TWI409001B - 適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置 - Google Patents

Description

適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置

本發明是有關於一種液晶顯示器之電源裝置，且特別是一種利用光檢測器檢測燈管是否異常而具燈管保護功能的液晶顯示器之電源裝置。

現有的液晶顯示器利用檢測燈管的電壓和電流是否異常來判斷燈管是否開路或短路，以便進一步採取保護措施。圖1為現有的燈管電壓檢測電路之電路圖。請參照圖1，當燈管2正常工作時，換流器(inverter)1依據驅動信號DRV控制半橋/全橋換流器11中的開關之切換，將所接收之直流電壓VDC轉換為方波形式之交流電壓後，再通過變壓器T的升壓及諧振槽(其由電容Cp及變壓器T二次側的漏感Llk所組成)的諧振，輸出高壓弦波形式之交流電壓以驅動燈管2發光。當燈管2開路或短路時，由於諧振遭到破壞，會使得換流器1輸出電壓上升或下降。因此，可通過檢測燈管2電壓變化來判斷燈管2是否開路或短路，其實現方式可採用在燈管2連接到換流器1的一端上並接一組串聯形式之電阻或電容，如圖1所示的電容C1和C2，其中電容C1的電容值遠小於電容C2的電容值，以便通過分壓將高壓弦波形式之交流電壓降至較低的電壓準位，再通過二極體D1的整流及電容C3的濾波而輸出電壓檢測信號VSEN以供後續電路判斷燈管2是否開路或短路。

圖2為現有的燈管電流檢測電路之電路圖。請參照圖2，當燈管2正常工作時，換流器1輸出高壓弦波形式之交流電壓驅動燈管2發光，燈管2會有電流通過。當燈管2開路時，電流會下降，而當燈管2短路時，電流會上升。因此，可通過檢測燈管2電流變化來判斷燈管2是否開路或短路，其實現方式可採用在燈管2的一端上串接一組串聯形式之電阻，如圖2所示的電阻R1和R2，以便將流過燈管2的電流轉換成電壓並通過分壓降至較低的電壓準位，再通過二極體D1和D2的整流及電容C3的濾波而輸出電流檢測信號ISEN以供後續電路判斷燈管2是否開路或短路。

但是，隨著液晶顯示器的面板尺寸越來越大而使用的燈管越來越多之後，圖1所示燈管電壓檢測電路及圖2所示燈管電流檢測電路在檢測能力及成本上已漸漸不再適用。例如，如圖3所示的背光源3，其使用多根U型冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，簡稱為CCFL)31，若要利用檢測燈管的電壓和電流是否異常來判斷燈管是否開路或短路，則必須在每根燈管31的兩端P1和P2均加入圖1所示燈管電壓檢測電路及/或圖2所示燈管電流檢測電路，這將隨著液晶顯示器尺寸變大而使用的燈管變多，造成檢測電路元件使用量大增，成本相對增加。

另外，如圖4所示的背光源4，其使用多根並聯之外部電極螢光燈管(External Electrode Fluorescent Lamp，簡稱為EEFL)41，其僅須在每組並聯之燈管41的端點P3加入圖1所示燈管電壓檢測電路及/或圖2所示燈管電流檢測電路，因此檢測電路元件使用量少。不過，由於燈管並聯的緣故，當其中一燈管開路或短路時，所造成的電壓或電流變化並不大，因此後續電路不容易據以精確地判斷是否已有燈管開路或短路，往往需要一次損壞多根燈管，才會由後續電路判斷燈管開路或短路並進一步採取保護措施。

有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，其可更精確地判斷每根燈管是否異常並進一 步採取保護措施。

為了達成上述目的與其他目的，本發明提出一種適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，其包括一微控制器、一電源供應器、一換流器、一換流器控制器、多個光檢測器以及一檢測控制器。該微控制器依據一外部命令依序輸出一電源啟動信號及一換流器啟動信號，或依序輸出一換流器關閉信號及一電源關閉信號。該電源供應器用以將所接收之一外部交流電源進行轉換，在接收到該電源啟動信號時輸出一第一直流電源及一第二直流電源，並在接收到該電源關閉信號時僅輸出該第二直流電源。該換流器用以接收該第一直流電源，並依據一驅動信號將該第一直流電源轉換為一交流電壓以驅動該些燈管。該換流器控制器用以在接收到該換流器啟動信號時輸出該驅動信號，並在接收到該換流器關閉信號或一檢測信號時停止輸出該驅動信號。該些光檢測器用以檢測該些燈管的發光。該檢測控制器耦接至該些光檢測器，用以在接收到該些光檢測器檢測到該些燈管至少其中之一的發光異常時輸出該檢測信號。

本發明另提出一種適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，其包括一微控制器、一電源供應器、一換流器、一換流器控制器、多個光檢測器以及一檢測控制器。該微控制器依據一外部命令依序輸出一電源啟動信號及一換流器啟動信號，或依序輸出一換流器關閉信號及一電源關閉信號，並在接收到一檢測信號時依序輸出該換流器關閉信號及該電源關閉信號。該電源供應器用以將所接收之一外部交流電源進行轉換，在接收到該電源啟動信號時輸出一第一直流電源及一第二直流電源，並在接收到該電源關閉信號時僅輸出該第二直流電源。該換流器用以接收該第一直流電源，並依據一驅動信號將該第一直流電源轉換為一交流電壓以驅動該些燈管。該換流器控制器用以在接收到該換流器啟動信號時輸出該驅動信號，並在接收到該換流器關 閉信號時停止輸出該驅動信號。該些光檢測器用以檢測該些燈管的發光。該檢測控制器耦接至該些光檢測器，用以在接收到該些光檢測器檢測到該些燈管至少其中之一的發光異常時輸出該檢測信號。

本發明再提出一種適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，其包括一微控制器、一電源供應器、一換流器、一換流器控制器、多個光檢測器以及一檢測控制器。該微控制器依據一外部命令依序輸出一電源啟動信號及一換流器啟動信號，或依序輸出一換流器關閉信號及一電源關閉信號。該電源供應器用以將所接收之一外部交流電源進行轉換，在接收到該電源啟動信號時輸出一第一直流電源及一第二直流電源，並在接收到該電源關閉信號或一檢測信號時僅輸出該第二直流電源。該換流器用以接收該第一直流電源，並依據一驅動信號將該第一直流電源轉換為一交流電壓以驅動該些燈管。該換流器控制器用以在接收到該換流器啟動信號時輸出該驅動信號，並在接收到該換流器關閉信號時停止輸出該驅動信號。該些光檢測器用以檢測該些燈管的發光。該檢測控制器耦接至該些光檢測器，用以在接收到該些光檢測器檢測到該些燈管至少其中之一的發光異常時輸出該檢測信號。

本發明之液晶顯示器電源裝置利用光檢測器檢測燈管，可針對每根燈管進行檢測，使得後續電路得以精確地判斷是否已有燈管發生開路、短路等異常情形以進一步採取保護措施。另外，這種利用光檢測器檢測燈管的設計可適用燈管數越來越多的大尺寸液晶顯示器，且適用於各種不同種類的燈管(如冷陰極螢光燈管或外部電極螢光燈管)。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖5為依照本發明第一實施例之液晶顯示器之電源裝置方塊圖。 請參照圖5，液晶顯示器之電源裝置5適用於使用多根燈管31的背光源3，在本例中，燈管31為U型冷陰極螢光燈管。電源裝置5包括微控制器51、電源供應器52、換流器53、換流器控制器54、多個光檢測器55、檢測控制器56以及供電開關57。電源供應器52可操作在工作模式(on mode)或待機模式(stand-by mode)，在工作模式下提供較大的功率輸出以驅動液晶面板顯示畫面，在待機模式下不驅動液晶面板顯示畫面而僅提供必需的功率輸出以監控是否收到要求改變模式的命令。在一實施例中，使用者通過按壓遙控器或液晶顯示器上的電源鈕送出外部命令CMD來要求改變模式，微控制器51則隨時監控是否收到外部命令CMD而據以在工作模式及待機模式之間切換。

在外部交流電源VAC輸入後，電源供應器52操作在待機模式，微控制器51輸出電源關閉信號PS_OFF。電源供應器52因接收到電源關閉信號PS_OFF，其將外部交流電源VAC進行轉換並僅輸出第二直流電源VCC供電給微控制器51及換流器控制器54，而不輸出可提供較大功率的第一直流電源VDC到換流器53。因為換流器53未接收第一直流電源VDC，無法通過其中開關的切換來將第一直流電源VDC轉換為高壓弦波形式之交流電壓以驅動燈管31，因此根本不需要接收用來控制開關切換的驅動信號DRV，故微控制器51還輸出換流器關閉信號INV_OFF以控制換流器控制器54不輸出驅動信號DRV。

當電源供應器52操作在待機模式時，一旦使用者通過按壓電源鈕送出外部命令CMD時，微控制器51將因外部命令CMD而依序輸出電源啟動信號PS_ON及換流器啟動信號INV_ON，使電源供應器52改成操作在工作模式。微控制器51先輸出電源啟動信號PS_ON，電源供應器52因接收到電源啟動信號PS_ON而開始將外部交流電源VAC進行轉換並輸出第一直流電源VDC及第二直流電源VCC。在第二直流電源VCC建立後供電給換流器控制器54時，微控制器51接著輸出換流器啟動 信號INV_ON以控制換流器控制器54輸出驅動信號DRV。換流器53其中開關依據驅動信號DRV的控制而進行切換，將第一直流電源VDC轉換為高壓弦波形式之交流電壓以驅動燈管31，故液晶面板由背光源3燈管31提供光源而得以顯示畫面。

光檢測器55例如是光電晶體、光電二極體或光敏電阻器，其位於燈管31旁，例如圖5所示每個光檢測器55位於U型燈管31兩臂之間。另外，大尺寸液晶顯示器內通常有一鐵件支架，其一側可用來容置及固定夾持液晶面板，另一側可安置主板、電源板等電路板，其中微控制器51例如位於主板上，電源供應器52例如位於電源板上。光檢測器55因此可設置在鐵件支架面向液晶面板的一側上，或者設置在鐵件支架安置電路板的一側上但必須在鐵件支架上開啟相應的孔洞以便可檢測燈管31是否發光。光檢測器55均連接到檢測控制器56，以便將檢測燈管31是否發光的結果傳送到檢測控制器56。當檢測控制器56判斷光檢測器55檢測到燈管31至少其中之一的發光異常，如燈管31因開路或短路而熄滅或因其它緣故而閃爍等情形時，檢測控制器56輸出檢測信號DET到換流器控制器54。換流器控制器54因接收到檢測信號DET，其停止輸出驅動信號DRV，使換流器53關閉而不再驅動燈管31，達到燈管保護之目的。

由於燈管31僅在工作模式下才會由換流器53驅動發光，因此檢測控制器56僅需要在工作模式下才需要接收光檢測器55檢測結果。為了降低功率損耗，檢測控制器56通過供電開關57由第二直流電源VCC供電，而供電開關57回應檢測開啟信號而導通，且回應檢測關閉信號而斷開，在本例中，檢測開啟信號為該換流器啟動信號INV_ON，檢測關閉信號為換流器關閉信號INV_OFF。

當電源供應器52操作在工作模式時，一旦使用者通過按壓電源鈕送出外部命令CMD時，微控制器51將因外部命令CMD而依序輸出換流 器關閉信號INV_OFF及電源關閉信號PS_OFF，使電源供應器52改成操作在待機模式。微控制器51先輸出換流器關閉信號INV_OFF，換流器控制器54因接收到換流器關閉信號INV_OFF，其停止輸出驅動信號DRV，使換流器53關閉而不再驅動燈管31。微控制器51接著輸出電源關閉信號PS_OFF，電源供應器52因接收到電源關閉信號PS_OFF，其僅輸出第二直流電源VCC供電給微控制器51及換流器控制器54，而不再輸出第一直流電源VDC到換流器53，故換流器53不再驅動背光源3燈管31提供光源，液晶面板無法顯示畫面。

圖6及圖7分別為依照本發明第二及第三實施例之液晶顯示器之電源裝置方塊圖。請同時參照圖6及圖7，液晶顯示器之電源裝置6和7與液晶顯示器之電源裝置5的差異在於檢測信號DET。當電源裝置5的電源供應器52操作在工作模式時，一旦檢測到燈管31至少其中之一的發光異常所產生的檢測信號DET會傳送到換流器控制器54，換流器控制器54停止輸出驅動信號DRV以關閉換流器53。但是此時電源供應器52仍操作在工作模式下而會持續輸出第一直流電源VDC到換流器53，雖然因換流器53已經關閉但是第一直流電源VDC仍會在電源供應器52及換流器53之間的線路及換流器53輸入側產生一些功率損耗。

為了改善前述電源裝置5的缺點，當電源裝置6的電源供應器52操作在工作模式時，一旦檢測到燈管31至少其中之一的發光異常所產生的檢測信號DET會傳送到微控制器51，微控制器51因接收到檢測信號DET而依序輸出換流器關閉信號INV_OFF及電源關閉信號PS_OFF，換流器關閉信號INV_OFF使控制換流器控制器54關閉換流器53，電源關閉信號PS_OFF使電源供應器52操作在待機模式而不再輸出第一直流電源VDC到換流器53，故第一直流電源VDC不會在換流器53產生功率損耗。

另外，當電源裝置7的電源供應器52操作在工作模式時，一旦檢測到燈管31至少其中之一的發光異常所產生的檢測信號DET會傳送到電源供應器52，電源供應器52因接收到檢測信號DET而操作在待機模式，故僅輸出第二直流電源VCC而不再輸出第一直流電源VDC到換流器53。換句話說，相當於在微控制器51輸出電源啟動信號PS_ON使電源裝置7的電源供應器52操作在工作模式時，一旦檢測到燈管31至少其中之一的發光異常而由檢測控制器56輸出檢測信號DET，這時候電源啟動信號PS_ON將被迫改為電源關閉信號PS_OFF。雖然此時換流器控制器54並未關閉換流器53，但是因為電源供應器52操作在工作模式而不再輸出第一直流電源VDC到換流器53，故第一直流電源VDC不會在換流器53產生功率損耗。

綜上所述，本發明之液晶顯示器電源裝置利用光檢測器檢測燈管，可針對每根燈管進行檢測，使得後續電路得以精確地判斷是否已有燈管發生開路、短路等異常情形以進一步採取保護措施。另外，這種利用光檢測器檢測燈管的設計可適用燈管數越來越多的大尺寸液晶顯示器，且適用於各種不同種類的燈管(如冷陰極螢光燈管或外部電極螢光燈管)。

雖然本發明已以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內，當可作些許之更動與潤飾，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。

1．．．換流器

11．．．半橋/全橋換流器

2、31、41．．．燈管

3、4．．．背光源

5～7．．．液晶顯示器之電源裝置

51．．．微控制器

52．．．電源供應器

53．．．換流器

54．．．換流器控制器

55．．．光檢測器

56．．．檢測控制器

57．．．供電開關

C1～C3、Cp．．．電容

D1、D2．．．二極體

L1k．．．漏感

R1～R3．．．電阻

T．．．變壓器

P1～P3．．．端點

CMD．．．外部命令

DET．．．檢測信號

DRV．．．驅動信號

INV_ON．．．換流器啟動信號

INV_OFF．．．換流器關閉信號

ISEN．．．電流檢測信號

PS_ON．．．電源啟動信號

PS_OFF．．．電源關閉信號

VAC．．．外部交流電源

VCC、VDC．．．直流電壓

VSEN．．．電壓檢測信號

圖1為現有的燈管電壓檢測電路之電路圖。

圖2為現有的燈管電流檢測電路之電路圖。

圖3為現有使用多根冷陰極螢光燈管的背光源之示意圖。

圖4為現有使用多根外部電極螢光燈管的背光源之示意圖。

圖5為依照本發明第一實施例之液晶顯示器之電源裝置方塊圖。

圖6為依照本發明第二實施例之液晶顯示器之電源裝置方塊圖。

圖7為依照本發明第三實施例之液晶顯示器之電源裝置方塊圖。

3．．．背光源

31．．．燈管

5．．．液晶顯示器之電源裝置

51．．．微控制器

52．．．電源供應器

53．．．換流器

54．．．換流器控制器

55．．．光檢測器

56．．．檢測控制器

57．．．供電開關

CMD．．．外部命令

DET．．．檢測信號

DRV．．．驅動信號

INV_ON．．．換流器啟動信號

INV_OFF．．．換流器關閉信號

PS_ON．．．電源啟動信號

PS_OFF．．．電源關閉信號

VAC．．．外部交流電源

VCC、VDC．．．直流電壓

Claims (10)

1. 一種適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，包括：一微控制器，依據一外部命令依序輸出一電源啟動信號及一換流器啟動信號，或依序輸出一換流器關閉信號及一電源關閉信號；一電源供應器，用以將所接收之一外部交流電源進行轉換，在接收到該電源啟動信號時輸出一第一直流電源及一第二直流電源，並在接收到該電源關閉信號時僅輸出該第二直流電源；一換流器，用以接收該第一直流電源，並依據一驅動信號將該第一直流電源轉換為一交流電壓以驅動該些燈管；一換流器控制器，用以在接收到該換流器啟動信號時輸出該驅動信號，並在接收到該換流器關閉信號或一檢測信號時停止輸出該驅動信號；多個光檢測器，用以檢測該些燈管的發光；以及一檢測控制器，耦接至該些光檢測器，用以在接收到該些光檢測器檢測到該些燈管至少其中之一的發光異常時輸出該檢測信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，更包括一供電開關，該檢測控制器通過該供電開關由該第二直流電源供電，該供電開關回應該微控制器輸出的一檢測開啟信號而導通，且回應該微控制器輸出的一檢測關閉信號而斷開。
3. 如申請專利範圍第2項所述之適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，其中該檢測開啟信號為該換流器啟動信號，該檢測關閉信號為該換流器關閉信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之適用於使用多根燈管的液晶顯示器 之電源裝置，其中在該微控制器輸出該電源啟動信號時，若該檢測控制器輸出該檢測信號，則該電源啟動信號改為該電源關閉信號。
5. 一種適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，包括：一微控制器，依據一外部命令依序輸出一電源啟動信號及一換流器啟動信號，或依序輸出一換流器關閉信號及一電源關閉信號，並在接收到一檢測信號時依序輸出該換流器關閉信號及該電源關閉信號；一電源供應器，用以將所接收之一外部交流電源進行轉換，在接收到該電源啟動信號時輸出一第一直流電源及一第二直流電源，並在接收到該電源關閉信號時僅輸出該第二直流電源；一換流器，用以接收該第一直流電源，並依據一驅動信號將該第一直流電源轉換為一交流電壓以驅動該些燈管；一換流器控制器，用以在接收到該換流器啟動信號時輸出該驅動信號，並在接收到該換流器關閉信號時停止輸出該驅動信號；多個光檢測器，用以檢測該些燈管的發光；以及一檢測控制器，耦接至該些光檢測器，用以在接收到該些光檢測器檢測到該些燈管至少其中之一的發光異常時輸出該檢測信號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，更包括一供電開關，該檢測控制器通過該供電開關由該第二直流電源供電，該供電開關回應該微控制器輸出的一檢測開啟信號而導通，且回應該微控制器輸出的一檢測關閉信號而斷開。
7. 如申請專利範圍第6項所述之適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，其中該檢測開啟信號為該換流器啟動信號，該檢測關閉信號為該換流器關閉信號。
8. 一種適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，包括：一微控制器，依據一外部命令依序輸出一電源啟動信號及一換流器啟動信號，或依序輸出一換流器關閉信號及一電源關閉信號；一電源供應器，用以將所接收之一外部交流電源進行轉換，在接收到該電源啟動信號時輸出一第一直流電源及一第二直流電源，並在接收到該電源關閉信號或一檢測信號時僅輸出該第二直流電源；一換流器，用以接收該第一直流電源，並依據一驅動信號將該第一直流電源轉換為一交流電壓以驅動該些燈管；一換流器控制器，用以在接收到該換流器啟動信號時輸出該驅動信號，並在接收到該換流器關閉信號時停止輸出該驅動信號；多個光檢測器，用以檢測該些燈管的發光；以及一檢測控制器，耦接至該些光檢測器，用以在接收到該些光檢測器檢測到該些燈管至少其中之一的發光異常時輸出該檢測信號。
9. 如申請專利範圍第8項所述之適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，更包括一供電開關，該檢測控制器通過該供電開關由該第二直流電源供電，該供電開關回應該微控制器輸出的一檢測開啟信號而導通，且回應該微控制器輸出的一檢測關閉信號而斷開。
10. 如申請專利範圍第9項所述之適用於使用多根燈管的液晶顯示器之電源裝置，其中該檢測開啟信號為該換流器啟動信號，該檢測關閉信號為該換流器關閉信號。