灯电流控制电路，包括运算放大器和晶体管，来自每一灯电流检测单元的信号和参考电压，输入运算放大器，运算放大器的输出连接到晶体管的基极，而晶体管的集电极连接到每一可变电感单元，从而改变每一可变电感单元的电感。
3.按照权利要求1或2的放电灯发光设备，其中，每一可变电感单元构成变压器，并把缓冲电路连接到该变压器控制绕组的两端。
4.按照权利要求1到3任一项的放电灯发光设备，其中的放电灯发光设备可以装入液晶显示设备的背景光装置中。
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