DE60128535T2 - Anordnung und Verfahren zum Steuern einer Kaltkathoden -Entladungslampe - Google Patents

Anordnung und Verfahren zum Steuern einer Kaltkathoden -Entladungslampe Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Hintergrund-Lichtvorrichtung und bezieht sich insbesondere auf die Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe, welche einen piezoelektrischen Transformator nutzt, und verwendet wird für die Hintergrund-Lichtvorrichtung in Flüssigkristallanzeigen, so wie sie in Personal Computern, Flachbildschirmen und Flachbild-Fernsehgeräten eingesetzt wird.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Piezoelektrische Transformatoren erzielen eine extrem hohe Spannungsverstärkung, wenn die Belastung unbegrenzt ist, und der Spannungsverstärkungs-Faktor vermindert sich, wenn die Belastung vermindert wird. Andere Vorteile der piezoelektrischen Transformatoren sind, dass sie kleiner als elektromagnetische Transformatoren sind, nicht brennbar sind und keine Störgeräusche aufgrund elektromagnetischer Induktion erzeugen. Piezoelektrische Transformatoren werden aufgrund dieser Merkmale als die Stromquelle für Kaltkathoden-Leuchtstofflampen verwendet.
  • 26 zeigt die Konfiguration eines piezoelektrischen Transformators des Rosen-Typs, eines typischen piezoelektrischen Transformators des Standes der Technik. Wie in 26 gezeigt, weist der Piezoelektrische Transformator einen Niedrigimpedanz-Abschnitt 510, einen Hochimpedanz-Abschnitt 512, Eingangselektroden 514D und 514U, eine Ausgangselektrode 516 und Piezoelektrische Körper 518 und 520 auf. Das Bezugszeichen 522 kennzeichnet die Polarisierungsrichtung des piezoelektrischen Körpers 518 in dem Niedrigimpedanz-Abschnitt 510, das Bezugszeichen 524 kennzeichnet die Polarisierungsrichtung in dem piezoelektrischen Körper 520 und das Bezugszeichen 610 kennzeichnet den piezoelektrischen Transformator.
  • Wenn der piezoelektrische Transformator 610 für eine Spannungsverstärkung verwendet wird, ist der Niedrigimpedanz-Abschnitt 510 die Eingangsseite. Wie durch die Polarisierungsrichtung 522 gekennzeichnet, ist der Niedrigimpedanz-Abschnitt 510 in der Richtung der Dicke polarisiert, und Eingangselektroden 514U und 514D sind auf der primären Vorderseite und den Oberflächen in der Richtung der Dicke angeordnet. Der Hochimpedanz-Abschnitt 512 ist der Ausgangsabschnitt, wenn der piezoelektrische Transformator für eine Spannungsverstärkung verwendet wird. Wie durch die Polarisierungsrichtung 524 gekennzeichnet, ist der Hochimpedanz-Abschnitt 512 der Länge nach polarisiert, und weist eine Ausgangselektrode 516 auf dem längsseitigen Ende des Transformators auf.
  • Eine spezielle AC-Spannung, die zwischen die Eingangselektroden 514U und 514D zugeführt wird, führt zu einer der Länge nach erfolgenden Ausdehnungs- und Kontraktionsschwingung, wobei dieser piezoelektrische Effekt des piezoelektrischen Transformators 610 in eine Spannung zwischen der Eingangselektrode 514U und der Ausgangselektrode 516 umwandelt. Die Spannungsverstärkung oder -abschwächung ist Folge einer Impedanzumwandlung durch den Niedrigimpedanz-Abschnitt 510 und den Hochimpedanz-Abschnitt 512.
  • Eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe mit einer Kaltkathodenkonfiguration, die keine Heizvorrichtung für die Entladungselektrode aufweist, wird in der Regel für die Hintergrundbeleuchtung eines LCD verwendet. Die Zündspannung für das Starten der Lampe und die Betriebsspannung für das Aufrechterhalten der Lampen-Leistungsabgabe sind beide bei einer Kaltkathoden-Leuchtstofflampe aufgrund der Kaltkathoden-Konstruktion extrem hoch. Eine Betriebsspannung von 800 Vrms und eine Zündspannung von 1300 Vrms werden in der Regel für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erfordert, die in einem 14-Inch-Klasse LCD verwendet wird. Wenn die LCD-Größe ansteigt und die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe einen längeren Zustand aufweist, wird erwartet, dass die Zündspannung und die Betriebsspannung ansteigen.
  • 27 ist ein Blockdiagramm eines selbstentzündenden oszillierenden Betätigungsschaltkreises für einen piezoelektrischen Transformator des Standes der Technik. Ein variabler Schwingkreis 616 erzeugt das AC-Betätigungssignal für das Betätigen des piezoelektrischen Transformators 610. Der variable Schwingkreis 616 gibt in der Regel eine Impulswelle aus, von welcher die Hochfrequenzkomponente durch eine Wellenformgestaltungs-Schaltung 612 entfernt wird, für eine Umwandlung in ein AC Signal ähnlich einer Sinuswelle. Die Betätigungsschaltung 614 verstärkt die Ausgangsleistung der Wellenformgestaltungs-Schaltung 612 auf einen Pegel, der ausreichend ist, um den piezoelektrischen Transformator 610 zu betätigen. Die verstärkte Spannung wird an die primäre Elektrode des piezoelektrischen Transformators 610 zugeführt. Die Spannung, die der primären Elektrode zugeführt wird, wird durch den piezoelektrischen Effekt des piezoelektrischen Transformators 610 herauftransformiert und von der sekundären Elektrode entfernt.
  • Die Hochspannungs-Ausgangsleistung von der Sekundärseite wird auf eine Überspannungsschutz-Schaltung 630 und die serielle Schaltung, gebildet durch die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 626 und einen Rückkopplungswiderstand 624 zugeführt. Die Überspannungsschutz-Schaltung 630 besteht aus spannungsteilenden Widerständen 628a und 628b und einem Komparator 620 zum Vergleichen der Spannungen, die an dem Knoten zwischen spannungsteilenden Widerständen 628a und 628b mit einer festgelegten Spannung erfasst werden. Die Überspannungsschutz-Schaltung 630 steuert den Schwingungssteuerkreis 618, um zu verhindern, dass die Hochspannungspotential-Ausgangsleistung von der sekundären Elektrode des piezoelektrischen Transformators größer wird als die festgelegte Spannung. Die Überspannungsschutz-Schaltung 630 operiert nicht, wenn die Kaltkathoden-Leuchtstofflame 626 eingeschaltet ist.
  • Bei der Überspannungsschutz-Schaltung 630 wird die Spannung, die an beiden Enden des Rückkopplungswiderstandes 624 vorhanden ist, dem Komparator 620 zugeführt, als eine Folge des Stromes, der zu der Serienschaltung der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 626 und dem Rückkopplungswiderstand 624 fließt. Der Komparator 620 vergleicht die festgelegte Spannung mit dem Voltage-Feedback und gibt ein Signal an den oszillierenden Steuerkreis 618 ab, so dass ein im Wesentlichen konstanter Strom zu der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 626 fließt. Die Ausgangsleistung des Schwingungs-Steuerkreises 618, die zu dem variablen Schwingkreis 616 zugeführt wird, verursacht, dass der variable Schwingkreis 616 bei einer Frequenz schwingt, die der Ausgangsleistung des Komparators entspricht. Der Komparator 620 operiert nicht, solange die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 626 eingeschaltet ist.
  • Folglich ist die Ausgangsleistung einer Kaltkathoden-Leuchtstofflampe beständig. Dieses selbsterregende Betätigungsverfahren ermöglicht der Betätigungsfrequenz, die Resonanzfrequenz automatisch zu verfolgen, selbst wenn die Resonanzfrequenz aufgrund der Temperatur variiert.
  • Diese piezoelektrische Inverter-Konfiguration ermöglicht es, einen konstanten Stromfluss zu der Kaltkathoden-Röhre aufrechtzuerhalten.
  • Wie in 23 gezeigt, wurde ein Verfahren zum Betätigen der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe durch das parallele Betätigen von zwei piezoelektrischen Transformatoren sowie ein Betätigungsverfahren vorgeschlagen, bei dem die zwei Ausgangselektroden des piezoelektrischen Transformators mit zwei Eingangsanschlüssen der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe verbunden sind, als eine Möglichkeit, eine uneinheitliche Helligkeit zu verhindern. Die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe ist in diesen Fällen verbunden, wie in 25 gezeigt.
  • Entsprechend dem Betätigungsschaltkreis, der in 27 gezeigt ist, benötigen diese Betätigungsschaltkreise ebenfalls ein Feedback des Stromflusses zu der Lampe, um die Frequenz oder die Spannung zu steuern. Es ist alternativ möglich, die Helligkeit der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zu erfassen und rückzuführen.
  • Der Ausgangsstrom oder die Ausgangsspannung eines piezoelektrischen Transformators wird konstant gehalten, um die Helligkeit der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe konstant zu halten, oder ein Stromfluss zu dem Reflektor wird erfasst und für die Steuerung rückgeführt.
  • Folglich verbindet ein herkömmlicher piezoelektrischer Transformator und ein Betätigungsschaltkreis somit einen Widerstand nahe der Masse der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe und nutzt die Spannung dieses Widerstandes, um die Helligkeit der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zu steuern, wenn die Kaltkathoden- Leuchtstofflampe eingeschaltet ist. Ein Problem mit diesem Verfahren ist, dass eine uneinheitliche Helligkeit infolge von Kriechströmen auftritt.
  • Um dieses Problem zu lösen, legt die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 11-8087 ein Mittel zum Eingeben von um 180° verschiedenen Phasenspannungen von einander gegenüberliegenden Enden der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe dar. Diese Konfiguration ist in 22 gezeigt. Wenn jedoch die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe verbunden ist, wie in 22 gezeigt, fließt von der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 330 auf der Hochspannungsseite Strom zu dem Reflektor, und Strom fließt von dem Reflektor zu der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe auf der Niederspannungsseite. Folglich enthält der Ausgangsstrom des piezoelektrischen Transformators sowohl Strom, welcher zu der Lampe fließt, als auch Strom, der zu einer parasitären Kapazität fließt. Infolgedessen erfasst der Ausgangsstromdetektor-Schaltkreis 344 in dem Betätigungsschaltkreis eines piezoelektrischen Transformators 340, der so konfiguriert ist, wie in 25 gezeigt, sowohl den Strom, der zu der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 346 fließt als auch den Verluststrom der parasitären Kapazität 348, der aus der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 346 und dem Reflektor 350 besteht. Wenn die parasitäre Kapazität 348 des Reflektors 350 konstant ist, kann diese konstante parasitäre Kapazität in Betracht gezogen werden, um den Stromfluss zu der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 346 konstant zu halten. Jedoch schwankt die parasitäre Kapazität 348, der Verluststrom schwankt mit der Betätigungsfrequenz, und es ist folglich in der Praxis schwierig, einen konstanten Stromfluss zu der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 346 aufrechtzuerhalten. Der Betätigungsschaltkreis, der in 23 gezeigt wird, welcher zwei piezoelektrische Transformatoren aufweist, zeigt auch dieses Problem.
  • Um sich diesem Problem zuzuwenden legt die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 11-27955 ein Verfahren dar, zum Steuern eines Lampenstroms durch das Erfassen von Verlustrom mit einer Stromerfassungs-Schaltung der parasitären Kapazität und das Erfassen von Lampenstrom mit einer Lampenstrom-Erfassungsschaltung. In einem piezoelektrischen Transformator jedoch, der die Steuerfrequenz steuert, um durch die Verwendung dieses Verfahrens die konstante Ausgabe beizubehalten, wird sich die Impedanz aufgrund der parasitären Kapazität verändern, wenn die Verluststrom-Frequenz aufgrund der parasitären Kapazität schwankt, oder die parasitäre Kapazität verändert sich mit der Ein heit. Folglich schwankt der Verluststrom. Die Konstruktion der Schaltung muss folglich sowohl die Frequenz als auch die Wirkungen der Einheit berücksichtigen und der Steuerkreis wird folglich komplexer.
  • Außerdem muss die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe in Reihe geschaltet sein, weil der sekundäre Anschluss des piezoelektrischen Transformators und die Belastung 1:1 verbunden sein muss. Die Zündspannung für das Einschalten der Lampe ist folglich verdoppelt, und die Betriebsspannung für das Aufrechterhalten des eingeschalteten Zustandes der Lampe ist auch notwendigerweise hoch.
  • US 6.144.139 offenbart einen Inverter für einen piezoelektrischen Transformator, welcher einen piezoelektrischen Transformator einschließt, dessen eine primäre Elektrode geerdet ist, welcher eine Spannungsumwandlung einer Wechselspannung oder Gleichstrom-Spannung ausführt, die zwischen den primären Elektroden zugeführt wird, und führt die umgewandelte Spannung einer Belastung zu, die an einer sekundären Elektrode angeschlossen ist. Ferner schließt der piezoelektrische Transformator eine Betätigungseinheit für das Zuführen einer Wechselspannung oder einer Gleichstrom-Spannung zwischen den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators ein, eine Resonanzschaltungs-Einheit des Tiefpass-Typs, die zwischen dem Ausgang der Betätigungseinheit und den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators eingefügt ist, und eine Betriebssteuerungseinheit für die Steuerung des EIN-Betriebes der Betätigungseinheit, so das ein Wert des Stromes, der in die Belastung fließt, mit einem Ziel-Stromwert übereinstimmt; eine Phasendifferenz-Erfassungseinheit zum Erfassen einer Phasendifferenz zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators, und eine Frequenz-Steuerungseinheit für die Steuerung der Steuerfrequenz der Betätigungseinheit.
  • Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betätigungsschaltkreis für einen kleinen, hocheffizienten piezoelektrischen Transformator vorzustellen, mit diskreten primären und sekundären Seiten (ein piezoelektrischer Transformator mit einer ausgeglichenen Ausgangsleistung), um eine konstante Helligkeit einer Kaltkathoden-Leuchtstofflampe beizubehalten, durch das elektrische Verbinden von mehreren Kaltkathoden-Leuchtstofflampen, die in Reihe geschaltet sind, an dem sekundären Anschluss des piezoelektrischen Transforma tors mit der ausgeglichenen Ausgangsleistung, und das Steuern der Phasendifferenz der Eingangs- und Ausgangsspannungen des piezoelektrischen Transformators.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, hochzuverlässige Elemente des piezoelektrischen Transformators vorzustellen, durch das Reduzieren der Zündspannung und der Betriebsspannung.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gelöst durch den Gegenstand von Anspruch 1. Folglich ist eine Steuervorrichtung für eine oder eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Kaltkathoden-Leuchtstofflampen vorgesehen, die einen elektrischen Anschluss an beiden Enden aufweisen, Folgendes umfassend: einen piezoelektrischen Transformator; eine Steuereinrichtung zum Zuführen des primären AC-Eingangsstroms zu den primären Elektroden; und einen Helligkeits-Steuerkreis zum Steuern der Helligkeit der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe durch das Erfassen einer Phasendifferenz zwischen dem sekundären AC-Ausgangsstrom und dem primären AC-Eingangsstrom, so dass wenn die erfasste Phasendifferenz größer ist als eine festgelegte Phasendifferenz, die Steuereinrichtung den Eingangsstrom zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators reduziert, um die Lampenhelligkeit zu reduzieren, und wenn die erfasste Phasendifferenz geringer ist als eine festgelegte Phasendifferenz, die Steuereinrichtung den Eingangsstrom zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators erhöht, um die Lampenhelligkeit zu erhöhen; dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Transformator ein Paar primäre Elektroden und erste und zweite sekundäre Elektroden aufweist, wobei der piezoelektrische Transformator einen primären AC-Eingangsstrom von den primären Elektroden durch einen piezoelektrischen Effekt in einen sekundären AC-Ausgangsstrom umwandelt – wobei er einen sekundären Ausgangsstrom in einer ersten Phase von der ersten sekundären Elektrode ausgibt und einen sekundären Ausgangsstrom in einer zweiten Phase, entgegengesetzt zu der ersten Phase, von der zweiten sekundären Elektrode ausgibt – und eine Verbindung der elektrischen Anschlüsse an beiden Enden der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe oder einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Kathoden-Leuchtstofflampen zwi schen der ersten sekundären Elektrode und der zweiten sekundären Elektrode ermöglicht, wobei das erste elektrische Potential (Vsc, Voc) des sekundären Ausgangsstroms in der ersten Phase von der ersten sekundären Elektrode eine Polarität aufweist, entgegengesetzt zu dem zweiten elektrischen Potential (Vsd, Vod) des sekundären Ausgangsstroms in der zweiten Phase von der zweiten sekundären Elektrode, so dass die gesamte Ausgangsspannung (Vs, Vo) des sekundären Ausgangsstroms zwischen der ersten und der zweiten sekundären Elektrode die Summe ist von dem ersten elektrischen Potential (Vsc, Voc) und dem zweiten elektrischen Potential (Vsd, Vod).
  • Diese Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe umfasst vorzugsweise ferner Folgendes: einen variablen Schwingkreis, um den primären AC-Eingangsstrom in einer bestimmten Frequenz in Schwingung zu versetzen; einen Inbetriebsetzungs-Steuerkreis zum Steuern der Frequenz des primären AC-Eingangsstroms von dem variablen Schwingkreis, um die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zu entzünden; und einen Inbetriebsetzungs-Detektor zum Erfassen des Inbetriebsetzens der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe.
  • Ferner steuert der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis vorzugsweise den variablen Schwingkreis, um den primären AC-Eingangsstrom von einer bestimmten Frequenz auf eine Frequenz unterhalb dieser Frequenz zu ändern, um die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zu entzünden, und steuert den variablen Schwingkreis, um jene Frequenz zu bestimmen und bei ihr zu schwingen, bei welcher der Inbetriebsetzungs-Detektor das Inbetriebsetzen der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erfasst.
  • Ferner beendet der Helligkeits-Steuerkreis vorzugsweise den Betrieb, wenn die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe entzündet wird.
  • Ferner ist die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms vorzugsweise eine Frequenz, die sich von einer Frequenz unterscheidet, bei der die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators einen Kurzschluss verursacht, und eine Frequenz zwischen der Frequenz, bei welcher die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators einen Kurzschluss verursacht, und bei welcher sich die sekundäre Seite öffnet.
  • Ferner ist die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms vorzugsweise eine Frequenz, die sich von einer Frequenz in dem Band +/- 0,3 kHz der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators unterscheidet, wenn die sekundäre Seite einen Kurzschluss verursacht, und eine Frequenz, die sich von einer Frequenz in dem Band +/- 0,3 kHz der Frequenz zwischen der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators, wenn die sekundäre Seite einen Kurzschluss verursacht, und der Resonanzfrequenz, wenn die sekundäre Seite einen offenen Zustand aufweist, unterscheidet.
  • Ferner ist die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms vorzugsweise höher als die Frequenz des maximalen Erhöhungsverhältnisses des piezoelektrischen Transformators, wobei der schwächste Betriebszustand der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erzeugt wird.
  • Ferner umfasst die Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe vorzugsweise zusätzlich einen Induktor, der mit einer primären Elektrode in Reihe geschaltet ist, einen Resonanz-Schaltkreis mit dem piezoelektrischen Transformator bildend. Die Steuervorrichtung umfasst Folgendes: eine DC-Stromquelle, einen Betätigungssteuerkreis zum Ausgeben eines Betätigungssteuerungssignals, basierend auf der Frequenz des primären AC-Eingangsstroms, und einen Betätigungsschaltkreis, der mit der DC-Stromquelle und beiden Seiten des Resonanz-Schaltkreises verbunden ist, um das Betätigungssteuerungssignal auf einen Spannungspegel zu verstärken, der erforderlich ist, um den piezoelektrischen Transformator zu betätigen, das AC-Eingangssignal an den Resonanz-Schaltkreis auszugeben und die AC-Spannung zu den primären Elektroden zuzuführen. Der Helligkeits-Steuerkreis umfasst einen Spannungsdetektor-Schaltkreis zum Erfassen der AC-Spannung des sekundären AC-Ausgangsstroms von zumindest einem der ersten und zweiten sekundären Elektroden und zum Ausgeben eines AC-Erfassungssignals, einen Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis zum Erfassen einer Phasendifferenz zwischen dem AC-Eingangssignal und dem erfassten AC-Signal, und dem Ausgeben einer DC-Spannung gemäß der erfassten Phasendifferenz, einen Phasen-Steuerkreis zum Steuern der Phase des Betätigungssteuerungssignals und einen Vergleichs-Schaltkreis zum Vergleichen der DC-Spannung und einer Bezugs spannung und zum Steuern des Phasen-Steuerkreises, so dass die DC-Spannung und die Bezugsspannung übereinstimmen.
  • Ferner ist die Signalfrequenz des AC-Eingangsstroms vorzugsweise ähnlich der Resonanzfrequenz des Resonanz-Schaltkreises.
  • Ferner umfasst der Spannungsdetektor-Schaltkreis vorzugsweise Folgendes: eine Pegel-Verstellvorrichtung zum Verstellen der AC-Spannung des sekundären AC-Ausgangsstroms auf einen bestimmte Spannungsamplituden-Pegel; und einen Nulldurchgang-Erfassungsschaltkreis zum Umschalten und Ausgeben des AC-Erfassungssignals, wenn die Pegel-Verstellvorrichtung ausgibt, dass das Signal den Nullpunkt durchquert.
  • Ferner umfasst der Phasendetektor-Schaltkreis vorzugsweise Folgendes: ein logisches UND zum Verwenden des UND des AC-Eingangssignals und des AC-Erfassungssignals und zum Ausgeben eines Phasendifferenz-Signals; und einen Mittelungs-Schaltkreis zum Mitteln des Phasendifferenz-Signals und zum Ausgeben einer DC-Spannung.
  • Ferner umfasst der Betätigungsschaltkreis vorzugsweise Folgendes: eine erste Reihenschaltung, die ein erstes Umschaltelement und ein zweites Umschaltelement aufweist, die in Reihe geschaltet sind; eine zweite Reihenschaltung, die parallel zu der ersten Reihenschaltung geschaltet ist und die ein drittes Umschaltelement und ein viertes Umschaltelement aufweist, welche in Reihe geschaltet sind; einen Betätigungsschaltkreis für das erstes Element, der mit dem ersten Umschaltelement verbunden ist, um das erste Umschaltelement zu betätigen; einen Betätigungsschaltkreis für das zweites Element, der mit dem zweiten Umschaltelement verbunden ist, um das zweite Umschaltelement zu betätigen; einen Betätigungsschaltkreis für das drittes Element, der mit dem dritten Umschaltelement verbunden ist, um das dritte Umschaltelement zu betätigen; und einen Betätigungsschaltkreis für das viertes Element, der mit dem vierten Umschaltelement verbunden ist, um das vierte Umschaltelement zu betätigen.
  • Ferner ist der Resonanz-Schaltkreis vorzugsweise verbunden zwischen dem Knoten zwischen dem ersten Umschaltelement und dem zweiten Umschaltele ment und dem Knoten zwischen dem dritten Umschaltelement und dem vierten Umschaltelement.
  • In diesem Fall umfasst das Betätigungssteuerungssignal vorzugsweise Folgendes: ein Steuerungssignal für das erste Element zum Betätigen des Betätigungsschaltkreises des ersten Elements; ein Steuerungssignal für das zweite Element zum Betätigen des Betätigungsschaltkreises des zweiten Elements; ein Steuerungssignal für das dritte Element zum Betätigen des Betätigungsschaltkreises des dritten Elements; und ein Steuerungssignal für das vierte Element zum Betätigen des Betätigungsschaltkreises des vierten Elements.
  • Ferner werden in diesem Fall das Steuerungssignal für das erste Element und das Steuerungssignal für das zweite Element von dem Betätigungssteuerungsschaltkreis gesteuert, so dass sich das erste Umschaltelement und das zweite Umschaltelement bei einer Besonderheit hinsichtlich eines zeitlichen Verhältnisses abwechselnd ein- und ausschalten; und das Steuerungssignal für das dritte Element und das Steuerungssignal für das vierte Element von dem Betätigungssteuerungsschaltkreis gesteuert werden, so dass sich das dritte Umschaltelement und das vierte Umschaltelement abwechselnd ein- und ausschalten bei derselben Frequenz und hinsichtlich des zeitlichen Verhältnisses, wie das Steuerungssignal für das erste Element und das Steuerungssignal für das zweite Element.
  • Ferner wird vorzugsweise das Steuerungssignal für das erste Element, das Steuerungssignal für das zweite Element, das Steuerungssignal für das dritte Element oder das Steuerungssignal für das vierte Element anstelle des AC-Eingangssignals für die Phasendifferenz-Signalerfassung verwendet.
  • Ferner ist das AC-Eingangssignal vorzugsweise ein kombiniertes Rechtecksignal, welches das Steuerungssignal für das erste Element, das Steuerungssignal für das zweite Element, das Steuerungssignal für das dritte Element und das Steuerungssignal für das vierte Element kombiniert.
  • Eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampenvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden- Leuchtstofflampe nach Anspruch 1 auf, und eine oder eine Mehrzahl von in Reihe geschalteter Kaltkathoden-Leuchtstofflampen, die einen elektrischen Anschluss an beiden Enden aufweisen, verbunden zwischen einer und einer anderen der ersten und zweiten sekundären Elektroden des piezoelektrischen Transformators.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 19 gelöst. Folglich wird ein Steuerungsverfahren für eine oder eine Mehrzahl von in Reihe geschalteter Kaltkathoden-Leuchtstofflampen vorgestellt, die einen elektrischen Anschluss an beiden Enden aufweisen. Das Verfahren umfasst das Zuführen eines primären AC-Eingangsstroms von einer Steuereinrichtung zu primären Elektroden eines piezoelektrischen Transformators, das Erfassen einer Phasendifferenz zwischen einem sekundären AC-Ausgangsstrom des piezoelektrischen Transformators und dem primären AC-Eingangsstrom mittels einem Helligkeits-Steuerkreis zum Steuern der Helligkeit einer Kaltkathoden-Leuchtstofflampe; das Steuern der Steuereinrichtung, um den primären AC-Eingangsstrom zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators zu reduzieren, wenn die erfasste Phasendifferenz größer ist als eine bestimmte Phasendifferenz; das Steuern der Steuereinrichtung, um einen primären AC-Eingangsstrom zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators zu erhöhen, wenn die erfasste Phasendifferenz geringer ist als eine bestimmte Phasendifferenz, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Transformator ein Paar primärer Elektroden und erste und zweite sekundäre Elektroden aufweist, und das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: das Umwandeln des primären AC-Eingangsstroms von den primären Elektroden durch einen piezoelektrischen Effekt zu einem sekundären AC-Ausgangsstrom, das Ausgeben eines sekundären Ausgangsstroms in einer ersten Phase von der ersten sekundären Elektrode und das Ausgeben eines sekundären Ausgangsstroms in einer zweiten Phase, entgegengesetzt zu der ersten Phase von der zweiten sekundären Elektrode, wobei das erste elektrische Potential (Vsc, Voc) des sekundären Ausgangsstroms in der ersten Phase von der ersten sekundären Elektrode eine Polarität aufweist, entgegengesetzt zu dem zweiten elektrischen Potential (Vsd, Vod) des sekundären Ausgangsstroms in der zweiten Phase von der zweiten sekundären Elektrode, so dass die gesamte Ausgangsspannung (Vs, Vo) des sekundären Ausgangsstroms zwischen der ersten und der zweiten se kundären Elektrode die Summe ist von dem ersten elektrischen Potential (Vsc, Voc) und dem zweiten elektrischen Potential (Vsd, Vod); das Entzünden der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe, die mit beiden elektrischen Endanschlüssen von dieser verbunden ist, verbunden zwischen den ersten und den zweiten sekundären Elektroden, durch das Zuführen der ersten Phase des sekundären AC-Ausgangsstroms zu einem der elektrischen Anschlüsse, und das Zuführen der zweiten Phase des sekundären AC-Ausgangsstroms zu dem anderen elektrischen Anschluss.
  • Vorzugsweise wird ein variabler Schwingkreis für das Schwingen des primären AC-Eingangsstroms gesteuert, um den primären AC-Eingangsstrom von einer bestimmten Frequenz auf eine Frequenz unterhalb dieser Frequenz zu ändern, um die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zu entzünden, und wird dann gesteuert, um jene Frequenz zu bestimmen und bei ihr zu schwingen, bei welcher das Inbetriebsetzen einer Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erfasst wird.
  • Ferner stellt die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms vorzugsweise eine Frequenz dar, die sich von einer Frequenz unterscheidet, bei der die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators einen Kurzschluss verursacht, und eine Frequenz zwischen der Frequenz, bei welcher die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators einen Kurzschluss verursacht, und bei welcher sich die sekundäre Seite öffnet.
  • Ferner stellt die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms vorzugsweise eine Frequenz dar, die sich von einer Frequenz in dem Band ± 0,3 kHz der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators unterscheidet, wenn die sekundäre Seite einen Kurzschluss verursacht, und eine Frequenz, die sich von einer Frequenz in dem Band ± 0,3 kHz der Frequenz zwischen der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators, wenn die sekundäre Seite einen Kurzschluss verursacht, und der Resonanzfrequenz, wenn die sekundäre Seite einen offenen Zustand aufweist, unterscheidet.
  • Ferner ist die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms vorzugsweise höher als die Frequenz des maximalen Erhöhungsverhältnisses des piezoelektrischen Transformators, die schwächste Belastung der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erzeugend.
  • Ferner umfasst der primäre AC-Eingangsstrom vorzugsweise die Pulssignale einer Mehrzahl von Umschaltelementen, die von Pulssignalen angetrieben werden, und der primäre AC-Eingangsstrom wird den primären Elektroden zugeführt; und eine Phasendifferenz-Erfassung erfasst durch den Helligkeits-Steuerkreis eine Phasendifferenz zwischen Pulssignalen, die zu den Umschaltelementen eingegeben werden, und dem sekundären AC-Ausgangsstrom, der durch die Nulldurchgang-Erfassung zu einem Rechteckwellen-Pulssignal umgewandelt wird.
  • Andere Aufgaben und Kenntnisse – zusammen mit einem vollständigeren Verständnis der Erfindung – werden offenbar und erkennbar durch die Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die Ansprüche, in Verbindung mit den beigefügten Figuren.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Betätigungsschaltkreises für eine Kaltkathoden-Entladungsröhre gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Schrägansicht eines piezoelektrischen Transformators, der in der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
  • 3 einen äquivalenten Schaltkreis für den piezoelektrischen Transformator, der in 2 gezeigt ist;
  • 4 die Operation des piezoelektrischen Transformators, der in 2 gezeigt ist;
  • 5 die Verbindung eines piezoelektrischen Transformators und einer Kaltkathoden-Leuchtstofflampe;
  • 6A die Spannungswellenform, die zugeführt wird, wenn eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe entzündet wird, welche mit einem piezoelektrischen Transformator gemäß dem Stand der Technik verbunden ist, und 6B zeigt die Spannungswellenform, die zugeführt wird, wenn eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe entzündet wird, welche mit einem piezoelektrischen Transformator gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden ist, (c) zeigt die Spannungswellenform, die zugeführt wird, wenn eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe betrieben wird, welche mit einem piezoelektrischen Transformator gemäß dem Stand der Technik verbunden ist, und (d) zeigt die Spannungswellenform, die zugeführt wird, wenn eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe betrieben wird, welche mit einem piezoelektrischen Transformator gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden ist;
  • 7 die Strom- und Spannungscharakteristiken der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 das Verhältnis zwischen dem Stromfluss in die CCFL (Kaltkathoden-Leuchtstofflampe) und der Eingangs-/Ausgangsspannungs-Phasendifferenz des piezoelektrischen Transformators, der in 2 gezeigt ist;
  • 9 das Verhältnis zwischen dem Stromfluss in die CCFL und der CCFL-Helligkeit mit dem piezoelektrischen Transformator, gezeigt in 2;
  • 10 die nicht-linearen Charakteristiken des piezoelektrischen Transformators;
  • 11 die Frequenzcharakteristik des Erhöhungsverhältnisses der Belastung des piezoelektrischen Transformators;
  • 12 die Frequenzcharakteristik der Eingangs-/Ausgangsspannungs-Phasendifferenz der Belastung des piezoelektrischen Transformators;
  • 13 in Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 14 die Signal-Wellenformen von dem Betätigungsschaltkreis, dem Resonanz-Schaltkreis, dem Spannungsdetektor-Schaltkreis und dem Phasendifferenz-Steuerkreis, die in 13 gezeigt werden;
  • 15 die Operation des Spannungsdetektor-Schaltkreises, der in 13 gezeigt ist;
  • 16 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 17 CCFL-Charakteristiken;
  • 18 das Erhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators;
  • 19 ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 20 eine Schrägansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß dem Stand der Technik;
  • 21 eine Schrägansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß dem einem anderen Beispiel des Standes der Technik;
  • 22 eine Beschreibung des CCFL-Verluststroms;
  • 23 ein Blockdiagramm eines Betätigungsschaltkreises, offenbart in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 11-8087 ;
  • 24 eine Schrägansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einem anderen Beispiel des Standes der Technik;
  • 25 ein Blockdiagramm des Betätigungsverfahrens des piezoelektrischen Transformators, der in 23 gezeigt ist;
  • 26 eine Schrägansicht eines piezoelektrischen Transformators gemäß einem anderen Beispiel des Standes der Technik; und
  • 27 ein Blockdiagramm eines Schaltkreises des Standes der Technik für den piezoelektrischen Transformator, der in 26 gezeigt ist.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Entladungsröhre gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konfiguration des piezoelektrischen Transformators, der in dieser Ausführungsform verwendet wird, ist in 2 gezeigt.
  • Der piezoelektrische Transformator, der in 2 gezeigt wird, ist ein piezoelektrischer Transformator eines Typs mit einem Mittenantrieb, der Hochimpedanz-Abschnitte 134 und 136 sowie einen Niedrigimpedanzabschnitt 132 aufweist. Der Niedrigimpedanzabschnitt 132 ist zwischen dem Hochimpedanzabschnitt 134 und dem Hochimpedanzabschnitt 136 eingerichtet, und ist der Eingangsabschnitt des spannungserhöhenden Transformators. Der Niedrigimpedanzabschnitt 132 weist eine Elektrode a 138 und eine Elektrode b 140 auf, die auf den Hauptoberflächen in der Richtung der Dicke des rechteckigen Körpers gebildet sind. Wie durch den Pfeil 128 gezeigt, ist die Polarisierungsrichtung in der Richtung der Dicke des piezoelektrischen Transformators 110, wenn eine AC-Spannung zwischen der Elektrode a 138 und der Elektrode b 140 zugeführt wird.
  • Die Elektrode c 142 ist auf der Hauptoberfläche auf oder in der Nähe eines Endes in der Richtung der Dicke des piezoelektrischen Transformators 110 in dem Hochimpedanzabschnitt 136 gebildet. Die Richtung der Polarisierung, wenn die AC-Spannung zwischen der Elektrode c 142 und der Elektrode a 138 oder der Elektrode b 140 angelegt ist, wie durch den Pfeil 127 gekennzeichnet, verläuft in der Längsrichtung des piezoelektrischen Transformators 110.
  • Die Elektrode d 144 wird entsprechend gebildet auf der Hauptoberfläche auf oder in der Nähe eines Endes in der Richtung der Dicke des piezoelektrischen Transformators 110 in dem anderen Hochimpedanzabschnitt 134. Die Richtung der Polarisierung, wenn die AC-Spannung zwischen der Elektrode d 144 und der Elektrode a 138 oder der Elektrode b 140 angelegt ist, wie durch den Pfeil 129 gekennzeichnet, verläuft auch in der Längsrichtung des piezoelektrischen Transformators 110. Es ist zu beachten, dass zu diesem Zeitpunkt die Richtung der Polarisierung bei beiden Hochimpedanzabschnitten 134 und 136 dieselbe ist.
  • Die Operation eines piezoelektrischen Transformators, der auf diese Art und Weise zusammengesetzt ist, wird als nächstes unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben. Eine Ersatzschaltung mit konzentrierter Konstante, welche sich der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Kondensators 110 nähert, ist in 3 gezeigt. In 3 kennzeichnen die Bezugszeichen Cd1, Cd2, Cd3 gebundene Kapazitäten der Eingangs- und Ausgangsseiten; A1 (Eingangsseite), A2 (Ausgangsseite) und A3 (Ausgangsseite) sind Leistungskoeffizienten; m ist eine Äquivalentmasse; C ist ein äquivalenter Compliance; und Rm ist ein äquivalenter mechanischer Widerstand. In einem piezoelektrischen Transformator 110 gemäß dieser ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Leistungskoeffizient A1 größer als A2 und A3, und in der Ersatzschaltung, die in 3 ge zeigt wird, ist er durch zwei äquivalente ideale Transformatoren verstärkt. Weil die äquivalente Masse m und die äquivalente Nachgiebigkeit C einen Reihenresonanzkreis in dem piezoelektrischen Transformator 110 bilden, ist die Ausgangsspannung größer als das Transformationsverhältnis, insbesondere wenn der Belastungswiderstand groß ist.
  • 4 zeigt, wie der piezoelektrische Transformator 110 der vorliegenden Erfindung mit der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe 126 (Bezug genommen als CCFL 126) verbunden ist.
  • In 4 werden der piezoelektrische Transformator 110 gezeigt, der in 2 dargestellt ist, eine AC Quelle 150 und Kaltkathoden-Leuchtstofflampen 126a und 126b. Die Lampen 126a und 126b sind in Reihe geschaltet und bilden die CCFL 126. Die AC Quelle 150 ist an der primären Seitenelektrode a 138 verbunden, und die andere primäre Seitenelektrode b 140 ist mit der Masse verbunden. Eine sekundäre Elektrode c 142 ist mit einem elektrischen Anschluss der CCFL 126 verbunden, und der andere elektrische Anschluss der CCFL 126 ist mit der Elektrode d 144 verbunden.
  • Ein piezoelektrischer Transformator 110, der wie in 4 gezeigt konfiguriert ist, gibt Spannungen ab von im Wesentlichen derselben Amplitude und eine um 180° verschiedene Phase von den zwei Elektroden c 142 und d 144. Die Elektrode c 142 und Elektrode d 144 geben zu den zwei elektrischen Anschlüssen an einander gegenüberliegenden Enden der CCFL 126 aus. Die CCFL 126 wird folglich durch eine gleiche Amplitude betätigt, um 180° einander entgegengesetzten Phasenspannungen, die an verschiedenen Eingangsanschlüssen der CCFL 126 zugeführt werden.
  • Es ist zu beachten, dass in 4 das Bezugszeichen Vs die Zündspannung der CCFL 126 kennzeichnet, Vo das Betriebspotential ist, Vsc die Spannung, die der Lampe 126a zugeführt wird, wenn die CCFL 126 entzündet wird, Voc die Spannung ist, die der Lampe 126a zugeführt wird, um die CCFL 126 zu betätigen, sobald sie eingeschaltet ist, Vsd die Spannung ist, die der Lampe 126b zugeführt wird, wenn die CCFL 126 eingeschaltet wird, und Vod die Spannung ist, die der Lampe 126b zugeführt wird, sobald die CCFL 126 eingeschaltet ist.
  • 5 zeigt die Verbindung des herkömmlichen piezoelektrischen Transformators 610, der in 26 gezeigt wird, mit einer herkömmlichen CCFL 1126. Diese Verbindung wird für einen Vergleich mit der vorliegenden Erfindung im Folgenden eingehend beschrieben.
  • Wie in 5 gezeigt, kennzeichnet das Bezugszeichen 1150 die AC Quelle und das Bezugszeichen 1126 kennzeichnet die CCFL. Die AC Quelle 1150 ist an einer primären Elektrode 514U verbunden und die andere primäre Elektrode 514D ist an der Masse angeschlossen. Ein Anschluss der CCFL 1126 ist mit der sekundären Seitenelektrode 516 verbunden, und der andere Anschluss ist an der Masse angeschlossen.
  • Mit der Konfiguration, die in 5 gezeigt ist, wird eine Spannung, die von der Ausgangselektrode 516 ausgegeben wird, einem Ende der CCFL 1126 zugeführt, um die Lampe zu entzünden.
  • Vsp ist das Zündpotential zum Starten der CCFL 1126, und Vop ist die Betriebsspannung, die zugeführt wird, sobald die Lampe in Betrieb gesetzt wurde.
  • In 6 werden die Wellen der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators verglichen, wenn die CCFL durch die Verwendung des piezoelektrischen Transformators 610 gezündet wird – wie in 26 gezeigt – und wenn der piezoelektrische Transformator 110 verwendet wird gemäß der vorliegenden Erfindung – wie in 2 gezeigt.
  • 6A zeigt die Wellenform der Spannung, die zugeführt wird, um eine CCFL 1126 zu entzünden, die an einem herkömmlichen piezoelektrischen Transformator 610 verbunden ist, wie in 5 gezeigt, und 6(c) zeigt die Wellenform der Betriebsspannung.
  • 6B zeigt die Wellenform der Spannung, die zugeführt wird, um eine CCFL 126 zu entzünden, welche an einem piezoelektrischen Transformator 110 gemäß der vorliegenden Erfindung angeschlossen ist, und 6(d) zeigt die Wellenform der Betriebsspannung.
  • Die durchgezogenen Linien in 6(b) und (d) gemäß der vorliegenden Erfindung kennzeichnen Vsc und Voc, und die strichpunktierten Linien kennzeichnen Vsd und Vod.
  • Als erstes wird das Entzünden der CCFL beschrieben.
  • Wie in 6A gezeigt, wird das Masse-Potential (0 V) einem Anschluss zugeführt und Vsp wird dem anderen Anschluss der CCFL 1126 zugeführt, um eine einzelne CCFL 1126 zu entzünden, durch die Verwendung eines piezoelektrischen Transformators 610 des Standes der Technik, mit einer herkömmlichen Verbindung, wie in 5 gezeigt.
  • Mit einer Konfiguration jedoch, die einen piezoelektrischen Transformator 110 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, wird ein Vsc einem Anschluss an einem Ende der CCFL 126 zugeführt und ein Vsd wird einem Anschluss an dem anderen Ende der CCFL 126 zugeführt, wie in 6B gezeigt. Es ist zu beachten, dass die Wellenformen von einem Vsc und einem Vsd gleiche Amplituden aufweisen, dass sich aber die Phase um 180° unterscheidet. Das Potential Vs, das erforderlich ist, um eine CCFL 126 zu entzünden, die zwei in Reihe geschaltete Lampen 126a und 126b aufweist, kann folglich sichergestellt werden.
  • Als nächstes wird die Operation der CCFL beschrieben, nachdem diese in Betrieb genommen wurde.
  • Um die herkömmliche verbundene einzelne CCFL 1126 zu betätigen, unter Verwendung eines piezoelektrischen Transformators 610 des Standes der Technik, wird das Masse-Potential (0 V) einem elektrischen Anschluss zugeführt und ein Vop wird dem anderen Anschluss zugeführt, wie in 6(c) gezeigt.
  • Mit einer Konfiguration jedoch, die einen piezoelektrischen Transformator 110 gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt, wird Voc dem einem Endanschluss der CCFL 126 zugeführt und Vod wird dem anderen Anschluss zugeführt, wie in 6(d) gezeigt. Es ist zu beachten, dass die Wellenformen von Voc und Vod eine gleiche Amplitude aber eine um 180° verschiedene Phase aufweisen. Das Potential Vo, das erforderlich ist, um die Operation der CCFL 126 fortzusetzen, welche zwei in Reihe geschaltete Lampen 126a und 126b aufweist, kann somit sichergestellt werden.
  • Es wird folglich zu erkennen sein, dass durch das Betätigen einer CCFL 126, die einen piezoelektrischen Transformator 110 gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt, die Potentialdifferenz, die erforderlich ist, um die CCFL 126 zu entzünden und zu operieren, an den Enden der CCFL 126 sichergestellt werden kann und die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110 halbiert werden kann. Das heißt, eine Spannung, gleich der Spannung, die erforderlich ist, um eine einzelne CCFL 1126 mit einem piezoelektrischen Transformator 610 zu betätigen, kann verwendet werden, um zwei CCFLs 126a und 126b zu betätigen. Eine CCFL 126, die aus einer Mehrzahl von verbundenen Lampen besteht, so wie in 4 gezeigt, kann durch die Ausgabe des piezoelektrischen Transformators 110 betätigt werden. Die piezoelektrische Transformator 110 kann folglich eine CCFL 126 betätigen, welche mehrere Lampen umfasst, wie in 4 gezeigt, durch das Ausgeben einer Spannung, die halb so hoch ist wie die erforderliche Zündspannung an jedem Ende der CCFL 126. Es wird auch offensichtlich sein, dass derselbe Effekt erzielt wird, wenn eine einzelne CCFL betätigt wird.
  • Mit einer Steuervorrichtung für eine CCFL, die einen piezoelektrischen Transformator 110 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, kann die CCFL 126 in Betrieb gesetzt werden durch das Anlegen einer gleichen Amplitude, um 180° verschiedene Phasenspannungen an beiden Enden der CCFL 126, die einen einzelnen piezoelektrischen Transformator 110 verwendet. Die Erfindung weist folglich den Vorteil auf, die Größe des Betätigungsschaltkreises des piezoelektrischen Transformators zu reduzieren.
  • Die Zündspannung Vs, die den Enden der CCFL 126 zugeführt wird, um die CCFL in Betrieb zu setzen, kann wie folgt gekennzeichnet werden: Vs = (Vsc + Vsd)
  • Die Betriebsspannung Vo, die der CCFL 126 nach deren in Betrieb setzen zugeführt wird, kann wie folgt gekennzeichnet werden: Vo = (Voc + Vod)wo
    Vsc > Voc
    Vsd > Vod.
  • Grund dafür ist, dass sich die Ausgangspannung des piezoelektrischen Transformators 110 je nach Belastung verändert, eine verhältnismäßig hohe Spannung, wenn die CCFL 126 entzündet wird, und ist eine verhältnismäßig niedrige Spannung, wenn die CCFL 126 betätigt wird.
  • Ein Betätigungsschaltkreis für eine CCFL, die den piezoelektrischen Transformator 110 verwendet, der in 2 gezeigt wird, wird als nächstes unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm eines Betätigungsschaltkreises für eine CCFL, die einen piezoelektrischen Transformator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • Wie in 1 gezeigt, betätigt der Betätigungsschaltkreis 130 den piezoelektrischen Transformator 110, der in 2 gezeigt ist, und ist verbunden mit der Betätigungsstromquelle 112. Der Betätigungsschaltkreis 130 ist verbunden mit einer primären Elektrode a 138 eines piezoelektrischen Transformators 110. Die andere primäre Elektrode b 140 des piezoelektrischen Transformators 110 ist an der Masse angeschlossen.
  • Der Betätigungssteuerungs-Schaltkreis 114 steuert den Betätigungsschaltkreis 130. Die CCFLs 126a und 126b sind in Reihe verbunden und bilden eine CCFL 126. Die elektrischen Anschlüsse an einander gegenüberliegenden Enden der CCFL 126 sind verbunden mit den sekundären Elektroden c 142 und d 144 des piezoelektrischen Transformators 110. Ein Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 erfasst die sekundäre Spannung des piezoelektrischen Transformators 110 und ein Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 erfasst die Phasendifferenz zwischen der Ausgangsleistung des Betätigungsschaltkreises 130 und der Ausgangsleistung des Spannungsdetektor-Schaltkreises 124. Ein Vergleichs-Schaltkreis 120 vergleicht den Ausgabewert des Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreises mit einer bestimmten Bezugsspannung Vref. Ein Phasen-Steuerkreis 118 gibt ein Steuersignal an den Betätigungssteuerungs-Schaltkreis 114 aus, basierend auf den Ausgabewerten von dem Vergleichs-Schaltkreis 120. Ein variabler Schwingkreis 116 steuert das Oszillieren des AC- Signals, das den piezoelektrischen Transformator 110 betätigt, und der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 steuert den variablen Schwingkreis 116, bis die CCFL 126 den Betrieb aufnimmt. Die Photodiode 119 erfasst das Aufnehmen des Betriebes der CCFL 126 und ist verbunden mit dem Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122.
  • Die Operation des auf diese Weise zusammengesetzten Betätigungsschaltkreises des piezoelektrischen Transformators wird als nächstes beschrieben, wobei mit der Operation begonnen wird, wenn die CCFL 126 in Betrieb gesetzt wird.
  • Der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 gibt ein Signal an den variablen Schwingkreis 116 aus, der die Schwingung der Betätigungsfrequenz steuert, während die CCFL 126 in Betrieb genommen wird.
  • Das Verhältnis zwischen der Betätigungsfrequenz und dem Erhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators 110 wird in 11 gezeigt. Wie von 11 bekannt ist, schwankt die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators 110 mit der Belastung, und das Erhöhungsverhältnis steigt an, wenn die Betätigungsfrequenz die Resonanzfrequenz erreicht. Durch die Nutzung dieser Charakteristik des piezoelektrischen Transformators 110, steigt das Erhöhungsverhältnis an, wenn die Betätigungsfrequenz verändert wird, von einer Frequenz, höher als die Resonanzfrequenz zu einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz. Der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 steuert folglich den variabeln Schwingkreis 116 bis die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110 die Schwellenspannung erreicht, bei der sich die CCFL 126 entzündet. Der variable Schwingkreis 116 verändert die Frequenz des AC-Betätigungssignals gemäß dem Signal von dem Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122. Es ist zu beachten, dass wenn die AC-Betätigungssignalfrequenz durch den variablen Schwingkreis 116 verändert wird, die Frequenz gesteuert wird, um die Resonanzfrequenz einer Frequenz höher als die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators 110 zu erzielen. Grund dafür ist, dass die nicht-lineare Hysterese-Kennlinie bei Frequenzen niedriger als die Resonanzfrequenz, wie in 10 gezeigt, zu schwächeren Eigenschaften führt.
  • Zurückkommend auf 1 ist die Ausgangsleistung des variablen Schwingkreises 116 die Eingangsleistung zu dem Betätigungs-Steuerkreis 114. Der Betätigungs-Steuerkreis 114 gibt ein Betätigungssteuersignal an den Betätigungsschaltkreis 130 aus, basierend auf dem Ausgang des AC-Betätigungssignals von dem variablen Schwingkreis 116. Durch die Verwendung der Stromquelle 112 verstärkt der Betätigungsschaltkreis 130 dieses Betätigungssteuersignal auf einen Pegel, der für die CCFL 126 erforderlich ist, um zu starten, und führt das verstärkte Betätigungssteuersignal der Elektrode a 138 zu. Das eingegebenen Betätigungs-Steuerungssignal, das heißt die Spannung, wird durch den piezoelektrischen Effekt erhöht und als eine Hochspannung von der Elektrode c 142 und Elektrode d 144 ausgegeben. Die Hochspannungs-Ausgangsleistung von der Elektrode c 142 und der Elektrode d 144 wird der CCFL 126 zugeführt, die zwei in Reihe geschaltete Lampen 126a und 126b umfasst, und folglich wird die CCFL 126 entzündet. Wenn die CCFL 126 entzündet wird, wird das Einschalten der CCFL von der Helligkeit erfasst, die beispielsweise von der Photodiode 119 erfasst wird, und der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 stoppt den Betrieb. Der variable Schwingkreis 116 setzt auch die Frequenz des AC-Betätigungssignals fest.
  • Als nächstes wird der Betrieb des Betätigungsschaltkreises des piezoelektrischen Transformators beschreiben, der die CCFL 126 betätigt, sobald die CCFL 126 in Betrieb ist.
  • Das AC-Betätigungssignal, das durch den variablen Schwingkreis 116 festgesetzt wird, wenn die CCFL 125 entzündet, wird von dem Betätigungs-Schaltkreis 114 bei der festgelegten Frequenz ausgegeben. Der Betätigungs-Steuerkreis 114 reduziert Signalkomponenten, die sich von der Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators unterscheiden, und gibt das gewünschte Betätigungssteuerungssignal an die Steuervorrichtung 130 aus. Der Betätigungsschaltkreis 130 nutzt die Stromquelle 112, um das Betätigungssteuerungssignal von dem Betätigungs-Steuerkreis 114 auf einen Pegel zu verstärken, der ausreichend ist, um den piezoelektrischen Transformator 110 zu betätigen, und führt das verstärkte Signal der primären Elektrode a 138 des piezoelektrischen Transformators 110 als das AC-Eingangssignal zu. Der AC-Signaleingang zu der Elektrode a 138 wird dann ausgegeben als ein Ergebnis des piezoelektrischen Effekts als eine Hochspannung von der sekundären Elektrode c 142 und Elektrode d 144. Die Hochspannung von den sekundären Elektroden wird dann der CCFL 126 zugeführt. Es ist zu beachten, dass die Hochspannungssignale, die den zwei Elektroden der CCFL 126 zugeführt werden, dieselbe Frequenz aber eine um 180° verschiedene Phase aufweisen.
  • Die Spannungs-Strom-Eigenschaften dieser CCFL 126 werden in 7 gezeigt, und die Ergebnisse der Messung der Eingangs-Ausgangs-Spannungsphasendifferenz des piezoelektrischen Transformators 110 und der Stromfluss zu der CCFL 126 werden in 8 gezeigt. Das Verhältnis zwischen dem Röhrenstrom und der Eingabe-/Ausgabespannungs-Phasendifferenz des piezoelektrischen Transformators 110 wird in 8 gezeigt, mit dem Stromfluss zu der CCFL 126 auf der x-Achse und der Phasendifferenz der Eingabe-/Ausgabespannungen des piezoelektrischen Transformators 110 auf der y-Achse.
  • Wie in 7 gezeigt, weist die CCFL 126 eine fallende Widerstands-Charakteristik auf, das heißt, die Spannung fällt wenn der Strom ansteigt. Die Impedanz verändert sich gemäß dem Stromfluss zu der CCFL 126. Andererseits zeigt de 8 ein Verhältnis zwischen dem Stromfluss zur CCFL 126 und der Eingabe-/Ausgabespannungs-Phasendifferenz des piezoelektrischen Transformators 110. Es ist zu beachten, dass der piezoelektrische Transformator 110 mit einer Einzigen Frequenz betätigt wird. 8 zeigt, dass wenn die Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators festgelegt ist, die Phasendifferenz zwischen den Eingangs-/Ausgangsspannungen des piezoelektrischen Transformators 110 ansteigt, wenn der CCFL 126 – Stromfluss ansteigt (Impedanz der Röhre nimmt ab). Andererseits schwankt die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators 110 mit der Belastung und der Betätigungsfrequenz. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist folglich die Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators 110 festgelegt, die Phasendifferenz in den Eingangs-/Ausgangsspannungen wird erfasst, wenn sich die Belastung verändert, und diese Phasendifferenz wird konstant gehalten, um einen konstanten Stromfluss zu der CCFL 126 zu steuern. Die Phasendifferenz zwischen den Eingabe/Ausgabespannungen des piezoelektrischen Transformators 110 muss erfasst werden, um dieses zu erfüllen. In 8 kennzeichnet das Bezugszeichen „i" den Strom-Einstellwert der CCFL 126 und das Bezugszeichen „d" kenn zeichnet die Phasendifferenz zwischen den Eingangs-/Ausgangsspannungen des piezoelektrischen Transformators 110. 9 zeigt das Verhältnis zwischen dem Stromfluss zu der CCFL 126 und der Helligkeit der CCFL 126. Der Stromfluss zu der CCFL 126 wird auf der x-Achse gezeigt, und die CCFL-Helligkeit wird auf der y-Achse gezeigt. Es ist aus der 9 offensichtlich, dass sich die CCFL 126 – Helligkeit erhöht, wenn der CCFL-Stromfluss ansteigt.
  • Wenn die CCFL-Helligkeit unter dem Pegel b liegt, liegt der Stromfluss in der CCFL 126 unterhalb des Strom-Einstellwertes „i", wie in 9 gezeigt. Mit anderen Worten, ist in 8 die erfasste Phasendifferenz geringer als die Phasendifferenz d. Um die erfasste Phasendifferenz zu dem Phasendifferenz-Einstellwert d zu bringen, ist es ausreichend, die Stromeingabe zu dem piezoelektrischen Transformator 110 zu erhöhen. Wenn die CCFL 126 – Helligkeit größer ist als der Pegel b, ist der Stromfluss in der CCFL 126 größer als der Strom-Einstellwert „i". In diesem Fall ist die Stromzufuhr zu dem piezoelektrischen Transformator 110 reduziert, weil die erfasste Phasendifferenz größer ist als die Phasendifferenz d.
  • Es ist folglich möglich, einen konstanten Stromfluss in der CCFL 126 beizubehalten, durch das Erfassen der Phasendifferenz der Eingangs-/Ausgangsspannungen des piezoelektrischen Transformators 110, und das Vergleichen dieser Phasendifferenz mit der festgesetzten Spannungsphasendifferenz.
  • Erneut auf 1 bezugnehmend, wird die Hochspannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, auch dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 eingegeben. Der Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 wandelt die sinusförmige Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110 zu einem rechteckigen AC-Ausgangssignal eines gewünschten Pegels um, und gibt es zu dem Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 aus. Der Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 erfasst die Phasendifferenz zwischen dem AC-Ausgangssignal von dem Spannungs-Erfassungsschaltkreis 124 und dem AC Eingangssignal des piezoelektrischen Transformators 110. Nach der Umwandlung zu einer DC Spannung entsprechend der Phasendifferenz, gibt der Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 an den Vergleichs-Schaltkreis 120 aus. Der Vergleichs-Schaltkreis 120 gibt aus zu dem Phasen-Steuerkreis 118, so dass die Ausgabe von dem Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 gleich der Bezugsspannung Vref wird. Es ist zu beachten, dass Vref eine voreingestellte DC Spannung entsprechend der Phasendifferenz d ist. Der Phasen-Steuerkreis 118 steuert den Betätigungs-Steuerkreis 114 gemäß der Ausgabe von dem Vergleichs-Schaltkreis 120, und bestimmt die Stromzufuhr zu dem piezoelektrischen Transformator 110.
  • Es sollte beachtet werden, dass während ein piezoelektrischer Transformator eines Typs mit einem Mittenantrieb, wie in 2 gezeigt, als der piezoelektrische Transformator in der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, derselbe Effekt erzielt werden kann mit verschiedenen anderen Konfigurationen, so wie in 20 und 21 gezeigt, insofern, als dass der piezoelektrische Transformator zwei sekundäre Elektroden aufweist und um 180° unterschiedliche Phasenspannungen von den zwei Elektroden ausgibt.
  • Das Verhältnis zwischen der Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators und der Eingangs-/Ausgangsspannungs-Phasendifferenz ist in 12 gezeigt. In 12 kennzeichnet das Bezugszeichen fro die Resonanzfrequenz, wenn die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators 110 offen ist, und das Bezugszeichen frs kennzeichnet die Resonanzfrequenz, wenn die sekundäre Seite abgeschaltet ist. Es ist zu beachten, dass es keine Phasenveränderung bei (frs + fro)/2 und frs gibt, und die Eingangs-/Ausgangsspannungs-Phasendifferenz folglich nicht gesteuert werden kann. Der piezoelektrische Transformator muss folglich bei einer Betätigungsfrequenz betätigt werden, die sich von der (frs + fro)/2 und frs unterscheidet.
  • Ferner ist die Phasenveränderung aufgrund der Belastungsveränderung bei Frequenzen nahe dem Punkt gering, an dem sich die Nullphase ändert. Genauer gesagt, wenn der piezoelektrische Transformator bei einer Frequenz betätigt wird, in dem Bereich von frs oder (frs + fro)/2 ± 0,3 kHz, können Betriebsfehler auftreten als Folge der geringen Phasenveränderung. Es ist folglich vorzuziehen, den piezoelektrischen Transformator bei einer Frequenz außerhalb dieses Frequenzbandes zu betreiben.
  • Ausführungsform 2
  • 13 ist ein Blockdiagramm eines Betätigungsschaltkreises für eine CCFL gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 14 zeigt die MOSFET-Schaltsignale in dieser Ausführungsform. Es ist zu beachten, dass die Konfiguration und die Operation des piezoelektrischen Transformators 110 in dieser Ausführungsform dieselbe sind wie in der ersten Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf 13 erzeugt ein variabler Schwingkreis 116 das AC Signal zum Betätigen des piezoelektrischen Transformators 110. MOSFETs 170, 172, 174 und 176 sind Schaltelemente zum Bilden des Betätigungssignals für den piezoelektrischen Transformator. Betätigungs-Schaltkreise 160, 162, 164 und 166 betätigen jeweils die MOSFETs 170, 172, 174 und 176 und sind verbunden mit dem jeweiligen MOSFET Gate. Eine erste Reihe, welche die Source des Schaltkreises MOSFET 170 und den Drain von MOSFET 172 verbindet, ist mit der Stromquelle 112 verbunden, und eine zweite Reihe, welche die Source von MOSFET 174 und den Drain von MOSFET 176 verbindet, ist ebenfalls mit der Stromquelle 112 verbunden. Ein Resonanz-Schaltkreis 180, der aus 182, der Eingangskapazität des piezoelektrischen Transformators 110, und einen Kondensator 184 besteht, ist dazwischen verbunden, und der Knoten der ersten Reihe schaltet die MOSFETs 170 und 172 und der Knoten der zweiten Reihe schaltet die MOSFETs 174 und 176. Die vier MOSFETs 170, 172, 174 und 176 sind folglich in einer H-Brigde Konfiguration mit der Stromquelle 112 verbunden.
  • Der Induktor 182 und der piezoelektrische Transformator 110 sind durch die Elektrode a 138 in Reihe verbunden, wodurch eine dritte Reihe gebildet wird. Der Kondensator 184 und der piezoelektrische Kondensator 110 sind mit der primären Elektrode a 138 und der Elektrode b 140 in Reihe verbunden. Eine vierte Reihe der zwei in Reihe verbundenen Lampen 126a und 126b ist mit den elektrischen Anschlüssen von diesen verbunden, die mit den sekundären Elektroden c 142 und d 144 des piezoelektrischen Transformators verbunden sind. Diese vierte Reihenschaltung wird im Folgenden als CCFL 126 bezeichnet.
  • Der Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 zum Erfassen der Hochspannungs-Ausgabe von den sekundären Elektroden des piezoelektrischen Transformators 110 ist mit der Elektrode d 144 verbunden. Dieser Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 umfasst einen ersten Widerstand 190, eine Diodeneinheit 192, die eine erste Diode 192a und eine zweite Diaode 192b aufweist, welche in einander entgegengesetzter Ausrichtung parallel verbunden sind, einen Komparator 194, einen zweiten Widerstand 196, eine zweite Stromquelle 198 und einen Inverter IC 200. Der erste Widerstand 190 ist mit der Elektrode d 144 des piezoelektrischen Transformators 110 und an der Masse verbunden. Der erste Widerstand 190 ist auch in Reihe geschaltet mit einer Diodenverbindung 192, welches eine fünfte Reihenschaltung bildet. Der invertierende Eingang des Komparators 194 ist mit dem Knoten zwischen dem ersten Widerstand 190 und der Diodenverbindung 192 verbunden. Der nicht-invertierende Eingang des Komparators 194 ist mit der Masse verbunden. Der Ausgang des Komparators 194 ist mit dem Inverter IC 200 und dem zweiten Widerstand 196 verbunden. Der Komparator 194 ist auch verbunden mit der zweiten Stromquelle 198 und ist dadurch geerdet. Der zweite Widerstand 196 ist auch mit der zweiten Stromquelle 198 verbunden.
  • Der Spannungs-Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 erfasst die Eingangs-/Ausgangsspannungs-Phasendifferenz des piezoelektrischen Transformators 110 mittels eines UND 152, eines dritten Widerstandes 154, eines vierten Widerstandes 156 und eines zweiten Kondensators 158. Der Betätigungsschaltkreis 162 ist mit einem ersten Eingang 152a eines UND 152 und dem Ausgang des Inverters IC 200 verbunden, das heißt, der Ausgang des Spannungsdetektor-Schaltkreises 124 ist verbunden mit dem zweiten Eingang 152b des UND 152.
  • Der Vergleichs-Schaltkreis 120 vergleicht die Ausgabe von dem Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 mit einer speziellen Bezugsspannung Vref. Der Phasen-Steuerkreis 118 gibt ein Steuerungssignal zu dem Betätigungs-Steuerkreis 114 aus, basierend auf einer Ausgabe von dem Vergleichs-Schaltkreis 120. Der variable Schwingkreis 116 steuert die Schwingung des AC Signals, welches den piezoelektrischen Transformator 110 betätigt, und der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 steuert den variablen Schwingkreis 116, bis die CCFL 126 den Betrieb aufnimmt. Eine Photodiode 119 erfasst das Inbetriebsetzen der CCFL 126 und ist an dem Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 verbunden.
  • Als nächstes wird im Folgenden die Operation des Betätigungsschaltkreises des piezoelektrischen Transformators beschrieben, der auf diese Weise zusammengesetzt ist, wobei mit der Operation begonnen wird, wenn die CCFL 126 ihren Betrieb aufnimmt.
  • Der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 gibt ein AC Betätigungssignal an den Variablen Schwingkreis 116 aus, welches die Betätigungsfrequenz-Schwingung steuert, während die CCFL 126 in Betrieb gesetzt wird.
  • Wie in der ersten Ausführungsform steuert der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 den variablen Schwingkreis 116, bis die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110 die Schwellenspannung erreicht, bei der sich die CCFL 126 entzündet. Der variable Schwingkreis 116 verändert die Frequenz des AC-Betätigungssignals gemäß dem Signal von dem Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122. Basierend auf dem AC Betätigungssignal von dem variabeln Schwingkreis 116 gibt der Betätigungs-Steuerkreis 114 die Betätigungssteuerungssignale aus, welche die Betätigungsschaltkreise 160, 162, 164 und 166 steuern. Die MOSFETs 170, 172, 174 und 176 verändern, gemäß dem Betätigungssteuerkreis, Signale von den Betätigungsschaltkreisen 160, 162, 164 und 166 und bestimmen die Spannung des Rechtecksignals, das heißt des AC-Eingangssignals, das an beide Enden des Resonanz-Schaltkreises 180 zugeführt wird. Die Frequenz dieses AC Eingangssignals ist auf etwa die Resonanzfrequenz eines Resonanz-Schaltkreises 180 festgelegt. Eine sinusförmige Spannungs-Welle wird folglich zwischen der Elektrode a 138 und der Elektrode b 140 zugeführt.
  • Das Eingangs-Betätigungssteuersignal, das heißt die Spannung, wird durch den piezoelektrischen Effekt erhöht und als eine Hochspannung von der Elektrode c 142 und der Elektrode d 144 ausgegeben. Die Hochspannungs-Ausgabe von der Elektrode c 142 und der Elektrode d 144 wird der CCFL 126 zugeführt, welche sich folglich entzündet. Wenn sich die CCFL 126 entzündet, wird die Inbetriebsetzung der CCFL beispielsweise durch die Helligkeit erfasst, die von der Photo diode 119 erfasst wird und der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 122 beendet seinen Betrieb. Der variable Schwingkreis 116 legt zu diesem Zeitpunkt auch die Frequenz des AC Betätigungssignals fest.
  • Als nächstes wird die Operation des Betätigungsschaltkreises des piezoelektrischen Transformators beschrieben, sobald die CCFL 126 eingeschaltet ist.
  • Das AC Betätigungssignal, das durch den variabeln Schwingkreis 116 festgelegt wird, wenn sich die CCFL 126 entzündet, wird zu dem Betätigungs-Steuerkreis 114 mit der festgelegten Frequenz ausgegeben. Der Betätigungs-Steuerkreis 114 gibt jeweils Betätigungssteuersignale A, B, C und D zu den Betätigungsschaltkreisen 160, 162, 164 und 166 aus. Die Steuerungssignale A, B, C und D schalten die MOSFETs 170, 172, 174 und 176 ein und aus.
  • Als nächstes wird die Steuerung der Eingangsleistung zu dem piezoelektrischen Transformator 110 unter Bezugnahme auf die 14 beschrieben.
  • 14(A) zeigt die Wellenform der Ausgabe des Betätigungssteuerungssignals A von dem Betätigungs-Steuerkreis 114. Die entsprechenden Wellenformen für die Steuersignale B, C und D von dem Betätigungs-Steuerkreis 114 werden in der 14(B), (C) und (D) gezeigt. Die Frequenz der Steuersignale A, B, C und D ist die Frequenz des AC Betätigungssignals, das festgelegt wird, wenn die CCFL 126 in Betrieb gesetzt wird. 14 (Vi) ist die Wellenform, die zu den Seiten des Resonanz-Schaltkreises 180 in 13 zugeführt wird, und Vtr ist die Wellenform, die zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators 110 zugeführt wird. Vp ist die Ausgangssignal-Wellenform von dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124, und Vsb zeigt die Phasendifferenz zwischen der Wellenform in 14(B) und dem Ausgangssignal Vp des Spannungsdetektor-Schaltkreises.
  • Wie in 14(A) und (B) gezeigt, sind die Betätigungs-Steuerungssignale A und B festgesetzt, um bei einem Spezifikum eines Zeitverhältnisses (Arbeitszyklus) ein- und auszuschalten. Steuerungssignale C und D sind festgelegt, um ein- und auszuschalten, mit dem Einschaltzeit-Verhältnis wie die Signale A und B, aber auch mit einer spezifischen Phasendifferenz von den Signalen A und B, wie in der 14(C) und (D) gezeigt. Die Wellenformen, die durch die durchgezogenen Linien in 14(C) und (D) gezeigt werden, kennzeichnen, wenn die Helligkeit der CCFL 126 erzwungen oder die Eingangsspannung hoch ist. Die Wellenform des AC Eingangssignals, das zu diesem Zeitpunkt an beide Seiten des Resonanz-Schaltkreises 180 zugeführt wird, wird durch die durchgezogenen Linie in der Wellenform Vi gekennzeichnet. Es ist zu beachten, dass die Wellenform der Spannung, die an die primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators 110 zugeführt wird, sinusförmig ist, wie durch Vtr in 14 gezeigt, weil die Frequenz des Rechtecksignals Vi nahe der Resonanzfrequenz fr des Resonanz-Schaltkreises 180 festgelegt ist. Die Resonanzfrequenz fr des piezoelektrischen Transformators 110 kann gekennzeichnet werden wie folgt, wo L die Induktivität des Induktors 182 ist, Cp die Eingangskapazität des piezoelektrischen Transformators 110 ist und C die Kapazität des Kondensators 184 ist.
  • Figure 00320001
  • Im Gegensatz zu der Wellenform mit durchgezogener Linie, zeigt die Wellenform mit gepunkteter Linie in 14 das Signal, das dem Resonanz-Schaltkreis 180 zugeführt wird, wenn die Helligkeit der CCFL 126 hoch ist oder die Eingangsspannung niedrig ist. Das AC Einganssignal, das dem Resonanz-Schaltkreis 180 zu diesem Zeitpunkt zugeführt wird, ist entsprechend durch die gepunktete Linie Vi gekennzeichnet. Die Wellenform der Spannung, die zwischen den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators 110 zugeführt wird, ist noch eine sinusförmige Wellenform Vtr, wie in 14 gezeigt. Mit anderen Worten kann die Stromzufuhr zu dem piezoelektrischen Transformator 110 durch die Betätigungsfrequenz gesteuert werden, die durch die Steuerung der Phasendifferenz zwischen den Betätigungssteuerungssignalen A, B, C und D festgelegt wird, wie vorstehend beschrieben.
  • Die Spannungen, die der Elektrode a 138 und Elektrode b 140 des piezoelektrischen Transformators 110 zugeführt werden, als eine Folge dieses Steuerungsverfahrens, werden durch den piezoelektrischen Effekt als eine Hochspannung von den sekundären Elektroden c 142 und d 144 ausgegeben. Die Hochspannungs-Ausgabe von den sekundären Elektroden wird zu der vierten Reihenschal tung, dass heißt den verbunden Lampen 126a und 126b, zugeführt. Es ist zu beachten, dass eine Hochspannung derselben Frequenz und einer um 180° unterschiedlichen Phase den zwei elektrischen Anschlüssen der vier Reihenschaltungen zugeführt wird. Die Spannung, die an den sekundären Elektroden des piezoelektrischen Kondensators 110 vorhanden ist, wird auch dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 zugeführt.
  • Wie in der ersten Ausführungsform ist die Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators 110 festgelegt, die Phasendifferenz der Eingangs-/Ausgangsspannungen auf Veränderungen in der Belastung wird erfasst und der Stromfluss zu der CCFL 126 wird gesteuert, um diese Phasendifferenz konstant zu halten. Die Phasendifferenz zwischen den Eingangs-/Ausgangsspannungen des piezoelektrischen Transformators 110 muss erfasst werden, um dieses zu erzielen. Dieses wird im Folgenden weiter beschrieben.
  • Bezugnehmend auf 13 erfasst der Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 die Hochspannungs-Ausgabe von den sekundären Elektroden des piezoelektrischen Transformators 110. Diese Hochspannungs-Eingabe von den sekundären Elektroden des piezoelektrischen Transformators 110 wird durch die Dioden-Verbindung 192 auf einen Pegel abgesenkt, der dem Komparator 194 eingegeben werden kann, insbesondere dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 194.
  • In den ersten und zweiten Ausführungsformen der Erfindung muss das AC Ausgangssignal des piezoelektrischen Transformators 110 mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, um die Eingangs-/Ausgangsspannungs-Phasendifferenz des piezoelektrischen Transformators 110 zu erfassen. Wie dieses zu erzielen ist, wird unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.
  • 15 zeigt die Veränderung der Ausgabe von dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124, wenn die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110 erfasst wird.
  • Wie in 15A gezeigt, wenn die Schwellenspannung Vt nicht 0 V ist, bei dem Umwandeln des AC Signals durch den piezoelektrischen Transformator 110 in eine Rechteckwelle mit einer gewünschten Spannungsamplitude, verändert sich das Zeitverhältnis des Spannungsdetektor-Schaltkreises 124 gemäß dem Amplitudenpegel der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110. Wenn jedoch die Schwellenspannung Vt 0 V beträgt, wie in 15(b) gezeigt, kann eine Rechteckwelle mit dem selben Zeitverhältnis ausgegeben werden, unabhängig von der Schwingungsamplitude des piezoelektrischen Transformators. Als eine Folge geht der nicht-invertierende Eingang des Komparators 194 in dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 nicht zur Masse, wie in 13 gezeigt. Dieses ermöglicht es, den Schwellenwert auf 0 V zu setzen.
  • Auf 13 zurückkommend, weist die Signal-Ausgabe des Komparators 194, der auf diese Weise konfiguriert ist, die um 180° umgekehrte Phase auf und wird dem Inverter IC 200 zugeführt. Der Inverter IC 200 wandelt die Phasen-invertierte Signalausgabe von dem Komparator 194 in ein rechteckiges AC Ausgangssignal derselben Phase um, aber mit einem anderen Spannungspegel als die AC Ausgangsspannung von dem piezoelektrischen Transformator 110. Das AC Ausgangssignal, das durch den Inverter IC 200 konvertiert ist, wird dem Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 eingegeben, als die Ausgabe von dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124. Dieses Signal wird als eine Wellenform Vp in 14 gezeigt.
  • Der Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 erfasst die Phasendifferenz zwischen dem AC Ausgangssignal von dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 und dem Betätigungs-Wechselsignal von MOSFET 172, und erzeugt eine DC Spannung entsprechend der Phasendifferenz. Das MOSFET 172 – Wechselsignal wird auch in den ersten Eingang 152a von UND 152 in dem Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 eingegeben, und das AC Ausgangssignal von dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 wird dem zweiten Eingang 152b zugeführt. Das UND 152 gibt das UND-Phasendifferenzsignal aus, das von den zwei Eingängen erzielt wurde. Das UND 152 erzeugt folglich ein Phasendifferenzsignal, das die Phasendifferenz zwischen dem MOSFET 172-Schaltsignal und dem AC Ausgangssignal von dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 124 anzeigt. Die Wellenform dieses Phasendifferenzsignals wird als Vsb in 14 gezeigt.
  • Durch die Verwendung des zweiten Kondensators 158, des dritten Widerstandes 154 und des vierten Widerstandes 156 erzielt der Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis 128 das Mittel der Phasendifferenz, die als Vsb in 14 gezeigt wird, und der Ausgabe von dem UND 152, und gibt das Ergebnis als eine DC Spannung zu dem Vergleichs-Schaltkreis 120 aus. Der Vergleichs-Schaltkreis 120 gibt ein Signal zu dem Phasensteuerkreis 118 aus, so dass die Ausgabe des Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreises 128 und die Bezugsspannung Vref einen gleichen Zustand aufweisen. Es ist zu beachten, das die Bezugsspannung Vref eine DC Spannung ist, entsprechend einer vordefinierten Phasendifferenz. Der Phasensteuerkreis 118 steuert den Betätigungssteuerkreis 114 gemäß einer Ausgabe von dem Vergleichs-Schaltkreis 120, und bestimmt auf diese Weise die Eingabe zu dem piezoelektrischen Transformator 110.
  • Indem der piezoelektrische Transformator auf diese Art und Weise betätigt und gesteuert wird, kann der piezoelektrische Transformator mit einer einzelnen Frequenz betätigt werden, wenn die CCFL entzündet wird, und die CCFL-Helligkeit kann konstant gehalten werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass während die Phasendifferenz zwischen dem Schaltsignal, das den MOSFET Gates zugeführt wird, und der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators in dieser Ausführungsform der Erfindung erfasst wird, andere Konfigurationen angewendet werden können, um denselben Effekt zu erzielen, insofern eine Phasen-Erfassungsschaltung vorhanden ist.
  • Außerdem umfasst der Spannungsdetektor-Schaltkreis zum Erfassen der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators Widerstände, Dioden, Komparator und einen Inverter IC, und die Eingangsspannung des piezoelektrischen Transformators wird bestimmt durch die Verwendung von FET Schaltsignalen, um die Phasendifferenz in dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erfassen, aber derselbe Effekt kann durch die Nutzung anderen Verfahren erzielt werden, insofern die Phasendifferenz erfasst werden kann.
  • Es sollte beachtet werden, dass wenn der piezoelektrische Transformator mit einer Frequenz unterhalb der Resonanzfrequenz betätigt wird, eine nicht-lineare Hysterese-Charakteristik zeigt, wie in 10 gezeigt, welches die Leistung verschlechtert. Es ist folglich wünschenswert, die Betätigungsfrequenz bei einer Frequenz höher als die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators festzulegen, bei welcher der CCFL-Strom am niedrigsten ist (11).
  • Das Verhältnis zwischen der Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators und der Eingangs-/Ausgangsspannungs-Phasendifferenz wird in 12 gezeigt. In 12 ist fro die Resonanzfrequenz, wenn die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators 110 offen ist, und frs ist die Resonanzfrequenz, wenn die sekundäre Seite abgeschaltet ist. Es ist zu beachten, das keine Phasenveränderung bei (frs + fro)/2 und frs eintritt, und es kann folglich die Eingangs-/Ausgangsspannungs-Phasendifferenz nicht gesteuert werden. Der piezoelektrische Transformator muss folglich mit einer Betätigungsfrequenz betätigt werden, die sich von der (frs + fro)/2 und frs unterscheidet.
  • Außerdem ist die Phasenveränderung aufgrund von Belastungsveränderung bei Frequenzen in der Nähe des Punktes gering, an dem sich die Nullphase verändert. Genauer gesagt, wenn der piezoelektrische Transformator bei einer Frequenz in dem Bereich frs oder (frs + fro)/2 ± 0,3 kHz betätigt wird, können sich infolge der geringen Phasenveränderung Betriebsfehler ereignen. Es ist folglich vorteilhaft, den piezoelektrischen Transformator bei einer Frequenz außerhalb dieses Frequenzbandes zu betätigen.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, den piezoelektrischen Transformator nicht bei einer Frequenz zu betätigen, bei der die Veränderungen der Phasendifferenz zwischen der Ausgabe des piezoelektrischen Transformators und den FET Schaltungssignalen aufgrund einer Veränderung in der CCFL Belastung gleich Null ist.
  • Außerdem kann derselbe Effekt erzielt werden, selbst wenn die Betätigungsfrequenz frs und (frs + fro)/2 ist, wenn eine einfache Phasendifferenz zwischen der Ausgabe des piezoelektrischen Transformators und den FET Schaltungssignalen vorliegt, aufgrund einer Veränderung in der CCFL Belastung.
  • Es sollte beachtet werden, dass während ein piezoelektrischer Transformator eines Typs mit einem Mittenantrieb – wie in 2 gezeigt – als der piezoelektrische Transformator in der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, derselbe Effekt mit verschiedenen anderen Konfigurationen erzielt werden kann, so wie in 20 und 21 gezeigt, insofern, als der piezoelektrische Transformator zwei sekundäre Elektroden aufweist und um 180° verschiedene Phasenspannungen von den zwei Elektroden ausgibt.
  • Ausführungsform 3
  • 16 ist ein Blockdiagramm eines Betätigungsschaltkreises für eine CCFL gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Konfiguration und die Operation des piezoelektrischen Transformators 110 in dieser Ausführungsform dieselben sind wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen.
  • Bezugnehmend auf 16 erzeugt ein variabler Schwingkreis 206 das AC Signal zum Betätigen des piezoelektrischen Transformators 110. Der Betätigungsschaltkreis 202 betätigt den piezoelektrischen Transformator 110, basierend auf dem Signal des variablen Schwingkreises 206, durch die Nutzung der Stromquelle 204. Der Betätigungsschaltkreis 202 ist mit der primären Elektrode a 138 des piezoelektrischen Transformators 110 verbunden. Die andere Elektrode b 140 ist an der Masse angeschlossen. Die sekundären Elektroden c 142 und d 144 des piezoelektrischen Transformators 110 sind an den elektrischen Endanschlüssen der CCFL 126 verbunden.
  • Der Spannungserfassungs-Schaltkreis 212 erfasst die Hochspannung, die an der sekundären Seite des piezoelektrischen Transformators 110 auftritt, und ist verbunden mit der Elektrode d 144 des piezoelektrischen Transformators 110. Die Vergleichsschaltung 210 vergleicht die Ausgangsspannung von dem Spannungserfassungs-Schaltkreis 212 mit der Bezugsspannung Vref. Der Frequenz-Steuerkreis 208 gibt dem variabeln Schwingungskreis 206 ein Signal aus, zum Steuern der Frequenz der Ausgabe des AC-Betätigungssignals von dem variabeln Schwingkreis 206, basierend auf einer Ausgabe von dem Vergleichs-Schaltkreis 210. Der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 214 gibt zu dem variablen Schwingkreis 206 aus, bis sich die CCFL 126 entzündet. Die Photodiaode 119 erfasst das Inbetriebsetzen der CCFL 126 und ist mit dem Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 214 verbunden.
  • Als nächstes wird die Operation des Betätigungsschaltkreises des auf diese Art und Weise zusammengesetzten piezoelektrischen Transformators unter Bezugnahme auf 16 und 15 beschrieben, wobei mit der Operation begonnen wird, wenn die CCFL 126 ihren Betrieb aufnimmt.
  • Der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 214 gibt ein Signal an den variablen Schwingkreis 206 aus, welcher die Betätigungsfrequenz steuert, während die CCFL 126 ihren Betrieb aufnimmt.
  • Wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen steuert der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 214 den variablen Schwingkreis 206, bis die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110 die Schwellenspannung erreicht, bei der sich die CCFL 126 entzündet. Der variable Schwingkreis 206 verändert die Frequenz des AC-Betätigungssignals gemäß dem Signal von dem Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 214. Der Betätigungsschaltkreis 202 reduziert Komponenten, die sich von der Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators in dem AC Betätigungssignal von dem variabeln Schwingkreis 206 unterscheiden, um das gewünschte AC Betätigungssignal zu erzielen. Der Betätigungsschaltkreis 202 nutzt auch die Stromquelle 204, um das Betätigungssignal auf einen Pegel zu verstärken, der ausreichend ist, um den piezoelektrischen Transformator 110 zu betätigen, und führt das verstärkte AC Signal der primären Elektrode a 138 des piezoelektrischen Transformators 110 zu. Die AC Eingangspannung wird erhöht durch den piezoelektrischen Transformator und ausgegeben als ein Hochspannungssignal von der Elektrode c 142 und der Elektrode d 144. Die Hochspannungssausgabe von der Elektrode c 142 und Elektrode d 144 wird den Enden der CCFL 126 zugeführt, welche sich folglich in Betrieb setzt. Wenn die CCFL 126 in Betrieb gesetzt ist, wird das Inbetriebsetzen der CCFL von der Helligkeit erfasst, die beispielsweise durch die Photodiode 119 erfasst wird, und der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 214 stoppt den Betrieb.
  • Als nächstes wird die Operation des Betätigungs-Schaltkreises des piezoelektrischen Transformators beschrieben, sobald die CCFL 126 eingeschaltet ist.
  • Die Ausgabe von dem variablen Schwingkreis 206 wird dem Betätigungs-Schaltkreis 202 eingegeben. Der Betätigungs-Schaltkreis 202 reduziert Komponenten, die sich von der Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators unterscheiden, um das gewünschte AC Signal zu erzielen. Der Betätigungsschaltkreis 202 nutzt auch die Stromquelle 204, um das Betätigungssignal auf einen Pegel zu verstärken, der ausreichend ist, um den piezoelektrischen Transformator 110 zu betätigen, und führt das verstärkte AC Signal der primären Elektrode a 138 des piezoelektrischen Transformators 110 zu. Die AC Eingangspannung wird erhöht durch den piezoelektrischen Transformator und entfernt als ein Hochspannungssignal von den sekundären Elektroden c 142 und d 144. Die Hochspannungs-Ausgabe von der Elektrode c 142 und der Elektrode d 144 wird den Enden der CCFL 126 zugeführt. Die Hochspannungssignale, die zu diesem Zeitpunkt beiden Enden der CCFL 126 zugeführt werden, weisen dieselbe Frequenz auf aber eine um 180° verschiedene Phase. Das Hochspannungssignal, das an der Elektrode d 144 des piezoelektrischen Transformators 110 auftritt, wird auch dem Spannungserfassungs-Schaltkreis 212 eingegeben.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform wird die der CCFL 126 zugeführte Spannung mit einer gewünschten, vorbestimmten Bezugsspannung verglichen, die erforderlich ist, um die CCFL 126 in Betrieb zu halten, und die Betätigungsfrequenz wird durch den Frequenz-Steuerkreis 208 verändert, so dass die zugeführte Spannung und die Bezugsspannung gleich sind. Dieses Steuerungsverfahren wird im Folgenden näher beschrieben.
  • 17 zeigt die Spannungs-Strom-Charakteristik und die Leistungs-Strom-Charakteristik der CCFL 126. Die CCFL 126 zeigt eine negative Widerstands-Charakteristik, wie in 17 gezeigt wird. Auch der Stromverbrauch durch die CCFL 126 wird erhöht, wenn sich der Röhrenstrom erhöht.
  • 18 zeigt die Frequenzcharakteristik des Ausgabestroms von dem piezoelektrischen Transformator 110. Wenn die Ausgangsspannung (das heißt, die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird) des piezoelektrischen Transformators 110 höher ist als die Bezugspannung, ist der Stromfluss in der CCFL 126 geringer als der gewünschte Stromfluss. Die Betätigungsfrequenz des piezo elektrischen Transformators 110 wird deshalb in Richtung auf die Resonanzfrequenz verändert, um die Spannung zu senken, die der CCFL 126 zugeführt wird. Dieses erhöht den Ausgangsstrom von dem piezoelektrischen Transformators 110. Wenn sich der Ausgangstrom verstärkt, steigt die Stromzufuhr zu der CCFL 126. Die CCFL Impedanz fällt folglich, der Strom, welcher der CCFL 126 zugeführt wird, steigt an – wie in 17 gezeigt – und infolgedessen fällt die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird.
  • Andersherum, wenn die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators (CCFL Eingangsspannung) unter der Bezugsspannung liegt, ist der Stromfluss in der CCFL 126 höher als erwünscht. Die Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators 110 wird folglich weg von der Resonanzfrequenz verändert, um die Spannung zu erhöhen, die der CCFL 126 zugeführt wird. Dieses verursacht, dass der Ausgabestrom des piezoelektrischen Transformators 110 abnimmt. Wenn der Ausgangsstrom abnimmt, nimmt die Stromzufuhr zu der CCFL 126 ab. Die CCFL Impedanz steigt folglich an, der Strom, der zu der CCFL 126 zugeführt wird, nimmt ab – wie in 17 gezeigt – und infolgedessen steigt die Spannung an, die der CCFL 126 zugeführt wird.
  • Die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, kann folglich gleich der Bezugsspannung festgelegt werden, durch die wie vorstehend beschriebene Steuerung der Betätigungsfrequenz. Der Schaltkreis, der in 16 gezeigt wird, steuert folglich den piezoelektrischen Transformator wie folgt.
  • Die Hochspannungssignal-Eingabe zu dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 212 wird zu dem Vergleichs-Schaltkreis 210 als eine DC Spannung ausgegeben, entsprechend der sinusförmigen Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110. Der Vergleichs-Schaltkreis 210 sendet ein Steuerungssignal zu dem Frequenz-Steuerkreis 208, so dass die Ausgabe von dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 212 gleich der Bezugsspannung Vref ist, die erforderlich ist, um die CCFL 126 in Betrieb zu halten. Der Frequenz-Steuerkreis 208 steuert die Frequenz, bei welcher der variable Schwingkreis 206 schwingt, gemäß der Ausgabe von dem Vergleichs-Schaltkreis 210.
  • Der Vergleichs-Schaltkreis 210 vergleicht die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, mit der Bezugspannung Vref, und der Frequenz-Steuerkreis 208 steuert die Frequenz, so dass die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, gleich der Bezugsspannung Vref wird. Es ist deshalb möglich, den Stromfluss der CCFL 126 zu steuern, das heißt die Helligkeit, wenn die sekundäre Seite floatet.
  • Es sollte beachtet werden, dass während ein piezoelektrischer Transformator eines Typs mit einem Mittenantrieb – wie in 2 gezeigt – als der piezoelektrische Transformator in der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, derselbe Effekt erzielt werden kann mit verschiedenen anderen Konfigurationen, so wie in 20 und 21 gezeigt, insofern der piezoelektrische Transformator zwei sekundäre Elektroden aufweist und um 180° verschiedene Phasenspannungen von den zwei Elektroden ausgibt.
  • Ausführungsform 4
  • 19 ist ein Blockdiagramm eines Betätigungsschaltkreises für eine CCFL gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform, indem die Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators festgesetzt ist, und die Helligkeit der CCFL durch die Steuerung der Stromzufuhrspannung gesteuert wird. Es ist zu beachten, dass die Konfiguration und die Operation des piezoelektrischen Transformators 110 in dieser Ausführungsform dieselbe sind wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen.
  • Bezugnehmend auf 19 erzeugt ein variabler Schwingkreis 224 das AC Signal für das Betätigen des piezoelektrischen Transformators 110. Der Betätigungssteuerkreis 222 betätigt den piezoelektrischen Transformator 110, basierend auf dem Signal von dem variablen Schwingkreis 224, und ist mit der Stromzufuhr 220 verbunden. Der Betätigungssteuerkreis 222 ist auch verbunden mit einer primären Elektrode a 138 des piezoelektrischen Transformators 110. Die andere Elektrode b 140 ist an der Masse angeschlossen. Die sekundären Elektroden c 142 und d 144 des piezoelektrischen Transformators 110 sind an den elektrischen Endanschlüssen der CCFL 126 verbunden.
  • Ein Spannungsdetektor-Schaltkreis 230 erfasst die Hochspannung, die an der sekundären Seite des piezoelektrischen Transformators 110 auftritt, und ist mit der Elektrode d 144 des piezoelektrischen Transformators 110 verbunden. Ein Vergleichs-Schaltkreis 228 vergleicht die Ausgangsspannung von dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 230 mit Bezug auf die Spannung Vref. Der Spannungs-Steuerkreis 226 steuert die Ausgabe der Stromzufuhr 220, basierend auf einer Ausgabe von dem Vergleichs-Schaltkreis 228. Der Inbetriebsetzungs-Schaltkreis 232 gibt an den variablen Schwingkreis 224 aus, bis sich die CCFL 126 entzündet. Eine Photodiode 119 erfasst das Inbetriebsetzen der CCFL 126 und ist verbunden mit dem Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 232.
  • Als nächstes wird die Operation des Betätigungskreises des piezoelektrischen Transformators beschrieben, der auf diese Weise zusammengesetzt ist, wobei mit der Operation begonnen wird, bei der die CCFL 126 entzündet wird.
  • Bezugnehmend auf 19 gibt der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 232 ein Signal an den variablen Schwingkreis 224 aus, welches die Betätigungsfrequenz steuert, während die CCFL 126 in Betrieb gesetzt wird. Wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen steuert der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 232 den variablen Schwingkreis 224, bis die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110 die Schwellenspannung erreicht, bei der die CCFL 126 in Betrieb gesetzt wird.
  • Der variable Schwingkreis 224 verändert die Frequenz des AC Betätigungssignals gemäß dem Signal von dem Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 232. Der Betätigungsschaltkreis 222 reduziert die Komponenten, die sich von der Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators unterscheiden in dem AC Betätigungssignal von dem variablen Schwingkreis 224, um das gewünschte AC Betätigungssignal zu erzielen. Der Betätigungsschaltkreis 222 verwendet auch die Stromquelle 220, um das Betätigungssignal auf einen Pegel zu verstärken, um den piezoelektrischen Transformator 110 zu betätigen, und führt das verstärkte AC Signal zu der primären Elektrode a 138 des piezoelektrischen Transformators 110 zu. Die AC Eingangsspannung wird durch den piezoelektrischen Effekt erhöht, und wird als ein Hochspannungssignal von der Elektrode c 142 und der Elektrode d 144 ausgegeben. Die Hochspannungsausgabe von der Elektrode c 142 und der Elektrode d 144 wird an die Enden der CCFL 126 zugeführt, welche auf diese Weise in Betrieb gesetzt wird. Wenn die CCFL 126 in Betrieb gesetzt wird, wird das Inbetriebsetzen der CCFL von der Helligkeit erfasst, die beispielsweise durch die Photodiode 119 erfasst wird, und der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis 214 stoppt seinen Betrieb.
  • Als nächstes wird die Operation des Betätigungskreises des piezoelektrischen Transformators beschrieben, sobald sich die CCFL 126 in Betrieb befindet.
  • Die Ausgabe von dem variablen Schwingkreis 224 ist die Eingabe zu dem Betätigungsschaltkreis 222. Der Betätigungsschaltkreis 222 reduziert die Komponenten, die sich von der Betätigungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators unterscheiden, um das gewünschte AC Signal zu erzielen. Der Betätigungsschaltkreis 222 verwendet auch die Stromquelle 220, um das Betätigungssignal auf einen Pegel zu verstärken, um den piezoelektrischen Transformator 110 zu betätigen, und führt das verstärkte AC Signal zu der primären Elektrode a 138 des piezoelektrischen Transformators 110 zu. Die AC Eingangsspannung wird erhöht durch den piezoelektrischen Effekt, und wird als ein Hochspannungssignal von den sekundären Elektroden c 142 und d 144 entfernt. Die Hochspannungsausgabe von der Elektrode c 142 und der Elektrode d 144 wird an die Enden der CCFL 126 zugeführt. Die Hochspannungssignale, die zu diesem Zeitpunkt an beide Enden der CCFL 126 zugeführt werden, weisen dieselbe Frequenz auf aber eine um 180° verschiedene Phase. Das Hochspannungssignal, das an der Elektrode d 144 des piezoelektrischen Transformators 110 eintritt, wird auch dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 230 eingegeben.
  • In der bevorzugten Ausführungsform wird die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, mit einer gewünschten vorbestimmten Bezugsspannung verglichen, die erforderlich ist, um die CCFL 126 in Betrieb zu halten, und die Stromzufuhrspannung wird durch den Spannungs-Steuerkreis 226 gesteuert, so dass die zugeführte Spannung und die Bezugsspannung die gleiche ist. Dieses Steuerungsverfahren wird im Folgenden weiter beschrieben.
  • 17 zeigt die Spannungs-Strom-Charakteristik und die Leistungs-Strom-Charakteristik der CCFL 126. Die CCFL 126 zeigt eine negative Widerstandscha rakteristik, wie in 17 gezeigt. Der Stromverbrauch von der CCFL 126 erhöht sich auch, wenn der Röhrenstrom sich erhöht.
  • Wenn die Ausgangspannung (das heißt, die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird) des piezoelektrischen Transformators 110 höher ist als die Bezugsspannung, ist der Stromfluss in der CCFL 126 niedriger als der gewünschte Stromfluss. Die Eingangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110 ist folglich erhöht, um den Ausgangsstrom des piezoelektrischen Transformators 110 zu erhöhen. Wenn sich der Ausgangstrom des piezoelektrischen Transformators 110 erhöht, erhöht sich die Stromzufuhr zu der CCFL 126 und die Impedanz der CCFL sinkt. Wenn die Impedanz der CCFL 126 sinkt, steigt der Strom an, welcher der CCFL 126 zugeführt wird, und die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, verringert sich infolgedessen.
  • Andersherum, wenn die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators (CCFL Eingangsspannung) unter der Bezugsspannung liegt, ist der Stromfluss in die CCFL 126 höher als erwünscht. Die Eingangsspannung zu dem piezoelektrischen Transformator 110 wird folglich abgesenkt, um die Ausgangsstrom des piezoelektrischen Transformators 110 abzusenken. Wenn der Ausgangsstrom des piezoelektrischen Transformators 110 abnimmt, nimmt die Stromzufuhr zu der CCFL 126 ab. Die CCFL Impedanz steigt folglich an. Wenn die Impedanz der CCFL 126 ansteigt, nimmt der Strom, der zu der CCFL 126 zugeführt wird, ab und infolgedessen steigt die Spannung an, die der CCFL 126 zugeführt wird.
  • Die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, kann folglich gleich der Bezugsspannung festgelegt werden, durch die wie vorstehend beschriebene Steuerung der Zufuhrspannung. Der Schaltkreis, der in 19 gezeigt wird, steuert aus diesem Grunde den piezoelektrischen Transformator wie folgt.
  • Die Hochspannungssignal-Eingabe zu dem Spannungsdetektor-Schaltkreis 230 wird zu dem Vergleichs-Schaltkreis 228 als eine DC Spannung ausgegeben, entsprechend der sinusförmigen Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators 110. Der Vergleichs-Schaltkreis 210 sendet ein Steuerungssignal zu dem Spannungs-Steuerkreis 226, so dass die Ausgabe von dem Spannungsde tektor-Schaltkreis 230 gleich der Bezugsspannung Vref ist, die erforderlich ist, um die CCFL 126 in Betrieb zu halten. Der Spannungs-Steuerkreis 226 steuert die Stromzufuhr 220, um den Spannungseingang zu dem piezoelektrischen Transformators 110 gemäß der Ausgabe von dem Vergleichs-Schaltkreis 210 einzustellen.
  • Der Vergleichs-Schaltkreis 228 vergleicht die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, mit der Bezugsspannung Vref, und der Spannungs-Steuerkreis 226 steuert die Stromzufuhr, so dass die Spannung, die der CCFL 126 zugeführt wird, gleich der Bezugsspannung Vref wird. Es ist deshalb möglich, den Stromfluss der CCFL 126 zu steuern, das heißt die Helligkeit, wenn die sekundäre Seite floatet.
  • Es sollte beachtet werden, dass während ein piezoelektrischer Transformator eines Typs mit einem Mittenantrieb – wie in 2 gezeigt – als der piezoelektrische Transformator 110 in der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, derselbe Effekt erzielt werden kann mit verschiedenen anderen Konfigurationen, so wie in 20 und 21 gezeigt, insofern der piezoelektrische Transformator zwei sekundäre Elektroden aufweist und um 180° verschiedene Phasenspannungen von den zwei Elektroden ausgibt.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann das Betätigungsverfahren für die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe, das einen piezoelektrischen Transformator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe bei einem konstanten Helligkeitspegel halten, durch das Erfassen und Steuern der Phasendifferenz zwischen den Eingangs- und der Ausgangsseiten-Spannungen des piezoelektrischen Transformators oder der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators auf einen konstanten Pegel (die Spannung, die der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zugeführt wird), bei einem piezoelektrischen Transformator, der separate primäre und sekundäre Seiten aufweist.
  • Außerdem reduziert das Betätigungsverfahren für die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe der vorliegenden Erfindung, welche einen piezoelektrischen Transformator mit festgelegter Frequenz verwendet, Transformatorverlust, weil es den piezoelektrischen Transformator bei einer effizienten Frequenz betätigen kann, durch die Nutzung einer sinusförmigen Welle.
  • Da ferner der absolute Wert der Spannung, die der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe durch den Betätigungsschaltkreis der vorliegenden Erfindung zugeführt wird, halb so hoch ist wie diejenige, die bei dem Stand der Technik genutzt wird, stellt der Betätigungssteuerkreis einen hochgradig zuverlässigen, kompakten piezoelektrischen Inverter bereit, der extrem vorteilhaft mit zahlreichen praktischen Anwendungen ist.

Claims (24)

  1. Steuervorrichtung für eine oder eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Kaltkathoden-Leuchtstofflampen, die einen elektrischen Anschluss an beiden Enden aufweisen, Folgendes umfassend: einen piezoelektrischen Transformator, der primäre und sekundäre Elektroden aufweist; eine Steuereinrichtung zum Zuführen eines primären AC-Eingangsstroms zu den primären Elektroden; und einen Helligkeits-Steuerkreis zum Steuern der Helligkeit der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe durch das Erfassen einer Phasendifferenz zwischen dem sekundären AC-Ausgangsstrom und dem primären AC-Eingangsstrom, so dass wenn die erfasste Phasendifferenz größer ist als eine festgelegte Phasendifferenz, die Steuereinrichtung den Eingangsstrom zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators reduziert, um die Lampenhelligkeit zu reduzieren, und wenn die erfasste Phasendifferenz geringer ist als eine festgelegte Phasendifferenz, die Steuereinrichtung den Eingangsstrom zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformers erhöht, um die Lampenhelligkeit zu erhöhen; dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Transformator ein Paar primäre Elektroden und erste und zweite sekundäre Elektroden aufweist, wobei der piezoelektrische Transformator einen primären AC-Eingangsstrom von den primären Elektroden durch einen piezoelektrischen Effekt in einen sekundären AC-Ausgangsstrom umwandelt – wobei er einen sekundären Ausgangsstrom in einer ersten Phase von der ersten sekundären Elektrode ausgibt und einen sekundären Ausgangsstrom in einer zweiten Phase, entgegengesetzt zu der ersten Phase, von der zweiten sekundären Elektrode ausgibt – und eine Verbindung der elektrischen Anschlüsse an beiden Enden der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe oder einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Kathoden-Leuchtstofflampen zwischen der ersten sekundären Elektrode und der zweiten sekundären Elektrode ermöglicht, wobei das erste elektrische Potential (Vsc, Voc) des sekundären Ausgangsstroms in der ersten Phase von der ersten sekundären Elektrode eine Polarität aufweist, entgegengesetzt zu dem zweiten elektrischen Potential (Vsd, Vod) des sekundären Ausgangsstroms in der zweiten Phase von der zweiten sekundären Elektrode, so dass die gesamte Ausgangsspannung (Vs, Vo) des sekundären Ausgangsstroms zwischen der ersten und der zweiten sekundären Elektrode die Summe ist von dem ersten elektrischen Potential (Vsc, Voc) und dem zweiten elektrischen Potential (Vsd, Vod).
  2. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen variablen Schwingkreis, um den primären AC-Eingangsstrom in einer bestimmten Frequenz in Schwingung zu versetzen; einen Inbetriebsetzungs-Steuerkreis zum Steuern der Frequenz des primären AC-Eingangsstroms von dem variablen Schwingkreis, um die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zu entzünden; und einen Inbetriebsetzungs-Detektor zum Erfassen des Inbetriebsetzens der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe.
  3. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, wobei der Inbetriebsetzungs-Steuerkreis den variablen Schwingkreis steuert, um den primären AC-Eingangsstrom von einer bestimmten Frequenz auf eine Frequenz unterhalb dieser Frequenz zu ändern, um die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zu entzünden, und den variablen Schwingkreis steuert, um jene Frequenz zu bestimmen und bei ihr zu schwingen, bei welcher der Inbetriebsetzungs-Detektor das Inbetriebsetzen der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erfasst.
  4. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, wobei der Helligkeits-Steuerkreis den Betrieb beendet, wenn die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe entzündet wird.
  5. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, wobei die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms eine Frequenz ist, die sich von einer Frequenz unterscheidet, bei der die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators einen Kurzschluss verursacht, und eine Frequenz zwischen der Frequenz, bei welcher die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators einen Kurzschluss verursacht, und bei welcher sich die sekundäre Seite öffnet.
  6. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, wobei die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms eine Frequenz ist, die sich von einer Frequenz in dem Band +/- 0,3 kHz der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators unterscheidet, wenn die sekundäre Seite einen Kurzschluss verursacht, und eine Frequenz, die sich von einer Frequenz in dem Band +/- 0,3 kHz der Frequenz zwischen der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators, wenn die sekundäre Seite einen Kurzschluss verursacht, und der Resonanzfrequenz, wenn die sekundäre Seite einen offenen Zustand aufweist, unterscheidet.
  7. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, wobei die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms höher ist als die Frequenz des maximalen Erhöhungsverhältnisses des piezoelektrischen Transformators, wobei der schwächste Betriebszustand der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erzeugt wird.
  8. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, welche ferner einen Induktor umfasst, der mit einer primären Elektrode in Reihe geschaltet ist, einen Resonanz-Schaltkreis mit dem piezoelektrischen Transformator bildend; wobei die Steuereinrichtung Folgendes umfasst: eine DC-Stromquelle, einen Betätigungssteuerkreis zum Ausgeben eines Betätigungssteuerungssignals, basierend auf der Frequenz des primären AC-Eingangsstroms, und einen Betätigungsschaltkreis, der mit der DC-Stromquelle und beiden Seiten des Resonanz-Schaltkreises verbunden ist, um das Betätigungssteuerungssignal auf einen Spannungspegel zu verstärken, der erforderlich ist, um den piezoelektrischen Transformator zu betätigen, das AC-Eingangssignal an den Resonanz-Schaltkreis auszugeben und die AC-Spannung zu den primären Elektroden zuzuführen; und der Helligkeits-Steuerkreis umfasst: einen Spannungsdetektor-Schaltkreis zum Erfassen der AC-Spannung des sekundären AC-Ausgangsstroms von zumindest einem der ersten und zweiten sekundären Elektroden und zum Ausgeben eines AC-Erfassungssignals, einen Phasendifferenz-Erfassungsschaltkreis zum Erfassen einer Phasendifferenz zwischen dem AC-Eingangssignal und dem erfassten AC-Signal, und dem Ausgeben einer DC-Spannung gemäß der erfassten Phasendifferenz, einen Phasen-Steuerkreis zum Steuern der Phase des Betätigungssteuerungssignals und einen Vergleichs-Schaltkreis zum Vergleichen der DC-Spannung und einer Bezugsspannung und zum Steuern des Phasen-Steuerkreises, so dass die DC-Spannung und die Bezugsspannung übereinstimmen.
  9. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 8, wobei die Signalfrequenz des AC-Eingangsstroms ähnlich der Resonanzfrequenz des Resonanz-Schaltkreises ist.
  10. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 8, wobei der Spannungsdetektor-Schaltkreis Folgendes umfasst: eine Pegel-Verstellvorrichtung zum Verstellen der AC-Spannung des sekundären AC-Ausgangsstroms auf einen bestimmte Spannungsamplituden-Pegel; und einen Nulldurchgang-Erfassungsschaltkreis zum Umschalten und Ausgeben des AC-Erfassungssignals, wenn die Pegel-Verstellvorrichtung ausgibt, dass das Signal den Nullpunkt durchquert.
  11. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 8, wobei der Phasendetektor-Schaltkreis Folgendes umfasst: ein logisches UND zum Verwenden des UND des AC-Eingangssignals und des AC-Erfassungssignals und zum Ausgeben eines Phasendifferenz-Signals; und einen Mittelungs-Schaltkreis zum Mitteln des Phasendifferenz-Signals und zum Ausgeben einer DC-Spannung.
  12. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 8, wobei der Betätigungsschaltkreis Folgendes umfasst: eine erste Reihenschaltung, die ein erstes Umschaltelement und ein zweites Umschaltelement aufweist, die in Reihe geschaltet sind; eine zweite Reihenschaltung, die parallel zu der ersten Reihenschaltung geschaltet ist und die ein drittes Umschaltelement und ein viertes Umschaltelement aufweist, welche in Reihe geschaltet sind; einen Betätigungsschaltkreis für das erstes Element, der mit dem ersten Umschaltelement verbunden ist, um das erste Umschaltelement zu betätigen; einen Betätigungsschaltkreis für das zweites Element, der mit dem zweiten Umschaltelement verbunden ist, um das zweite Umschaltelement zu betätigen; einen Betätigungsschaltkreis für das drittes Element, der mit dem dritten Umschaltelement verbunden ist, um das dritte Umschaltelement zu betätigen; und einen Betätigungsschaltkreis für das viertes Element, der mit dem vierten Umschaltelement verbunden ist, um das vierte Umschaltelement zu betätigen.
  13. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 12, wobei der Resonanz-Schaltkreis verbunden ist zwischen dem Knoten zwischen dem ersten Umschaltelement und dem zweiten Umschaltelement und dem Knoten zwischen dem dritten Umschaltelement und dem vierten Umschaltelement.
  14. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 13, wobei das Betätigungssteuerungssignal Folgendes umfasst: ein Steuerungssignal für das erste Element zum Betätigen des Betätigungsschaltkreises des ersten Elements; ein Steuerungssignal für das zweite Element zum Betätigen des Betätigungsschaltkreises des zweiten Elements; ein Steuerungssignal für das dritte Element zum Betätigen des Betätigungsschaltkreises des dritten Elements; und ein Steuerungssignal für das vierte Element zum Betätigen des Betätigungsschaltkreises des vierten Elements.
  15. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 14, wobei das Steuerungssignal für das erste Element und das Steuerungssignal für das zweite Element von dem Betätigungssteuerungsschaltkreis gesteuert werden, so dass sich das erste Umschaltelement und das zweite Umschaltelement bei einer Besonderheit hinsichtlich eines zeitlichen Verhältnisses abwechselnd ein- und ausschalten; und das Steuerungssignal für das dritte Element und das Steuerungssignal für das vierte Element von dem Betätigungssteuerungsschaltkreis gesteuert werden, so dass sich das dritte Umschaltelement und das vierte Umschaltelement abwechselnd ein- und ausschalten bei derselben Frequenz und hinsichtlich des zeitlichen Verhältnisses, wie das Steuerungssignal für das erste Element und das Steuerungssignal für das zweite Element.
  16. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 14, wobei das Steuerungssignal für das erste Element, das Steuerungssignal für das zweite Element, das Steuerungssignal für das dritte Element oder das Steuerungssignal für das vierte Element anstelle des AC-Eingangssignals für die Phasendifferenz-Signalerfassung verwendet wird.
  17. Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 15, wobei das AC-Eingangssignal ein kombiniertes Rechtecksignal ist, welches das Steuerungssignal für das erste Element, das Steuerungssignal für das zweite Element, das Steuerungssignal für das dritte Element und das Steuerungssignal für das vierte Element kombiniert.
  18. Kaltkathoden-Leuchtstofflampenvorrichtung, umfassend: Steuervorrichtung für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 1; und eine oder eine Mehrzahl von in Reihe geschalteter Kaltkathoden-Leuchtstofflampen, die einen elektrischen Anschluss an beiden Enden aufweisen, verbunden zwischen einer und einer anderen der ersten und zweiten sekundären Elektroden des piezoelektrischen Transformators.
  19. Steuerungsverfahren für eine oder eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Kaltkathoden-Leuchtstofflampen, die einen elektrischen Anschluss an beiden Enden aufweisen, folgendes umfassend: Zuführen eines primären AC-Eingangsstroms von einer Steuereinrichtung zu primären Elektroden eines piezoelektrischen Transformators, Erfassen einer Phasendifferenz zwischen einem sekundären AC-Ausgangsstrom des piezoelektrischen Transformators und dem primären AC-Eingangsstrom mittels einem Helligkeits-Steuerkreis zum Steuern der Helligkeit einer Kaltkathoden-Leuchtstofflampe; Steuern der Steuereinrichtung, um den primären AC-Eingangsstrom zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators zu reduzieren, wenn die erfasste Phasendifferenz größer ist als eine bestimmte Phasendifferenz; Steuern der Steuereinrichtung, um einen primären AC-Eingangsstrom zu den primären Elektroden des piezoelektrischen Transformators zu erhöhen, wenn die erfasste Phasendifferenz geringer ist als eine bestimmte Phasendifferenz, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Transformator ein Paar primärer Elektroden und erste und zweite sekundäre Elektroden aufweist, und das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: das Umwandeln des primären AC-Eingangsstroms von den primären Elektroden durch einen piezoelektrischen Effekt zu einem sekundären AC-Ausgangsstrom, das Ausgeben eines sekundären Ausgangsstroms in einer ersten Phase von der ersten sekundären Elektrode und das Ausgeben eines sekundären Ausgangsstroms in einer zweiten Phase, entgegengesetzt zu der ersten Phase von der zweiten sekundären Elektrode, wobei das erste elektrische Potential (Vsc, Voc) des sekundären Ausgangsstroms in der ersten Phase von der ersten sekundären Elektrode eine Polarität aufweist, entgegengesetzt zu dem zweiten elektrischen Potential (Vsd, Vod) des sekundären Ausgangsstroms in der zweiten Phase von der zweiten sekundären Elektrode, so dass die gesamte Ausgangsspannung (Vs, Vo) des sekundären Ausgangsstroms zwischen der ersten und der zweiten sekundären Elektrode die Summe ist von dem ersten elektrischen Potential (Vsc, Voc) und dem zweiten elektrischen Potential (Vsd, Vod); Entzünden der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe, die mit beiden elektrischen Endanschlüssen von dieser verbunden ist, verbunden zwischen den ersten und den zweiten sekundären Elektroden, durch das Zuführen der ersten Phase des sekundären AC-Ausgangsstroms zu einem der elektrischen Anschlüsse, und das Zuführen der zweiten Phase des sekundären AC-Ausgangsstroms zu dem anderen elektrischen Anschluss.
  20. Steuerungsverfahren für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 19, wobei ein variabler Schwingkreis für das Schwingen des primären AC-Eingangsstroms gesteuert wird, um den primären AC-Eingangsstrom von einer bestimmten Frequenz auf eine Frequenz unterhalb dieser Frequenz zu ändern, um die Kaltkathoden-Leuchtstofflampe zu entzünden, und gesteuert wird, um jene Frequenz zu bestimmen und bei ihr zu schwingen, bei welcher das Inbetriebsetzen einer Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erfasst wird.
  21. Steuerungsverfahren für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 19, wobei die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms eine Frequenz darstellt, die sich von einer Frequenz unterscheidet, bei der die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators einen Kurzschluss verursacht, und eine Frequenz zwischen der Frequenz, bei welcher die sekundäre Seite des piezoelektrischen Transformators einen Kurzschluss verursacht, und bei welcher sich die sekundäre Seite öffnet.
  22. Steuerungsverfahren für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 19, wobei die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms eine Frequenz ist, die sich von einer Frequenz in dem Band +/- 0,3 kHz der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators unterscheidet, wenn die sekundäre Seite einen Kurzschluss verursacht, und eine Frequenz, die sich von einer Frequenz in dem Band +/- 0,3 kHz der Frequenz zwischen der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators, wenn die sekundäre Seite einen Kurzschluss verursacht, und der Resonanzfrequenz, wenn die sekundäre Seite einen offenen Zustand aufweist, unterscheidet.
  23. Steuerungsverfahren für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 19, wobei die Frequenz des primären AC-Eingangsstroms höher ist als die Frequenz des maximalen Erhöhungsverhältnisses des piezoelektrischen Transformators, den schwächsten Betriebszustand der Kaltkathoden-Leuchtstofflampe erzeugend.
  24. Steuerungsverfahren für eine Kaltkathoden-Leuchtstofflampe nach Anspruch 19, wobei der primäre AC-Eingangsstrom die Pulssignale einer Mehrzahl von Umschaltelementen umfasst, die von Pulssignalen angetrieben werden, und der primäre AC-Eingangsstrom den primären Elektroden zugeführt wird; und eine Phasendifferenz-Erfassung durch den Helligkeits-Steuerkreis eine Phasendifferenz zwischen Pulssignalen erfasst, die zu den Umschaltelementen eingegeben werden, und dem sekundären AC-Ausgangsstrom, der durch die Nulldurchgang-Erfassung zu einem Rechteckwellen-Pulssignal umgewandelt wird.
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