CN1721945A - 点亮多个放电灯的放电灯点亮设备 - Google Patents

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Abstract

一种点亮多个放电灯的放电灯点亮设备，包括：适合于输出驱动信号的控制电路；多个升压变压器；和多个桥接电路，每个桥接电路连接到直流电源，并根据来自控制电路的驱动信号驱动每个升压变压器的初级，为的是点亮与变压器次级分别连接的每个放电灯。在放电灯点亮设备中，每个桥接电路经同步交换单元连接到控制电路，而同步交换单元根据所加的每个同步信号接通和断开来自控制电路的驱动信号，为的是可控制地使每个桥接电路起动和停止它的运行。

Description

点亮多个放电灯的放电灯点亮设备
技术领域
本发明涉及放电灯点亮设备，具体涉及适合于点亮多个放电灯的放电灯点亮设备，它们可以用作液晶显示设备中的后照光。
背景技术
液晶显示(LCD)设备广泛地用于各种电子器件，在诸如个人计算机和电视机的相对大屏幕显示设备中正在不断地取代阴极射线管(CRT)。在这种大屏幕LCD设备中，通常使用配置多个放电灯的后照光系统，为的是确保足够的显示亮度和亮度的均匀性，而放电灯的驱动通常是利用有反相器电路的放电灯点亮设备。
这种LCD设备与普通使用的CRT比较，它有较薄的外形和较低的功率消耗，但由于电影显示中的模糊轮廓造成图像质量的退化。具体地说，在保持型显示设备的LCD设备中，在显示下一帧周期的图像数据之前，每个像素的亮度在整个帧周期内保持基本恒定。因此，在跟随运动物体的轮廓时，观察者识别如此形成的图像，各个轮廓周围区的灰度值是在几帧周期内合成，因此，观察者看到的轮廓是模糊的。另一方面，在脉冲型显示的CRT中，每个像素的亮度在一帧周期内是衰减的，所以，在从一帧周期到下一帧周期的过渡时间内，可以防止观察者看到各个轮廓周围区内合成的灰度值，从而避免上述的模糊轮廓问题。
在涉及该问题时，后照光在一帧周期内是闪烁的，从而在LCD设备中实现脉冲型光发射(例如，参照Japanese Patent ApplicationLaid-Open No.2002-110393)。具体地说，构成后照光的多个放电灯安排成与屏幕的扫描线平行，而对应于部分屏幕区的一些放电灯在一帧周期内被接通，然后在预定时间之后的相同帧周期内被关断，从而完成闪烁运行。闪烁运行是与扫描线同步顺序地重复进行，可以顺序地覆盖多个部分区域(这种运行称之为“闪烁照明”)，因此，可以减小或消除模糊轮廓的问题。为了进行这种闪烁照明，放电灯点亮设备必须能够可控制地分别点亮和熄灭多个放电灯。
图3是采用反相器完成闪烁照明的普通放电灯点亮设备100的电路图。放电灯点亮设备100包括：升压变压器T1至Tn，与升压变压器T1至Tn次级分别连接的放电灯La1至Lan，以及与升压变压器T1至Tn初级分别连接并适合于点亮放电灯La1至Lan的反相器INV1至INVn。反相器INV1至INVn是单独的振荡反相器，每个反相器包括：有控制IC的控制电路101，和桥接电路102。控制电路101驱动桥接电路102，从而在每个升压变压器T1至Tn的初级产生AC电压，然后在每个升压变压器T1至Tn的次级感应高电压，而放电灯La1至Lan被各自感应的高电压点亮。在升压变压器T1至Tn次级分别配置管电流检测电阻器R1至Rn，其电压值经各自的二极管D1至Dn反馈到控制电路101，从而使流过各自放电灯La1至Lan的管电流保持在预定值。各个控制电路101的控制IC有同步信号P1至Pn的输入终端并根据同步信号P1至Pn使各自的桥接电路102启动和停止它们的运行，因此，放电灯La1至Lan被分别地点亮和熄灭。
图4是具有闪烁照明运行的另一种普通放电灯点亮设备200的电路图。放电灯点亮设备200包括：DC-DC转换器201，多个放电灯La1至Lan，和多个反相器INV1至INVn。反相器INV1至INVn是自振荡反相器，每个反相器包括：含升压变压器T1的校正器谐振Royer电路202，它的工作电压是由DC-DC转换器201的控制和保持。在Royer电路202中，偏置电压经交换单元Q9提供给交换单元Q7和Q8，并根据同步信号P1/P2/.../Pn接通和断开交换单元Q9，从而使Royer电路202启动和停止它的运行，因此，放电灯La1/La2/.../Lan被点亮和熄灭。
图3所示的放电灯点亮设备100需要多个控制IC，为的是点亮和熄灭多个放电灯，因此，它增大该设备的成本。图4所示的放电灯点亮设备200不需要控制IC，它与设备100比较具有成本低的优点，然而，由于产生热量等因素导致很大的损耗，从而出现效率低的问题。
发明内容
本发明是鉴于以上描述的问题，其目的是提供一种放电灯点亮设备，它实现价廉和有效的闪烁照明。
为了实现上述的目的，按照本发明的特征，提供一种放电灯点亮设备，包括：适合于输出驱动信号的控制电路；多个升压变压器；和多个桥接电路，每个桥接电路连接到直流电源，根据来自控制电路的驱动信号驱动每个升压变压器的初级，为的是点亮与变压器次级分别连接的多个放电灯中每个放电灯。在上述的放电灯点亮设备中，每个桥接电路经同步交换单元连接到控制电路，而同步交换单元根据所加的每个同步信号接通和断开来自控制电路的驱动信号，为的是可控制地使每个桥接电路起动和停止它的运行。
在本发明的特征中，每个桥接电路可以是包括串联电路的全桥式电路，每个串联电路包含互相串联连接的一对交换单元，而这些串联电路互相并行连接，作为每个桥接电路低端开关的交换单元可以经同步交换单元分别连接到控制电路。
在本发明的特征中，在每个升压变压器的次级可以配置管电流检测单元，而来自电流检测单元的输出信号可以经包含二极管的OR电路馈送到控制电路。
在本发明的特征中，放电灯点亮设备可以合并在液晶显示设备的后照光系统。
在本发明的特征中，可以控制多个桥接电路，为的是顺序起动和停止与液晶显示设备垂直扫描线同步的运行。
按照本发明的放电灯点亮设备，由于仅仅一个控制电路能够可控制地点亮和熄灭多个放电灯，借助于高效率的单独振荡反相器，可以廉价地实现闪烁照明运行，并使电路简化，因此，可以容易地实现放电灯点亮设备的小型化。
此外，如上所述，由于仅仅一个控制电路能够可控制地点亮和熄灭多个放电灯，从而在多个放电灯上实现均匀的亮度，它独立于控制电路中参考电压的变化，并利用相同的频率点亮多个放电灯，因此，在放电灯之间不会产生干扰。
附图说明
图1是按照本发明实施例的放电灯点亮设备电路图；
图2是图1所示放电灯点亮设备中同步信号的时序图例子；
图3是普通放电灯点亮设备的电路图，它采用单独的振荡反相器分别点亮和熄灭多个放电灯。
图4是另一种普通放电灯点亮设备的电路图，它采用自振荡反相器分别点亮和熄灭多个放电灯。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的优选实施例。
参照图1，按照本发明一个实施例的放电灯点亮设备10是用于可控制地点亮多个放电灯(例如，冷阴极管)La1至Lan，它包括：控制电路11，多个桥接电路BR1至BRn，和多个升压变压器T1至Tn。
每个桥接电路BR1至BRn包括：交换单元Q1和Q3构成的串联电路和交换单元Q2和Q4构成的串联电路，其中这两个串联电路互相并联连接，它们的一个终端连接到直流电源，而另一个终端接地，且交换单元Q1和Q3的连接部分和交换单元Q2和Q4的连接部分与每个升压变压器T1/T2/.../Tn的初级两端分别连接，从而形成全桥式电路。在本发明中，作为与电源高端开关连接的交换单元Q1和Q2是P沟道MOSFET，作为接地低端开关的交换单元Q3和Q4是N沟道MOSFET，而每个桥接电路BR1至BRn经驱动信号线d1至d4连接到控制电路11以驱动交换单元Q1至Q4中各自的栅极电压。低端交换单元Q3和Q4经同步交换单元Q5和Q6分别连接到控制电路11。在这个实施例中，同步交换单元Q5和Q6是P沟道MOSFET，它们的栅极端连接到同步信号发生器(未画出)的输出端，并由每个同步信号P1/P2/.../Pn驱动。齐纳二极管31和32，电阻器33和34，和电容器35和36分别连接到驱动信号线d1和d2，并构成偏置电路，它根据控制电路11中逻辑电路24的输出(以下描述)给交换单元Q1和Q2(P沟道MOSFET)提供合适的偏置电压。
放电灯La1至Lan分别连接到升压变压器T1至Tn的次级，它们的一个终端接地并分别配置管电流检测单元S1至Sn。管电流检测单元S1至Sn包括：各自的电阻器R1至Rn和各自的二极管D1至Dn。流过放电灯La1/La2/.../Lan的管电流被电阻器R1/R2/.../Rn转换成电压，该电压经二极管D1/D2/.../Dn输出到控制电路11的误差放大器22。在这个实施例中，二极管D1至Dn的阳极端连接到电阻器R1至Rn和放电灯La1至Lan的各自连接部分，而电阻器R1至Rn的阴极端共同连接到电阻器37的一端，电阻器37的另一端接地，从而形成所谓的“OR电路”，对应于流过放电灯La1至Lan中最大电流的电压22b恒定地输出到误差放大器22的输入端，所以，能够正确地控制多个放电灯La1至Lan中的管电流。
控制电路11包括：振荡电路21，上述的误差放大器22，PWM电路23，和上述的逻辑电路24。控制电路11按照如下方式运行。例如，振荡电路21是CR振荡电路，它根据外电阻器25和外电容器26的数值产生预定频率的三角形波21a，并馈送到PWM电路23。误差放大器22比较上述的最大电压22与参考电压Vref，并给PWM电路23提供对应于误差量的电压22a。PWM电路23比较来自振荡电路21的三角形波21a与来自误差放大器22的电压22a，产生预定的PWM脉冲23a，并馈送到逻辑电路24。基于PWM脉冲23a和来自振荡电路21的三角形波21b，逻辑电路24产生驱动信号d1至d4，从而驱动桥接电路BR1/BR2/.../BRn。因此，在放电灯点亮设备10中，在升压变压器T1/T2/.../Tn的初级产生预定频率的AC电压，而与升压变压器T1/T2/.../Tn次级连接的放电灯La1/La2/.../Lan以高效率的方式可控制地被点亮和熄灭。
在按照本实施例的放电灯点亮设备10中，构成桥接电路的低端交换单元Q3和Q4经同步交换单元Q5和Q6分别连接到控制电路11，而P沟道MOSFET构成的同步交换单元Q5和Q6的栅极连接到上述同步信号发生器(未画出)的输出端，并由同步信号P1/P2/.../Pn驱动，因此，借助于同步信号P1/P2/.../Pn可以控制同步交换单元Q5和Q6的接通/断开运行。具体地说，当同步信号P1的输出是在低电平时，同步交换单元Q5和Q6被接通，桥接电路BR1的交换单元Q3和Q4是基于驱动信号d3和d4正常地运行，从而使桥接电路BR1进入运行模式。当同步信号P1的输出是在高电平时，同步交换单元Q5和Q6被关断，驱动信号d3和d4的偏置电压没有馈送到桥接电路BR1中交换单元Q3和Q4的栅极，从而使桥接电路BR1进入非运行模式。在放电灯点亮设备10中，多个桥接电路BR1至BRn分别地受到控制，为的基于同步信号P1至Pn起动和停止它们的运行，从而可控制地点亮和熄灭多个放电灯La1至Lan。
为了减小功率消耗，放电灯点亮设备10可以允许放电灯La1至Lan分别地被点亮和熄灭，但它最好合并在LCD设备的后照光系统，并与显示屏的垂直扫描同步地闪烁照明。在这方面，上述的同步信号发生器可以包含在放电灯点亮设备10中，它作为适合于从LCD设备的驱动电路中接收垂直同步信号并产生同步信号的构成单元，或者，它可以包含在LCD设备的驱动电路中，而同步信号是从外部输入到放电灯点亮设备10。
图2是在进行闪烁照明时同步信号P1至Pn例子的时序图。在该时序图中，屏幕显示的更新速率是60Hz，而16.7msec相当于一帧周期。此外，同步信号P1至Pn分别与放电灯La1至Lan有关，而放电灯La1至Lan安排成平行于LCD屏幕上的扫描线，并对应于屏幕分成n段的各自部分区域。如图2所示，在周期T1，只有同步信号P1是在高电平，而其余的同步信号P2至Pn是在低电平，与同步信号P1有关的放电灯La1被熄灭，而与同步信号P2至Pn分别有关的其余放电灯La2至Lan被点亮。然后，在周期P2，只有同步信号P2是在高电平，而其余的同步信号P1和P3至Pn是在低电平，放电灯La2被熄灭，而其余的放电灯La1，La3至Lan被点亮。这种点亮/熄灭运行在周期Tn之前的一帧周期内顺序地连续进行，其中只有放电灯Ln被熄灭，而其余的放电灯L1至Ln-1被点亮，在一帧周期内完成的上述运行在随后的帧周期内重复地进行，因此，一帧周期中每个部分区域是在某个熄灭持续时间之后的下一帧周期内显示，从而可以防止由于模糊轮廓造成显示质量的退化。在图2所示的时序图中，在一个周期T1/T2/.../Tn中仅仅安排一个放电灯被熄灭，但本发明不局限于这种安排，或者，考虑到显示质量，功率消耗等因素，通过调整同步信号P1至Pn停留在高电平的次数，在一个周期内可以熄灭多个放电灯。
在以上的描述中，桥接电路BR1至BRn是全桥式电路，但本发明不局限于这种结构，桥接电路BR1至BRn可以是半桥式电路，其中每个桥接电路是由互相串联连接的两个交换单元构成。此外，在桥接电路BR1至BRn中，高端交换单元Q1和Q3是P沟道MOSFET，但本发明不局限于这种结构，若采用合适的高端驱动器，则桥接电路BR1至BRn完全可以由N沟道MOSFET构成。而且，所有的交换单元可以是由任何的双极型晶体管，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等构成。
在不偏离本发明精神或重要特征的条件下，本发明可以有其他的具体形式。上述实施例的各个特征仅仅是说明性的，而不是限制性的。所以，发明的范围是由所附权利要求书确定，而不是由以上的描述确定。在相当于权利要求书意义和范围内的所有变化都应当是在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种放电灯点亮设备，包括：
输出驱动信号的控制电路；
多个升压变压器；和
多个桥接电路，每个桥接电路连接到直流电源，根据来自控制电路的驱动信号驱动每个升压变压器的初级，为的是点亮与升压变压器次级分别连接的多个放电灯中每个放电灯，且每个桥接电路经同步交换单元连接到控制电路，交换单元根据所加的每个同步信号接通和断开来自控制电路的驱动信号，为的是可控制地使每个桥接电路起动和停止它的运行。
2.按照权利要求1的放电灯点亮设备，其中每个桥接电路是包括串联电路的全桥式电路，每个串联电路包含一对串联连接的交换单元，而这些串联电路互相并联连接，且其中作为每个桥接电路低端开关的交换单元经同步交换单元分别连接到控制电路。
3.按照权利要求1或2的放电灯点亮设备，其中在每个升压变压器的次级配置管电流检测单元，而来自电流检测单元的输出信号经包含二极管的OR电路馈送到控制电路。
4.按照权利要求1至3中任何一个的放电灯点亮设备，其中放电灯点亮设备合并在液晶显示设备的后照光系统。
5.按照权利要求4的放电灯点亮设备，其中多个桥接电路受到控制，为的是顺序起动和停止与液晶显示设备垂直扫描线同步的运行。
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