TW200850070A - Driving method and control method of hot cathode fluorescent lamp, and estimate method of temperature of filament in hot cathode fluorescent lamp - Google Patents

Description

200850070 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種燈管的驅動方法及控制方法，特別 關於一種熱陰極螢光燈管（Hot Cathode Fluorescent Lamp， HCFL)的驅動方法及控制方法、及其燈絲溫度的推算方 法0 【先前技術】 就液晶顯示裝置（Liquid Crystal Display, LCD )而言， 其背光模組所使用的光源常見的有冷陰極螢光燈管（Cold

Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、發光二極體（Light Emitting Diode，LED )及平面螢光燈（Flat Fluorescent Lamp， FFL)等。近年來，熱陰極螢光燈管（HCFL)亦被採用作 為背光模組的光源。 通常在螢光燈管内填充低壓氬氣或氬氖混合氣體及 汞蒸氣，而在螢光燈管的内表面則塗佈一螢光層，且設有 主要由鎢製成的燈絲。當電源接通時，會把燈絲加熱並釋 放出電子，電子會把燈管内氣體游離成為電漿，令燈管内 的電流加大，使電子撞擊汞蒸氣而發出紫外光，紫外光照 射螢光燈管内表面的螢光層並發出可見光。 但由於燈絲本身是鎢絲再包覆一層發射物質 (Emitter )’通常發射物質由鈣（Ca )及砸（Se )等物質 組成，發射物質會隨著燈管使用而逐漸減少。因此，隨著 燈官使用日守間的增加’必須要降低燈絲電流以避免燈絲溫 200850070 度過高。但是因為缺乏直接量測燈絲溫度的方法，所以只 能利用大量實驗去設定燈絲電流隨使用時間的變化曲 線，並無法精確地控制燈絲的溫度。 因此，如何提供一種精確推算燈絲溫度的方法，並應 用於熱陰極#光燈管的軸方法及㈣方法已成為重要 的課題之一。 ' 【發明内容】 "有鑑於上述課題，本發明之目的域供—種能夠精確 推算燈絲溫度㈣後續控制及轉的熱陰極螢光燈管的 驅動方法及控制方法、及其燈絲溫度的推算方法。 、毒疋’為達上述目的，依據本發明之一種熱陰極榮光 燈管之燈絲度_算料，健-,_電路配合應用， ，動電祕動-燈絲，使燈絲具有—燈絲電壓及—燈絲電 流·。推算方法包含下列步驟：量測燈絲電歧/或燈絲電 流；依據燈絲電壓及燈絲電流計算燈絲之一等效電阻；以 及依據等效電阻推算燈絲之溫度。 為達上述目的，依據本發明之一種熱陰極勞光燈管的 控制方法’係與-‘_電路配合制，驅動電路驅動埶阶 極螢光燈管之-燈絲，使燈絲具有—燈絲電壓及一 ^ 流。控制方法包含下列步驟：量測燈絲電壓及域料電 流；依據燈絲電壓及燈絲電流計算燈絲之一等效電阻.以 及控制燈絲電壓及/或燈絲電流，使燈絲之等效電阻介於— 預設範圍内。 、 200850070 為達上述目的，依據本發明之一種熱陰極螢光燈管的 驅動方法，係與一驅動電路及一控制器配合應用，且控制 器控制驅動電路，驅動電路驅動熱陰極螢光燈管。驅動方 法包含下列步驟：提供一驅動電源以驅動熱陰極螢光燈管 之一燈絲，使燈絲具有一燈絲電壓及一燈絲電流；量測燈 絲電壓及/或燈絲電流；依據燈絲電壓及燈絲電流計算燈絲 之一等效電阻；以及控制器控制驅動電源的電壓或電流， 使燈絲之等效電阻介於一預設範圍内。 承上所述，因依據本發明之一種熱陰極螢光燈管之燈 絲溫度的推算方法，係藉由金屬導體電阻值與溫度之間的 關係，以流經燈絲的電流及電壓，先推算出燈絲的等效電 阻，再利用溫度及電阻值之間的關係推算出即時的燈絲溫 度。此外，更可預設一適當的工作溫度範圍，並利用此關 係推算出溫度範圍相對應之電壓及電流，並透過控制燈絲 的端電壓及流經燈絲的電流來控制燈絲的溫度。與習知技 術相較，本發明能夠應用於熱陰極螢光燈管的驅動及控 制，藉由精確推算燈絲溫度而控制驅動電源（電壓或電 流），即可調整燈絲的溫度，使熱陰極螢光燈管的使用壽 命更長。 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之 一種熱陰極螢光燈管的驅動方法及控制方法、及其燈絲溫 度的推算方法。 7 200850070 圖1為一種習知之熱陰極螢光燈管1的示意圖。請參 照圖1所示，熱陰極螢光燈管1包含二燈絲lla與lib、 二驅動電路12a與12b、一燈管13以及一電源14。燈絲 lla係與驅動電路12a電性連接，且驅動電路12a驅動燈 絲lla。同樣地，燈絲lib係與驅動電路12b電性連接， 且驅動電路12b係驅動燈絲lib。燈管13内係填充汞蒸 氣，且於燈管13的内壁塗佈一螢光層。電源14係為一交 流電源，並與燈絲lla與lib電性連接。 燈絲lla、lib分別位於燈管13的兩端，且當電源14 接通時，會對燈絲lla、lib加熱使其釋放出電子，此時電 源14開始供應熱陰極螢光燈管1工作電源，使得電子將 燈管内氣體游離成為電漿，並令燈管13内的電流加大， 使電子撞擊汞蒸氣而發出紫外光，紫外光照射燈管13内 表面的螢光層並發出可見光。 接下來係以熱陰極螢光燈管1為例說明本發明之一種 熱陰極螢光燈管之燈絲溫度的推算方法，請同時參照圖2 所示的步驟S01至步驟S03，以使本發明之技術特徵更為 清楚明確。推算方法係與驅動電路12a或12b配合應用， 驅動電路12a驅動燈絲1 la，或者驅動電路12b驅動燈絲 1 lb，使燈絲具有一燈絲電壓及一燈絲電流。 步驟S01係量測燈絲電壓及/或燈絲電流。 步驟S02係依據燈絲電壓及燈絲電流計算燈絲11 a或 lib之等效電阻。 步驟S03係依據等效電阻推算燈絲lla或lib之溫度。 200850070 圖3為一般金屬之電阻與溫度的關係圖。請參照圖3 所示，由於金屬的電阻與溫度有正比關係，因此每一金屬 係具有電阻溫度係數，用以表示不同溫度下電阻值的變 化。其中，金屬的電阻溫度係數可用下列式一表示： 穴7 ·溫度ί時的電阻值 穴2 :溫度什時的電阻值 /iR · R2 - R! 〜：溫度ί時，電阻值的電阻溫度係數 由式一可推算出任意溫度變化後的電阻值係如式二 所示：

Rx +al(tx-tl)xRl + 式二 ·溫度Q時的電阻值 :溫度G時的電阻值 〜：溫度〇，電阻值均時的電阻溫度係數 若假設&為鎢金屬在溫度時的電阻值，我們以鎢金 屬的絕對溫度來推算及7，進而推算出尺c，又鎢金屬的絕對 溫度為-204°C，如此在任意溫度G°C時，鎢絲電阻足c與A 的關係為式三及式四所示： i = i 式三

Xx -f0 ri _ίΟ

Rx 二 Ri 乂 R, χ tx +204 + 204 式四 9 200850070 如此，就可以透過量測燈絲電壓及燈 絲na或llb的等效電阻，再由等效電阻推算出 或lib的溫度。為了方便量測燈絲電磨或燈絲電流，驅動 電路12a或12b可用―電㈣以定電壓驅動，或者用一電 流源以定電流驅動燈絲lla丨llb。此外，得到等效電阻 後，亦可藉由查表法推算出燈絲之溫度，因查表法可適用 於溫度與電阻值呈非線性關係的區域。 圖4為依據本發明較佳實施例《一種熱陰極榮光燈管 的控制方法之流程圖。請參照圖4所示的步驟如、步驟 S12及步，驟S14。控制方法係與驅動電路仏^或⑽配合 應用，驅動電路12a驅動熱陰極螢光燈管之燈絲m，或 者驅動電路12b 熱陰極螢光燈管之燈絲lib，使燈絲 具有燈絲電壓及一燈絲電流。 步驟S11係量測燈絲電壓及/或燈絲電流。 步驟S12係依據燈絲電壓及燈絲電流計算燈絲之等效 電阻。 v驟S14係控制燈絲電壓及/或燈絲電流，使燈絲山 或之等放電阻介於一預設範圍内。等效電阻的預設範 圍所對應之燈絲溫度係例如介於70吖至贿，更佳者 燈絲溫度係介於800°C至90〇t：。 ㈤步驟S13係更可依據等效電阻推算燈絲lla或lib之 又’、中步驟S11至步驟S13係與燈絲溫度的推算方法 相同咬故不再贅述’以下僅針對步驟si4說明。 請再參照式四所示，若饭設溫度G為室溫26T：時，鎢 200850070 金屬的電阻值為，可推得在溫度850°C時，鎢金屬的電 阻值為4·5826χΑ。由此可知，先利用電阻與溫度之間的 關係預設一與電阻值相對之溫度範圍，再經由控制燈絲電 壓及燈絲電流，就可以使燈絲的溫度穩定地介於一預設範 圍内。

圖5為依據本發明較佳實施例之一種熱陰極螢光燈管 的驅動方法之流程圖。請參照圖5所示的步驟S21至步驟 S23及步驟S25。驅動方法係與驅動電路12a或12b及一 控制器（圖未顯示）配合應用，控制器控制驅動電路12a 及12b，驅動電路12a或12b驅動熱陰極螢光燈管1。 步驟S21係提供一驅動電源以驅動熱陰極螢光燈管1 之燈絲11a或lib，使燈絲11a或lib具有一燈絲電壓及 一燈絲電流。 步驟S22係量測燈絲電壓及/或燈絲電流。 步驟S23係依據燈絲電壓及燈絲電流計算燈絲11a或 lib之等效電阻 步驟S25係控制器控制驅動電源的電壓或電流，使燈 絲11a或lib之等效電阻介於一預設範圍内。等效電阻的 預設範圍所對應之燈絲溫度係例如介於700°C至1100°C， 更佳者燈絲溫度係介於800°C至900°C。 步驟S24係更可依據等效電阻推算燈絲11a或lib之 溫度。 綜上所述，因依據本發明之一種熱陰極螢光燈管之燈 絲溫度的推算方法，係藉由金屬導體電阻值與溫度之間的 11 200850070 關係，以流經燈絲的電流及電壓，先推算出燈絲的等效電 阻，再利用溫度及電阻值之間的關係推算出即時的燈絲溫 度。此外，更可預設一適當的工作溫度範圍，並利用此關 -係推算出溫度範圍相對應之電壓及電流，並透過控制燈絲 •的端電壓及流經燈絲的電流來控制燈絲的溫度。與習知技 術相較，本發明能夠應用於熱陰極螢光燈管的驅動及控 制，藉由精確推算燈絲溫度而控制驅動電源（電壓或電 流），即可調整燈絲的溫度，使熱陰極螢光燈管的使用壽 命更長。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範_，而對其進行之等效修改或變更，均 應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1為一種習知之熱陰極螢光燈管的示意圖； 圖2為依據本發明較佳實施例之一種熱陰極螢光燈管 之燈絲溫度的推算方法之流程圖； . 圖3為一般金屬之電阻相對於溫度的關係圖； 圖4為依據本發明較佳實施例之一種熱陰極螢光燈管 的控制方法之流程圖；以及 圖5為依據本發明較佳實施例之一種熱陰極螢光燈管 的驅動方法之流程圖。 元件符號說明： 12 200850070 1 :熱陰極螢光燈管 lla、lib :燈絲 12a、12b :驅動電路 13 :燈管 14 :電源 S01〜S03 :推算方法之步驟 S11〜S14 :控制方法之步驟 S21〜S25 ··驅動方法之步驟 13

Claims (1)

1. 200850070 十、申請專利範圍： 1、 一種熱陰極螢光燈管之燈絲溫度的推算方法，係與一 驅動電路配合應用，該驅動電路驅動一燈絲，使該燈 絲具有一燈絲電壓及一燈絲電流，該推算方法包含下 列步驟： 量測該燈絲電壓及/或該燈絲電流； 依據該燈絲電壓及該燈絲電流計算該燈絲之一等效電 阻；以及 依據該等效電阻推算該燈絲之溫度。 2、 如申請專利範圍第丨項所述之推算方法，其中該推算 方式藉由查表法達成。 3、 如申請專利範圍第i項所述之推算方法，其中該驅動 電路以一電壓源驅動該燈絲。 4、 如申請專利範圍第丨項所述之推算方法 雷改丨” +、各 T該驅截 包路以一電流源驅動該燈絲。 人種熱陰極螢光燈管的控制方法，係與一驅動電 δ應用，該驅動電路驅動該熱陰極螢光燈管之 絲，使該燈絲具有一燈絲電壓及一燈絲電流， 方法包含下列步驟： 里測該燈絲電壓及/或該燈絲電流； 5 200850070 依據該燈絲電壓及該燈絲電流計算該燈絲之一等效電 阻；以及 控制該燈絲電壓及/或該燈絲電流，使該燈絲之該等效 電阻介於一預設範圍内。 6、 如申請專利範圍第5項所述之控制方法，更包含一步 驟： 依據該等效電阻推算該燈絲之溫度。 7、 如申請專利範圍第6項所述之控制方法，其中該推算 方式藉由查表法達成。 8'如中請專利範圍第5項所述之控制方法，其中該驅動 電路以一電壓源驅動該燈絲。 9、 =申請翻範圍第5項所述.之控制方法，其中該驅動 電路以一電流源驅動該燈絲。 10、 =中請專利範圍第5項所述之控制方法，其中該等效 電阻的預設範圍所對應之一燈絲沪 ^、 „ ^ ^ 且示，服度介於攝氏7〇〇度 至攝氏11〇〇度。 ，係與一驅動電路及 控制該驅動電路，該 種熱陰極螢光燈管的驅動方法 一控制器配合應用，且該控制器 15 200850070 驅動電路驅動該熱陰極螢光燈管，該驅動方法該包含 下列步驟： k供一驅動電源以驅動該熱陰極螢光燈管之一燈絲， 使該燈絲具有一燈絲電壓及一燈絲電流； ' 置測該燈絲電壓及/或該燈絲電流； 依據該燈絲電壓及該燈絲電流計算該燈絲之一等效電 阻；以及 ， 忒控制器控制該驅動電源的電壓或電流，使該燈絲之 该等效電阻介於一預設範圍内。 12、如中請專利範圍第11項所述之驅動方法，更包含- 步驟： 依據該等效電阻推算該燈絲之溫度。 ^申清專利範圍第12項所述之驅動方法，其中該推 、异方式藉由查表法達成。 ^ 專利範圍弟11項所述之驅動方法，其中該驅 . _電路以-電壓源驅動該燈絲。 動I明專利範圍第11項所述之驅動方法，其中該驅 黾路以一電流源驅動該燈絲。 16、如申性亩 %專利範圍第11項所述之驅動方法，其中該等 16 200850070 效電阻的預設範圍所對應之一燈絲溫度介於攝氏700 度至攝氏1100度。 17