TWI282253B - Lamp control apparatus and method of the same - Google Patents

Description

1282253 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種燈管控制裝置及其方法，且特別 疋有關於一種使用雙邊驅動（Doub 1 e S i de Dr i v i ng)相差 調光模式（Differential Phase M〇dulati〇n)之燈管控制 裝置及其方法。 【先前技術】 背光模組（Back Light Module)中，反用換流器 (Inverter)係提供交流之燈管電壓，以驅動冷陰極螢光燈 官（Cold Cathode Fluorescence Lamp ，CCFL)。藉由調整 燈官電壓的特性’可以調整冷陰極螢光燈管的亮度：調光 方式例如是連續模式、不連續模式（Burst M〇de)以及變頻 式等。 連續模式調光方式係以調整燈管電壓的大小方式來 變燈管的亮度。但此種方式的調光範二Γ = 比例（Dimming Ratio) —般僅為1〇〇%〜70%左右，且調光時 有反用換流器效率變差、非線性的亮度變化、燈管壽命較 短及燈管亮度不均等缺點，例如調光至低於7〇%以下時， 會產生燈管咼壓側較亮而低壓側較暗之暗一邊情形。 不連續模式調光方式係調整燈管電壓之工作周期 (Duty Cycle)大小以改變燈管的平均亮度。雖然^連續模 式I改善上述連續模式調光範圍低之缺點，使亮度變暗比 例範圍達到100%〜10%。但是反用換流器中變壓器之磁通不 連續，造成變壓器之鐵心與繞線架間之機械振動，變壓器 會產生低頻噪音。而且調光時輪入電流不連續也會產生電

1282253 五、發明說明（2) 源‘机干擾。縱然有上述缺點，由於不連續模式之優點多 於連續模式，因此一般皆使用不連續模式。 ^ 另外’變頻式調光方式係改變反用換流器輸出之燈管 兒壓之頻率。然而此一調光模式之控制方式複雜、調光範 圍小’且穩定度低，係較少被採用。 隨著背光模組之尺寸逐漸加大，燈管的長度也愈來愈 長’而燈管啟動及工作電壓也相對提高。當燈管長度大於 7〇〇mm時，所需之燈管燈管電壓將高於2什伏特以上。這將 導致繞線式變壓器絕緣耐壓程度不足的問題。於是大型液 晶電視的背光模組反用換流器驅動方式已由原先的單邊驅 動演進為雙邊驅動方式。然而，仍無法避免上述不連續模 式調光時所產生電源雜訊干擾其它系統電路的問題。 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種燈管控制裝 置及其方法。使用雙邊驅動相差調光模式，提高燈管兩端 之光學均齊度及調光範圍，並降低變壓器噪音及電源雜訊 干擾。 根據本發明的目的，提出一種燈管控制裝置，用以依 據亮度信號而調整燈管之亮度。燈管控制裝置包括第一反 用換流器、第二反用換流器、相位檢測器以及相位控制 器。第一反用換流器連接燈管之第一端，用以輸出第一交 流電壓。第二反用換流器連接燈管之第二端，用以輸出第 二交流電壓。相位檢測器用以檢測至少第一交流電壓或第

TW1572F(奇美）.ptd 第8頁 輸出相位檢測值。相位控制哭 信號，改變第一交流電壓或第 燈管之亮度。 電壓與第二交流電壓之差值， 調整而改變。相位控制器係調 電壓之相位差，以改變燈管電 相位控制器係根據亮度信號獲 據以調整第一及第二交流電壓 式’調光範圍大且不會產生電 出一種燈管控制方法，用以依 度。燈管控制方法包括檢測至 電壓之相位，並據以輸出相位 值及亮度信號，改變第一交流 ，以調整燈管之亮度。 括根據亮度信號獲得燈管之預 預設亮度變暗比例，調整第一 之相位差，以改變燈管之亮 方式設定一參數對照表，且參 比例值以及對應之數個相位差 ’調整第一交流電壓及第二交 利用參數對照表，根據預設亮 位差值，並控制第一交流電壓 相位差值，以調整燈管亮度。 1282253 五、發明說明（3) 二交流電壓之相位，並據以 用以根據相位檢測值及亮度 二交流電壓之相位，以調整 燈管電壓係為第一交流 且燈管之亮度隨燈管電壓之 整苐一父流電壓及第二交流 壓，進而調整燈管之亮度。 得燈管之亮度變暗比例，並 之相位差。利用相差調光方 源雜訊干擾。 根據本發明的目的，提 據亮度信號而調整燈管之亮 少第一交流電壓或第二交流 檢測值；以及根據相位檢測 電壓或第二交流電壓之相位 調整燈管亮度之步驟包 設亮度變暗比例；以及根據 交流電壓及該第二交流電壓 度。燈管控制方法係以韌體 數對照表包括數個亮度變暗 值。根據預設亮度變暗比例 流電壓之相位差之步驟包括 度變暗比例，得出對應之相 及第二交流電壓之相位差至

TW1572F(奇美）.ptd 第9頁 1282253 五、發明說明（4) 利用相差調光方式，可同時改進習知連續模式及不連續模 式之缺點。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下： 【實施方式】 請參考第1圖，其繪示依照本發明一較佳實施例燈管 控制裝置電路方塊圖。燈管控制裝置1 〇 〇係依據一亮度信 號SL以調整燈管1 〇 5之亮度，例如是適用於液晶螢幕之背 光模組。燈管1 0 5例如是使用於背光模組之冷陰極螢光燈 管。燈管控制裝置1 0 〇包括第一反用換流器1丨〇、第二反用 換流器1 2 0、相位檢測器1 3 〇以及相位控制器1 4 0。第一反 用換流器11 0及第二反用換流器1 2 0分別連接燈管1 〇 5左右 兩端，用以分別輸出第一交流電壓V1以及第二交流電壓 V2。假設Vl=V〇lcos(wt+ 01)，v2 = v〇2c〇s(wt+ 02)，其中w = 2;rf，f為輸入電壓VI及V2之頻率。燈管1〇5之燈管電壓Vs係 其兩端電壓差，Vs = Vl-V2 = V01cosUt+<91) -(wt+02)。燈管電壓vs將決定燈管1〇5之亮度大小。 相位；k測裔1 3 〇係用以檢測至少第一交流電壓v 1或與第 一父流電壓V2之相位0 1或0 2，並據以輸出第一相位檢測值 P1或第二相位檢測值P2。而相位控制器丨4〇則用以根據第 一，位k测值P1或第二相位檢測值p2以及亮度信號儿，控 制第一反用換流器11 〇或第二反用換流器丨2 〇，以調整燈管

1282253 五、發明說明（5) 105之亮度。 例如假設V 0 1值等於V 0 2值，且相位差0 = 0 1 - 6> 2，燈管 電壓 Vs二VI - V2 = Vcos(wt+ 6>1) - Vcos(wt+ 02) = 2V(cos 6»/2)x (cos(wt + (01+6>2)/2)。亦即燈管電壓 Vs 與 2V(cos6»/2)成正 比。於是調整交流電壓V1及V 2之相位差6»，即可改變燈管 105之燈管電壓Vs，進而改變燈管1〇5之亮度。若燈管1〇5 之亮度變暗比例（Dimming Ratio)以Rd表示。Rd=變暗之燈 管亮度/燈管最大亮度= 2V(cos0/2)/(2V)= cos0/2。因此， 相位差6»係決定燈管1 〇 5之亮度變暗比例Rd。 请參考弟2 A圖’其、纟會示依照本發明較佳實施例燈管控 制方法流程圖。首先，於步驟2 〇 〇，檢測至少第一交流電 壓V1或第一父流電壓V 2之相位0 1或/9 2，並據以輸出第一相 位檢測值P1或弟一相位檢測值P 2。接著，於步驟21 〇，由 相位控制器140根據上述之亮度信號SL，以獲得燈管1〇5所 需之亮度變暗比例Rd。最後，於步驟22〇，根據第一相位 檢測值P1或第二相位檢測值P2以及亮度變暗比例Rd，控制 第一反用換流器11 〇或第二反用換流器丨2〇，改變第一交流 電壓vu第二交流電壓”之相位差0，以調整燈管1〇5之亮 度至所需之變暗比例R d。 白知之雙邊驅動模式中輸入燈管兩端之電壓必須同步 mtf明之實施例係利用不同相位之兩輸入電壓來 控制燈管1〇5之亮度。由於燈管電 VI與第二交流電壓¥2之差 乐 乂抓％ rnQ η τ , 值如上所述，燈管電壓Vs係與 成 因此，可根據第-相位檢測值P1逐漸調

1282253 五、發明說明（6) 整第一交流電壓VI之0 1或者根據第二相位檢測值p2逐漸調 整第二交流電壓V2之0 2。如第2B圖所示，於時間ta，交流 電壓VI及V2之相位相同。經過交流電壓V2之相位逐漸調整 k，於時間tb，交流電壓V2之相位比交流電壓Vi之相位快 90度。 因此’根據輸入之党度仏號S L，相位控制器1 4 〇獲得 所需之亮度變暗比例Rd值，例如Rd = 70. 7%。並藉由調整兩 交流電壓VI及V2之相位差Θ，根據關係式，得出 待調整之相位差^2^β0·7 07 = 90度。即可將燈管1〇5亮度 調整至所需之變暗比例Rd 如上所述，本發明之燈管控制方法可以韌體方式於相 位控制裔1 4 0中設定一個參數對照表，如第2 c圖所示。來 數對照表包括一欄亮度變暗比例值Rd(%)以及一搁對應之 ^目位差值Δ0。例如：Rd=100%時，，表示兩交流電壓| 1及V2同步，而Rd = 〇時，Δ0=18〇，表示兩交流電壓η及 V2為反相輸入。於實際進行燈管亮度調整時，相位控制器 140係根據亮度信號认，得出所需之亮度變暗比例μ，並” 依照上述之參數對照表，得出對應之相位差值△0。 ^ 相位檢測值Ρ1或Ρ2，控制交流電壓VI及V2之相位差為此=

=差值Δ0，即可調整燈管105之亮度達到所需之變暗比L 一請參考第2D圖，其繪示依照本發明較佳實施例相差 光模式下燈管電壓Vs與時間t之關係示意圖。於時間t 〇至° 七1，控制交流電壓V1&V2之相位差0逐漸由〇度增力^至18〇 第12頁 TO572F(奇美）.ptd 1282253 五、發明說明（7) Ϊ電電壓Vs(以最大振幅表示)由0V上升至2V(最 ί ί制Λ時燈管105亮度逐漸增加。接著，於時mi至 電壓電壓Π及V2之相位差θ維持“ο度，使得燈管 t3 = !2:，此時燈管105為最亮狀態。於時間”至 電壓V1AV2之相位差θ由18〇度逐漸遞減為〇 ΐ漸Ϊ:管電，由2'逐漸降至0v，此時燈管105亮度 # β '亚於％間t3至t4，控制交流電壓VI及V2之相位 二Λ ，使得燈管電壓Vs維持0卜段時間，此時燈管 105為取暗狀態。以此類推，產生下個燈管電壓變化之周 期。由於利用此相差調光模式，係將燈管105之亮度逐漸 增加或減小，並產生亮暗相間之亮度變化， 合連續與不連續調光之優點。 根據上述之較佳實施例，本發明燈管控制裝置之優點 在於利用相差§周光模式’由兩組反相器雙邊驅動燈管發 冗。精由調整燈管兩端輸入電壓之相位差，可達到調整燈 管焭度的目的。既可避免不連續模式中輸入電流不連續變 化產生之變壓器嗓音及電源雜訊干擾，同時也不會有連續 模式中燈管亮度不均及調光範圍低之缺點。 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離 本發明之精神和範圍内’當可作各種之更動與潤飾，因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。

1282253 圖式簡單說明 第1圖繪示依照本發明一較佳實施例燈管控制裝置電 路方塊圖； 第2A圖繪示依照本發明較佳實施例燈管控制方法流程 圖， 第2B圖繪示依照本發明較佳實施例逐漸調整第二交流 電壓相位之第一交流電壓及第二交流電壓函數對照圖；以 及 第2C圖繪示依照本發明較佳實施例於相位控制器中設 定之變暗比例及相位差值對照表；以及 第2D圖，其繪示依照本發明較佳實施例相差調光模式 下燈管電壓Vs與時間t之關係示意圖。 圖式標號說明 I 0 0 :燈管控制裝置 II 0 :第一反用換流器 1 2 0 :第二反用換流器 1 3 0 :相位檢測器 140 :相位控制器

W1572F(奇美）.ptd 第14頁

Claims (1)

1282253 六、申請專利範圍 1 · 一種燈管控制裝置，依據一亮度信號而調整該燈管 之亮度，該燈管控制裝置包括： 一第一反用換流器（inverter)，連接該燈管之〆第〆 端，用以輸出一第一交流電壓； 一苐一反用換流器，連接該燈管之一第二端，用以輸 出一第—父流電壓； 一相位檢測器，用以檢測至少該第一交流電壓或該第 二交流電壓之相位，並據以輸出至少一相位檢測值；以及 一相位控制器，用以根據該相位檢測值及該亮度信 號，改變該第一交流電壓或該第二交流電壓之相位，以調 整該燈管之亮度。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之燈管控制裝置，其中 該燈管係為一冷陰極螢光燈管（Cold Cathode Fluorescence Lamp ， CCFL ) o 3 ·如申請專利範圍第1項所述之燈管控制裝置，其中 該第一反用換流器與該第二反用換流器係皆為驅動一背光 模組之一背光反用換流器。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之燈管控制裝置，其中 該燈管之一燈管電壓係為該第/交流電壓與該第二交流電 壓之差值，且該燈管之亮度隨該燈管電壓之調整而改變。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之燈管控制裝置，其中 該相位控制器係調整該第一交流電壓及該第二交流電壓之 一相位差，以改變該燈管電壓，進而調整該燈管之亮度。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之燈管控制裝置，其中

TW1572F(奇美）.ptd 第15貢 1282253

方法，其中 一交流電壓及該第二 該參數對照表，根據 相位差值，並控制該 1282253 六、申請專利範圍 第一交流電壓及該第二交流電壓之相位差至該相位差值， 以調整該燈管亮度。

TW1572F(奇美）.ptd 第17頁