TWI254270B - Lighting apparatus formed by serially driving lighting units - Google Patents

Description

1254270 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明提供一種以串接方式驅動複數個發光單元的照明 裝置，尤指一種以交互式高壓對高壓串接的方式驅動複 數個發光單元的照明裝置。 【先前技術】 液晶顯示器（Liquid Crystal Display, LCD)的品質不斷 精進，價格持續下滑，使得液晶顯示器的應用領域迅速 地擴大。在電腦應用方面，液晶顯示器不但讓筆記型電 腦的顯示螢幕從早期九忖的視頻圖形陣列（V i d e 〇 Graphics Array, VGA)進展到現在以十三點一忖的延伸 圖形陣列（Extended Graphics Array, XGA)為標準，而 且正踏入更大尺寸的監視器領域，準備取代部份陰極射 線管（cathode ray tube, CRT)顯示器的市場。在民生 應用方面如汽車導航系統、液晶電視等，也因為液晶顯 示器的低價化及高品質化而逐漸成為可行的選擇方案。 由於液晶顯示器為非發光性的顯示裝置，因此必須要藉 助背光源才能達到顯示的功能。背光源性能的好壞除了 會直接影響液晶顯示器的顯像品質外，背光源模組的成 本佔液晶顯示器的3 % - 5 %，可說是液晶顯示器中相當基礎 而重要的零組件。局精細、大尺寸的液晶顯不為'’必須

第10頁 1254270 五、發明說明（2) 有高性能的背光技術與之配合，因此當液晶顯示器產業 努力開拓新應用領域的同時，背光技術的高性能化，低 成本化、重量與體積輕薄化等，扮演著幕後功臣的角 色。 習知的液晶顯不 此，驅動這些多 參考圖 圖 包含N個燈管1 0 1 4接在N個燈管1 壓器1 2、1 4。以 器1 2 ，另一端為 以南電壓的方式 的電壓還來的高 1 0時，必須經過 需各放置一變壓 兩個變壓器1 2、 1 2 、1 4 ° 器背光源以多數量的燈管來實現，因 燈管的方法與裝置是門重要的技術。請 是習知照明裝置8的示意圖。照明裝置8 ，及2 N個變壓器1 2、1 4，2 N個變壓器1 2、 0，使得每個燈管1 0的兩端各接了 一個變 燈管1 0做為說明，燈管1 0的一端為變壓 變壓器1 4。一般而言，燈管1 0的驅動是 來驅動，而此高電壓大小比系統所提供 ，因此，在將系統供應電壓施加在燈管 升壓的動作，所以，在燈管1 0的兩邊必 器12、14來升壓。因為一個燈管10需要 1 4，所以N個燈管1 0就需要2 N個變壓器 以上的習知技術需要在每個燈管都配置兩個變壓器，當 大的液晶顯示器需要很多燈管時，相對的也需要大量的 變壓器，這不但增加了製作成本，同時也讓背光模組變 得厚重而不輕便，不符合未來液晶顯示器輕薄且價錢低 廉的要求。

第11頁 1254270 五、發明說明（3) 請參考圖二。圖二是另一個習知技術中的照明裝置1 8之 示意圖。照明裝置1 8包含N個燈管2 0及N個變壓器2 2。如 圖所示，每個燈管2 0受到一個變壓器2 2的控制，燈管2 0 的正極高電壓輸入端與負極高電壓輸入端分別接到變壓 器22，使得升壓過後的高電壓施加於燈管20之上。在這 個習知技術中，N個燈管2 0只需要N個變壓器2 2 ，不像圖 一的照明裝置需要2 N個變壓器1 2、1 4 ，因此避免了圖一 習知技術的缺點，能降低製作成本。 這樣的 燈管2 0 為迴授 需求之 藉由調 得知流 電流是 電流量 的習知 有力口上 是微小 以迴授 下，因 中的變 照明裝 的電流 控制會 下必需 整流經 經燈管 否符合 ，甚至 技術者 迴授控 的擾動 可以穩 為變壓 壓器1 2 置1 8 ， 即 達到 調整 燈管 的電 要求 可決 知道 制的 使得 定燈 為冋. 、14 ，若 照明 幾個 燈管 的電 流大 ，依 定出 迴授 話， 燈管 管電 壓埠 之高 是具有 裝置1 8 目的， 的免度 流來控 小，就 此決定 電流調 有穩定 可能因 的亮度 流及亮 的兩端 壓璋中 一個 的穩 第一 大小 制的 可以 是該 整的 電路 為施 產生 度。 都接 有一 迴授 定性 ，常 ， 而 ，如 判斷 增加 量； 的效 力口的 忽大 然而 至燈 端是 系統 會大 常系 燈管 果以 在那 電流 第二 果， 電流 忽小 ，在 管20 接至 來控制 大提升 統在不 亮度大 迴授的 情形之 量或者 ，電路 如果燈 不穩定 的情形 圖二的 ，不像 地電位 這N個 ，因 同的 小是 方式 下該 減少 方面 管沒 或者 ，所 況 圖 因

第12頁 1254270 五、發明說明（4) 此，無法加上廻授系統來控制這個照明裝置，也就無法 達到穩定燈管亮度、有效準確調整燈管電流的功能。 以上的兩個習知技術中，第一種習知技術在燈管數目多 的照明裝置裡，會有變壓器數量過多，生產成本增加及 照明系統於較厚重的問題，而在第二種習知技術中雖解 決了此以上的問題，但因為此架構無法加上迴授控制系 統，使得照明裝置控制困難以及電流不易穩定。隨著液 晶顯示器製造技術的進步，產能及產量都上升。液晶顯 示器的大幅降價對背光模組的價格造成相當大的衝擊， 製造商莫不想盡辦法在能保有相當品質的同時，又能降 低背光模組的成本。然而，由以上的習知技術可知，背 光模組的功能上及成本上卻無法兼顧。 【發明内容】 本發明揭露一種照明裝置，具有一發光模組。該發光模 組具有一第一發光單元，一第二發光單元，一第一變壓 器，一第二變壓器和一第三變壓器。該第一變壓器的第 一埠之第一端係連接於該第一發光單元，該第一埠之第 二端係連接於該第二發光單元。該第二變壓器係與該第 一發光單元的正電極端相連接，第三變壓器係與該第二 發光單元的負電極端相連接。

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第14頁 1254270 五、發明說明（6) 端，而變壓器3 9高壓埠的另一端接至地電位。發光單元 3 2為這個照明裝置的第一個發光單元，發光單元3 6為這 個照明裝置的第N個發光單元，在本發明第一實施例的架 構下，第一個發光單元正極高電壓端所接的變壓器3 5與 第N個發光單元負極高電壓端所接的變壓器3 9，此兩變壓 器高壓埠的一端都是接到地電位，因此，可以針對第一 個變壓器3 5或第N + 1個變壓器3 9取迴授控制。換句話說， 可以將流經發光單元3 2、3 6的電流訊號從變壓器3 5或是 變壓器39取出，並透過一個迴授裝置來處理這些發光單 元3 2、3 6的迴授，如此一來，在N個發光單元的照明裝置 中，不但以N + 1個變壓器即能完成發光單元的電壓控制， 同時又可加上迴授控制系統，兼顧了習知技術所無法達 到的兩項優點。關於迴授系統的配置，將在以下的圖四 做說明。

第15頁 1254270 五、發明說明（7) 開關，會產生周期性的脈波，這種周期性的脈波即是經 由直流電轉交流電電路所輸出的交流訊號，此種直流電 轉交流電的方法即為所熟知的脈波寬度調變（PWM)方式。 變壓器必須是在交流訊號下才能實現變壓的效果，所以 直流電轉交流電電路5 2所輸出的交流訊號將輸入至發光 模組5 1内的變壓器5 4，透過變壓器5 4的升壓後提供給發 光單元5 6。此變壓器與發光單元的連接方式即為圖四所 示之實施例。為了實現廻授機制，發光單元上的電流訊 號將被取出同時加入迴授控制電路5 8之中，迴授控制電 路5 8能接收發光模組5 1中接至迴授控制電路上發光單元 的電流訊號，並輸出一控制訊號。接著這個輸出控制訊 號將傳至直流電轉交流電電路5 2，直流電轉交流電電路 5 2會依照這個控制訊號改變其所輸出交流電源的型態， 這裡交流電源的型態係指父流電源的工作周期、振幅大 小......等等。輸入變壓器5 4的交流電源訊號直接影響了 發光單元的亮度。因此，如果發光單元的亮度需要矯正 或改變時，也就是說流經發光單元的電流必須調整。而 直流電轉交流電電路5 2，發光模組5 1 ，以及迴授控制電 路5 8將形成一個迴路，藉由迴路循環感測發光單元電流 及調整發光單元電流的方式，實現控制發光單元亮度的 功能。

請參考圖五。圖五是本發明照明裝置的第二實施例。圖 五的照明裝置包含N個發光單元，N- 1個電流平衡控制電

第16頁 1254270 五、發明說明（8) 路與N+1個變壓器（N是大於一的正整數）。圖上所示包含 發光單元6 2，發光單元6 4，發光單元6 6，變壓器6 5，變 壓器6 7 ，變壓器6 9 ，以及電流平衡控制電路7 0 。圖五的 所有變壓器、發光單元與圖三中的變壓器、發光單元皆 相同，但是圖五的照明裝置變壓器配置方法並不一樣，

同時又多了電流平衡控制電路。圖五中的N個發光單元被 N - 1個電流平衡控制電路串接起來，使得這N - 1個電流平 衡控制電路，每個都會接至兩發光單元，另外，這些電 流平衡控制電路各接到一個變壓器。例如發光單元6 2的 負電極端與發光單元6 4的正電極端都接至電流平衡控制 電路70。電流平衡控制電路70除了連接兩發光單元6 2及 6 4之外，還接到變壓器6 7高壓埠的一端，而變壓器6 7高 壓埠的另一端接到地。電流平衡控制電路的目的在平衡 所連接兩發光單元上的電流。正常狀態下兩串接發光單 元的電流應該是相等的，但由於一些非理想因素，使得 兩串接發光單元的電流大小會略有不同，並導至兩發光 單元的亮度不同，因此，電流平衡控制電路即是讓兩串 接發光單元的電流相等，使各個發光單元的亮度平均且 容易受控制。

請繼續务考圖五。圖五中變壓器6 5南壓璋的其中一端接 至發光單元62的正電極端，而變壓器65高壓埠的另一端 接至地電位，類似地，變壓器6 9高壓埠的其中一端接至 發光單元6 6的負電極端，而變壓器6 9高壓埠的另一端接

第17頁 1254270 五、發明說明（9) 至地電位。 元，發光單 發明第二實 端所接的變 變壓器6 9 ， 這些變壓器 針對這任一變壓器 電路能接收 上的電流訊 訊號來達成 裝置中，不 制，同時又 任 習知技 下會有 厚重的 上迴授 穩定。 變壓器 的亮度 間的不 明之以 的優點 術所 變壓 問題 控制 本發 的數 或電 相同 串接 ，是 發光單元6 2為這個照明裝置的第一個發光單 元6 6為這個照明裝置的第N個發光單元，在本 施例的架構下，第一個發光單元正極高電壓 壓器6 5、第N個發光單元負極高電壓端所接的 與各個電流平衡控制電路所接的變壓器中， 高壓埠的一端都是接到地電位，因此，可以 取迴授控制。如圖四所示之回授控制 變壓器上的電流訊號（此電流訊號與燈管 號有著固定的比例關係），並輸出一回授控制 回授機制。如此一來，在N個發光單元的照明 但以N + 1個變壓器即能完成發光單元的電壓控 可再每個變壓器都加上迴授控制系統。 使用 器數 ，或 系統 明利 量， 流。 的電 駆動 習知 的照 量過 是解 ，使 用將 並可 同時 流， 發光 技術 明裝 多， 決了 得照 各個 加上 ，電 使得 一 早兀 所無 置中 生產 變壓 明裝 發光 迴授 流平 各發 的照 法達 ，如 成本 器數 置控 XJXJ 一 早兀 控制 衡控 光單 明裝 成的 果燈 增加 量的 制困 串連 機制 制電 元亮 置具 管數目 及照明 問題但 難以及 的方式 來控制 路平衡 度更平 有低成 多的 系統 卻無 電流 ，減 發光 各燈 均。 本局 情況 於較 法加 不易 少了 X3X3 一 早兀 管之 本發 性能

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第19頁 1254270 圖式簡單說明 圖式之簡單說明 圖一係為習知照明裝置之示意圖。 圖二係為另一習知照明裝置之示意圖。 圖三係為本發明照明裝置第一實施例的示意圖。 圖四係為本發明照明裝置的示意圖。 圖五係為本發明照明裝置第二實施例的示意圖。 圖式之符號說明 1 0、2 0 燈管 12 、14 、22 、35 、37 、39 、54 、65 、67 、69 變壓器 32 、34 、36 、52 、62 、64 、66 發光單元 50 照明及迴授控制系統 5 1 發光模組 5 2 直流電轉交流電電路 5 8 回授控制電路 7 0 電流平衡控制電路

Claims (1)

1254270 六、申請專利範圍 1 . 一種以串接方式驅動複數個發光單元的照明裝置，其 包含： 一發光模組，其包含： 至少兩個發光單元；以及 至少兩個變壓器，其中該至少兩個變壓器的其中之一的 一第一埠之一第一端係連接於該至少兩個發光單元的其 中之一的一第一端，該至少兩個變壓器的另外一個的一 第一埠之一第一端係連接至該至少兩個發光單元的該其 中之一的一第二端，且該至少兩個變壓器的該另外一個 的該第一埠之一第二端係連接於該至少兩個發光單元的 另外一個的一第一端。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該至少兩 個變壓器之一第一變壓器的一第一埠之一第二端係為接 地。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該至少兩 個變壓器之一最後一變壓器之一第一埠之一第二端係為 接地。 4.如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其另包含一迴 授控制電路，連接於該發光模組，用來根據流經該發光 模組輸出之電流輸出一控制信號。

1254270 六、申請專利範圍 5 .如申請專利範圍第4項所述之照明裝置，其中該迴授控 制電路係連接於與該發光模組之最後一發光單元相連之 一變壓器之一第一埠之一第二端，用來根據流經該發光 模組中之該最後一發光單元之電流輸出一控制信號。 6 .如申請專利範圍第4項所述之照明裝置，其中該迴授控 制電路係連接於與該發光模組之一第一發光單元相連之 一變壓器之一第一埠之一第二端，用來根據流經該發光 模組中之該第一發光單元之電流輸出一控制信號。 7 .如申請專利範圍第4項所述之照明裝置，其另包含一直 流電轉交流電電路，連接於該發光模組和該回授控制電 路，用來將一輸入之直流電源轉換成一交流電源，以及 依據該回授控制電路傳來之控制信號調整該交流電源。 8.如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中該發光模 組之各個發光單元係為一放電燈管。 9 . 一種以串接方式驅動複數個發光單元的照明裝置，其 包含： 一發光模組，其包含： 至少二個發光單元； 至少一個電流平衡控制電路，其中該至少二個發光單元 的其中之一的一負電極端與該至少二個第二發光單元的

第22頁 1254270 六、申請專利範圍 另外一個的一正電極端係連接該至少一個電流平衡控制 電路的其中之一，使得流經至少兩個發光單元的電流間 彼此達成平衡；以及 至少一個變壓器，其係連接於該至少一個電流平衡控制 電路抑或該至少二個發光單元的至少其中之二。 1 0 .如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該至少 一個變壓器之一第一變壓器的一第一埠之一第一端係連 接於該至少兩個發光單元的一第一發光單元的一正電極 端，且該至少一個變壓器之該第一變壓器的該第一埠之 一第二端係連接於地電位。 11. 如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該至 少一個變壓器之一最後一變壓器的一第一埠之一第一端 係連接於該至少兩個發光單元的一最後一發光單元的一 負電極端，且該至少一個變壓器之該最後一變壓器的一 第一埠之一第二端係連接於地電位。 1 2 .如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其另包含一 迴授控制電路，連接於該發光模組，用來根據流經該發 光模組輸出之電流輸出一控制信號。 1 3.如申請專利範圍第1 2項所述之照明裝置，其中該迴授

1254270 六、申請專利範圍 控制電路係連接於與該至少兩個發光模組之任一發光單 元相連之一變壓器之一第二埠的一第二端，用來根據流 經該發光單元之電流輸出一控制信號。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之照明裝置，其另包含一 直流電轉交流電電路，連接於該發光模組和該回授控制 電路，用來將一輸入之直流電源轉換成一交流電源，以 及依據該回授控制電路傳來之控制信號調整該交流電 源。 1 5 .如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該發光 模組之各個發光單元係為一放電燈管。

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