專利名稱：用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈點亮設(shè)備，具體涉及用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為平板顯示設(shè)備的液晶顯示(LCD)設(shè)備可以有各種用途。由于LCD設(shè)備中的液晶本身不發(fā)射光，分別地需要點亮裝置以實現(xiàn)良好的顯示。從背后點亮液晶面板的背照光裝置是一種類型的點亮裝置。背照光裝置主要使用冷陰極燈作為放電燈和合并包含倒相器的放電燈點亮設(shè)備以驅(qū)動冷陰極燈。
最近以來，LCD設(shè)備變得越來越大，例如，用于大屏幕電視，因此，在背照光裝置中使用多個放電燈以實現(xiàn)LCD設(shè)備有足夠的屏幕亮度。在這種背照光裝置中，若亮度隨不同的放電燈而變化，則LCD設(shè)備的顯示屏產(chǎn)生不均勻性，從而大大降低顯示質(zhì)量。所以，不但要求每個放電燈有高發(fā)光率，而且還要求所有放電燈有均勻的亮度。此外，強烈要求降低放電燈點亮設(shè)備的成本，因為它可以降低LCD設(shè)備的價格。
通過均衡流過各個放電燈的燈電流，可以防止各個放電燈的亮度變化?？梢岳眠@樣的方法均衡燈電流，與放電燈數(shù)目相同的變壓器分別接受各自控制IC的控制。然而，這種方法需要大量的元件，從而使成本提高，最終導致放電燈點亮設(shè)備的成本上升。
通過提供平衡線圈，也可以均衡燈電流，但是，這種方法要求多個放電燈有大量的平衡線圈，且必須分別設(shè)計有不同特性的各個平衡線圈，因為流過平衡線圈的電流值是各不相同的，它取決于平衡線圈所在的位置。因此，元件數(shù)目的增大使放電燈點亮設(shè)備的成本上升。
還提出利用另一個方法制造的放電燈點亮設(shè)備(例如，參照Japanese Patent Application Laid-Open No.H11-260580)。在該放電燈點亮設(shè)備中，電感值是受可變電感元件的控制，而不是受平衡線圈的控制，為的是控制各個燈電流和減小放電燈亮度的變化以實現(xiàn)顯示屏幕的均勻亮度。
圖5是上述Japanese Patent Application Laid-Open No.H11-260580公開的一種放電燈點亮設(shè)備電路圖，其中配置兩個放電燈。
參照圖5，作為開關(guān)元件的場效應(yīng)晶體管(FET)102和103串聯(lián)連接在直流電源101的正電極與負電極之間，而FET102源極與FET103漏極的連接部分經(jīng)串聯(lián)共振電路120A和串聯(lián)共振電路120B連接到直流電源101的負電極，其中串聯(lián)共振電路120A包含電容器122a和構(gòu)成可變電感元件的正交變換器121A繞組121a，而串聯(lián)共振電路120B包含電容器122a和構(gòu)成可變電感元件的正交變換器121B繞組121a。
正交變換器121A繞組121a與電容器122a的連接部分經(jīng)包含電容器110a，放電燈111a，和控制電路123A的電流檢測電阻器123a的串聯(lián)電路連接到直流電源101的負電極，而控制電路123A的輸出信號饋送到正交變換器121A的控制繞組121b。
控制電路123A提供控制電流到正交變換器121A的控制繞組121b，并安排成這樣，放電燈111a與電流檢測電阻器123a的連接部分經(jīng)整流二極管123b連接到運算放大電路123c的倒相輸入端，整流二極管123b與運算放大電路123c倒相輸入端的連接部分經(jīng)平滑電容器123d連接到直流電源101的負電極，運算放大電路123c的非倒相端經(jīng)參照電壓為Vref的電池123e連接到直流電源101的負電極，其中參照電壓Vref用于確定放電燈111a的電流參照值，和運算放大電路123c的輸出端經(jīng)正交變換器121A的控制繞組121b連接到直流電源101的負電極。
控制電路123A的功能是控制放電燈111a的電流。具體地說，控制電路123A是這樣工作的，當放電燈111a的電流要增大時，正交變換器121A控制繞組121b的控制電流就增大，為的是減小正交變換器121A繞組121a的電感值，從而增大串聯(lián)共振電路120A的共振頻率f0，因此，它減小串聯(lián)共振電路120A在驅(qū)動頻率下的阻抗，最終導致電容器122a兩端產(chǎn)生的增大電壓，而當放電燈111a的電流要減小時，正交變換器121A控制繞組121b的控制電流就減小，為的是增大正交變換器121A繞組121a的電感值，從而減小串聯(lián)共振電路120A的共振頻率f0，因此，它增大串聯(lián)共振電路120A在驅(qū)動頻率下的阻抗，最終導致電容器122a兩端產(chǎn)生的減小電壓。
提供另一種包含正交變換器121B的電路，它與包含正交變換器121A的上述電路有相同的結(jié)構(gòu)和相同的功能。
在圖5所示的放電燈點亮設(shè)備中，流過放電燈111a和111b的電流被控制在預(yù)定值上，而從控制電路104提供控制信號到FET102和103的開關(guān)頻率設(shè)定在沒有開關(guān)頻率控制的固定值上，因此，在控制電路104上沒有復雜的頻率控制條件下，可以實現(xiàn)放電燈111a與111b之間的均勻亮度。
需要約1500V至2500V的高電壓接通冷陰極燈，并必須加600V至1300V的電壓以保持陰極燈點亮。因此，在該放電燈點亮設(shè)備中需要提供這種高電壓的電源。由于圖5所示的放電燈點亮設(shè)備中沒有提供升壓電路，所以，直流電源101輸出高電壓是為了合適地接通放電燈111a和111b。
此外，由于接通放電燈111a和111b的FET102和103，和控制FET102和103的控制電路104連接到輸出高電壓的直流電源101，F(xiàn)ET102和103和控制電路104必須由昂貴的耐高電壓材料構(gòu)成，從而使元件的成本上升，最終導致放電燈點亮設(shè)備的成本上升。
此外，在圖5所示的放電燈點亮設(shè)備中，電容器110a和110b是用于穩(wěn)定放電燈111a與111b燈電流的電流控制電容器(所謂的“穩(wěn)流電容器”)，這兩個電容器分別串聯(lián)連接到放電燈111a和111b，并在電容器110a和110b上加高電壓。因此，電容器110a和110b必須由耐高電壓的材料構(gòu)成，且由于提供的電流控制電容器數(shù)目必須與被驅(qū)動的放電燈數(shù)目相同，它無疑使放電燈點亮設(shè)備的成本上升。此外，如上所述，由于在電容器110a和110b上加高電壓，還存在元件安全性的問題。
此外，在圖5所示的放電燈點亮設(shè)備中，由于燈電流僅僅受可變電感元件的控制，必須確?？勺冸姼性凶銐虻淖兓秶?，為的是合適地控制燈電流。因此，必須增大可變電感元件的尺寸，為的是提高它的最大電感值。然而，若這種放電燈點亮設(shè)備合并在薄型電視機的背照光裝置中，則迫使該設(shè)備中的元件只有有限的印刷電路板高度，從而使印刷電路板上安裝的可變電感元件尺寸增大是很困難的。
此外，由于阻抗是隨電感的增大而增大，在提高可變電感元件的最大電感值時，還需要增大經(jīng)可變電感元件提供給放電燈的電壓。因此，輸出高電壓的直流電源101負荷就增大，也增大構(gòu)成FET102和103的元件和點亮放電燈111a與111b的控制電路104的負荷。所以，這些元件必須由昂貴的耐高電壓材料構(gòu)成，從而使元件的成本上升，最終使放電燈點亮設(shè)備的成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題，因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備，其中均衡流過多個放電燈的電流，為的是在不增大元件數(shù)目的條件下利用耐高電壓材料減小放電燈亮度的變化，從而降低生產(chǎn)成本，且其中在不增大可變電感尺寸的條件下大范圍和精確地控制燈電流。
為了實現(xiàn)上述的目的，按照本發(fā)明的第一方面，一種用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備，其中多個放電燈包含一個參照放電燈和至少一個可控放電燈，該設(shè)備包括直流電源；輸出信號的控制電路；限定初級和次級的升壓變壓器；和連接到直流電源的開關(guān)元件，并適合于根據(jù)控制電路的信號驅(qū)動升壓變壓器的初級，為的是點亮連接到升壓變壓器次級的多個放電燈。該放電燈點亮設(shè)備還包括升壓變壓器次級一端與參照放電燈一端之間的第一可變電感元件；連接到參照放電燈另一端的第一燈電流檢測單元；連接到第一可變電感元件的第一燈電流控制電路；由升壓變壓器漏電感，第一可變電感元件電感，和第一可變電感元件與參照放電燈之間電容器電容構(gòu)成的第一串聯(lián)共振電路；升壓變壓器次級一端與可控放電燈一端之間的至少一個第二可變電感元件；連接到可控放電燈另一端的至少一個第二燈電流檢測單元；連接到第二可變電感元件的至少一個第二燈電流控制電路；和由升壓變壓器漏電感，第二可變電感元件電感，和第二可變電感元件與可控放電燈之間電容器構(gòu)成的至少一個第二串聯(lián)共振電路。在上述放電燈點亮設(shè)備中，連接到參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號和連接到可控放電燈的第二燈電流檢測單元輸出信號連接到可控放電燈的第二燈電流控制電路，而可控放電燈的第二燈電流控制電路輸出信號連接到可控放電燈的第二可變電感元件，為的是改變可控放電燈的第二可變電感元件電感，從而控制可控放電燈的燈電流。
由于參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號作為參照信號，用于產(chǎn)生可控放電燈的第二燈電流控制電路輸出信號，就不再需要產(chǎn)生這種參照信號的電路，從而減小元件的數(shù)目。此外，由于可控放電燈的燈電流是在參照放電燈燈電流的基礎(chǔ)上自動確定的，只要設(shè)定參照放電燈的電流值，可以均衡流過多個放電燈的燈電流，從而簡化設(shè)計工作。
在本發(fā)明的第一方面，參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號還可以連接到控制電路，因此，根據(jù)參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號，控制電路控制開關(guān)元件的接通/斷開運行。若開關(guān)元件的接通/斷開運行與可變電感元件的阻抗調(diào)整進行組合，則可以大范圍控制和精確地均衡流過多個放電燈的燈電流。
在本發(fā)明的第一方面，參照放電燈的第一燈電流控制電路可以是恒流電路，而用于參照放電燈并連接到恒流電路的第一可變電感元件電感可以保持在約Lmin+ΔL/2，其中Lmin是參照放電燈的第一可變電感元件電感最小值，和ΔL是參照放電燈的第一可變電感元件變化寬度。由于可控放電燈的可變電感元件電感也控制到約Lmin+ΔL/2，可以有效地利用可控的電感范圍，從而使可變電感元件的變化寬度減至最小，它導致可變電感元件的尺寸減小。因此，我們并不需要處理大阻抗可變電感元件所需的耐高電壓元件，從而降低元件的成本以及減小安裝面積和高度。
在本發(fā)明的第一方面，可控放電燈的第二燈電流控制電路可以包含運算放大器和晶體管，可控放電燈的第二燈電流檢測單元輸出信號和參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號可以輸入到運算放大器，運算放大器的輸出連接到晶體管的基極，而晶體管的集電極可以連接到可控放電燈的第二可變電感元件，從而可變化地控制可控放電燈的第二可變電感元件電感。
在本發(fā)明的第一方面，第一可變電感元件和第二可變電感元件中的每個電感元件可以構(gòu)成變壓器，而緩沖電路可以連接到變壓器控制繞組的兩端。因此，可以避免反電動勢產(chǎn)生時出現(xiàn)的高尖峰電壓。
在本發(fā)明的第一方面，放電燈點亮設(shè)備可以合并在液晶顯示設(shè)備的背照光裝置中。這能使背照光裝置和液晶顯示設(shè)備分享上述的優(yōu)點。
按照本發(fā)明的第二方面，一種用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備，其中多個放電燈包含一個參照放電燈和至少一個可控放電燈，該設(shè)備包括直流電源；輸出信號的控制電路；限定初級和次級的升壓變壓器；連接到直流電源的開關(guān)元件，并適合于根據(jù)控制電路的信號驅(qū)動升壓變壓器的初級，為的是點亮連接到升壓變壓器次級的多個放電燈。該放電燈點亮設(shè)備還包括升壓變壓器次級一端與參照放電燈一端之間的電感元件；連接到參照放電燈另一端的第一燈電流檢測單元；由升壓變壓器漏電感，電感元件電感，和電容元件電容與雜散電容構(gòu)成的第一串聯(lián)共振電路，雜散電容是在電感元件與參照放電燈之間；升壓變壓器次級一端與可控放電燈一端之間的至少一個可變電感元件；連接到可控放電燈另一端的至少一個第二燈電流檢測單元；連接到可變電感元件的至少一個燈電流控制電路；和由升壓變壓器漏電感，可變電感元件電感，和電容元件電容與雜散電容構(gòu)成的至少一個第二串聯(lián)共振電路，雜散電容是在可變電感元件與可控放電燈之間。在上述放電燈點亮設(shè)備中，連接到參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號和連接到可控放電燈的第二燈電流檢測單元輸出信號連接到可控放電燈的燈電流控制電路，和可控放電燈的燈電流控制電路輸出信號連接到可控放電燈的可變電感元件，為的是改變可控放電燈的可變電感元件電感，從而控制可控放電燈的燈電流。這種結(jié)構(gòu)減小元件的數(shù)目，因此，可以降低成本。
按照本發(fā)明的第三方面，一種用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備，其中多個放電燈包含一個參照放電燈和至少一個可控放電燈，該設(shè)備包括直流電源；輸出信號的控制電路；限定初級和次級的升壓變壓器；連接到直流電源的開關(guān)元件，并適合于根據(jù)控制電路的信號驅(qū)動升壓變壓器的初級，為的是點亮連接到升壓變壓器次級的多個放電燈。該放電燈點亮設(shè)備還包括升壓變壓器次級一端的電容元件；電容元件與參照放電燈一端之間的第一可變電感元件；連接到參照放電燈另一端的第一燈電流檢測單元；連接到第一可變電感元件的第一燈電流控制電路；由升壓變壓器漏電感和電容元件構(gòu)成的第一串聯(lián)共振電路；電容元件與可控放電燈一端之間至少一個第二可變電感元件；連接到可控放電燈另一端的至少一個第二燈電流檢測單元；連接到第二可變電感元件的至少一個第二燈電流控制電路；和由升壓變壓器漏電感和電容元件電容構(gòu)成的至少一個第二串聯(lián)共振電路。在上述放電燈點亮設(shè)備中，連接到參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號和連接到可控放電燈的第二燈電流檢測單元輸出信號連接到可控放電燈的第二燈電流控制電路，和可控放電燈的第二燈電流控制電路輸出信號連接到控放電燈的第二可變電感元件，為的是改變可控放電燈的第二可變電感元件電感，從而控制可控放電燈的燈電流。這種結(jié)構(gòu)減小元件的數(shù)目，因此，可以降低成本。


圖1是按照本發(fā)明第一個實施例用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備電路圖；圖2是按照本發(fā)明第二個實施例用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備電路圖；
圖3是按照本發(fā)明第三個實施例用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備電路圖；圖4是按照本發(fā)明第四個實施例用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備電路圖；和圖5是用于點亮多個放電燈的常規(guī)放電燈點亮設(shè)備電路圖。
具體實施例方式
以下參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
參照圖1，按照本發(fā)明第一個實施例的放電燈點亮設(shè)備10適合于點亮多個(本實施例中兩個)放電燈5a和5b，例如，冷陰極管。在放電燈點亮設(shè)備10中，包含晶體管Q1和Q2作為開關(guān)元件的串聯(lián)電路和包含晶體管Q3和Q4作為開關(guān)元件的串聯(lián)電路并聯(lián)連接到直流電源1的兩個電極，和晶體管Q1與Q2的連接部分連接到升壓變壓器3初級繞組Np的一端，而晶體管Q1與Q2的連接部分連接到升壓變壓器3初級繞組Np的另一端，從而形成稱之為“全橋式連接”。
控制電路2控制放電燈點亮設(shè)備10，包括設(shè)定驅(qū)動頻率的振蕩電路，用于驅(qū)動升壓變壓器3的初級，并輸出柵極驅(qū)動信號d1，d2，d3和d4，用于在預(yù)定時間接通和斷開晶體管Q1，Q2，Q3和Q4，從而產(chǎn)生交流電壓。設(shè)定驅(qū)動頻率高于升壓變壓器3次級形成的串聯(lián)共振電路(以下描述)的共振頻率，而放電燈5a的燈電流檢測單元6a(以下描述)輸出信號連接到控制電路2。
在本實施例中，由晶體管Q1至Q4構(gòu)成的“全橋式連接”建立在上述的升壓變壓器3初級，但本發(fā)明不限于這種全橋式結(jié)構(gòu)，而可以是半橋式連接的結(jié)構(gòu)。然而，全橋式連接比半橋式連接有更高效率的開關(guān)運行，因此，全橋式連接是優(yōu)選的。
升壓變壓器3有連接在其次級的放電燈5a和5b。升壓變壓器3次級繞組Ns的一端經(jīng)作為可變電感元件的變壓器4A和4B各自繞組11a和12a連接到放電燈5a和5b的一端，而次級繞組Ns的另一端接地。在本實施例中，放電燈5a是參照燈，放電燈5b是可控燈，并基于作為參照燈的放電燈5a燈電流，可控地確定作為可控燈的放電燈5b燈電流。
以下分別描述包含放電燈5a和5b的次級點亮電路15和16及其運行。如上所述，串聯(lián)共振電路形成在升壓變壓器3的次級。一個串聯(lián)共振電路是由升壓變壓器3的漏電感Le，變壓器4A繞組11a的電感LAv，和變壓器4A與放電燈5a之間設(shè)置的電容器C1和Cp電容構(gòu)成，而另一個串聯(lián)共振電路是由升壓變壓器3的漏電感Le，變壓器4B繞組12a的電感LBv，和變壓器4B與放電燈5b之間設(shè)置的電容器C1和Cp電容構(gòu)成。此處，電容器C1連接在該電路中，并適合于調(diào)整共振頻率，而電容器Cp是雜散電容。
上述的燈電流檢測單元6a連接到放電燈5a的另一端。燈電流檢測單元6a包含燈電流檢測電阻器Ra和整流二極管Da，流過放電燈5a的燈電流是由燈電流檢測電阻器Ra轉(zhuǎn)變成電壓，該電壓被整流二極管Da整流，整流二極管Da連接到放電燈5a與燈電流檢測電阻器Ra的連接部分，并輸出成上述燈電流檢測單元6a的輸出信號(即，輸出電壓)9，為的是饋送到控制電路2和運算放大器8的非倒相輸入端，它們構(gòu)成放電燈5b的燈電流控制電路7b。
燈電流控制電路7a連接到變壓器4A的控制繞組11b。在本實施例中，燈電流控制電路7a是包含晶體管Q5和Q6，齊納二極管ZD，和電阻器R3和R4的恒流電路，這些元件的電路常數(shù)是由流過控制繞組11b的恒定電流設(shè)定，因此，變壓器4A控制繞組11a的電感LAv保持在以下所描述的預(yù)定值上。包含電容器C4與電阻器R5串聯(lián)連接的緩沖電路連接到控制繞組11b的兩端，為了避免反電動勢產(chǎn)生時出現(xiàn)的高尖峰電壓。
燈電流檢測單元6b連接到放電燈5b的另一端。燈電流檢測單元6b包含燈電流檢測電阻器Rb和整流二極管Db，流過放電燈5b的燈電流是由燈電流檢測電阻器Rb轉(zhuǎn)變成電壓，該電壓被整流二極管Db整流，整流二極管Db連接到放電燈5b與燈電流檢測電阻器Rb的連接部分，并輸出到燈電流控制電路7b的運算放大器8倒相輸入端。
燈電流控制電路7b連接到變壓器4B的控制繞組12b。在本實施例中，燈電流檢測單元6a的輸出信號(輸出電壓)9作為參照電壓輸入到燈電流控制電路7b的運算放大器8非倒相端，我們比較燈電流檢測單元6b的輸出電壓與參照電壓，并把得到的輸出加到晶體管Q7的基極。晶體管Q7的集電極連接到變壓器4B的控制繞組12b，而繞組12a的電感值是受晶體管Q7集電極電流的控制，使它根據(jù)運算放大器8的輸出電壓增大和減小，即，它是受流過控制繞組12b的電流起伏所控制。包含電容器C4與電阻器R5串聯(lián)連接的緩沖電路連接到控制繞組12b的兩端，為了避免反電動勢產(chǎn)生時出現(xiàn)的高尖峰電壓。
在本實施例中，變壓器4A和4B是有相同性能特征的可變電感元件。變壓器4A和4B是按照這樣的方式運行，當流過控制繞組11b和12b的電流增大時，使繞組11a和12a的電感LAv和LBv減小，而可變化范圍表示為Lmin＜Lv＜Lmin+ΔL，其中ΔL是變化寬度，和Lmin是最小電感值，它是根據(jù)所需預(yù)定阻抗確定的，允許變壓器4A和4B滿足電流抑制元件并行點亮連接到升壓變壓器3的多個放電燈5a和5b的功能，其中若放電燈5a和5b是長度約為500mm的冷陰極管，則要求Lmin的值約為130mH。在本實施例中，燈電流控制電路7a是恒流電路，它連接到與放電燈5a連接的變壓器4A控制繞組11b，而繞組11a的電感LAv是由流過控制繞組11b的恒定電流保持在約Lmin+ΔL(即，接近可變化范圍的平均值)。在這種結(jié)構(gòu)的放電燈點亮設(shè)備10中，基于作為參照燈的放電燈5a燈電流，實現(xiàn)燈電流控制。
現(xiàn)在解釋放電燈點亮設(shè)備10的運行。在這個解釋中，首先解釋燈電流控制電路7b和變壓器4B在保持放電燈5b的燈電流為預(yù)定值時的基本運行。
在燈電流控制電路7b中，若放電燈5b的燈電流下降到預(yù)定值以下，因此，燈電流檢測單元6b的輸出電壓就減小，則使運算放大器8兩個輸入端之間的電勢差Vd增大。所以，運算放大器8的輸出電壓增大，晶體管Q7的基極電流增大，和晶體管Q7的集電極電流增大，即，流過變壓器4B控制繞組12b的電流就增大。這使變壓器4B控制繞組12b的電感LBv減小，而共振電路的共振頻率f0[f0＝1/2π√(Le+LBv)×(C1+Cp)...公式(1)]就增大，該共振電路包含在升壓變壓器3次級形成的變壓器4B。由于設(shè)定升壓變壓器3初級的驅(qū)動頻率高于共振電路的共振頻率f0，共振頻率f0就接近于升壓變壓器3初級的驅(qū)動頻率，它導致共振電路的阻抗在驅(qū)動頻率下減小，從而增大流過放電燈5b的燈電流。
另一方面，若放電燈5b的燈電流上升到預(yù)定值之上，因此，燈電流檢測單元6b的輸出電壓就增大，則使運算放大器8兩個輸入端之間電勢差Vd減小。所以，運算放大器8的輸出電壓減小，晶體管Q7的基極電流減小，和晶體管Q7的集電極電流減小，即，流過變壓器4B控制繞組12b的電流就減小。這使變壓器4B控制繞組12b的電感LBv增大，而共振電路的共振頻率f0就減小，該共振電路包含在升壓變壓器3次級形成的變壓器4B，從而遠離升壓變壓器3初級的驅(qū)動頻率，設(shè)定驅(qū)動頻率高于共振電路的共振頻率f0。因此，共振電路的阻抗在驅(qū)動頻率下增大，從而減小流過放電燈5b的燈電流。
一般地說，上述放電燈5b的燈電流預(yù)定值是根據(jù)輸入到運算放大器8的參照電壓所確定，該預(yù)定值是由燈電流控制電路7b和變壓器4B保持。在按照本實施例的放電燈點亮設(shè)備10中，放電燈5a的燈電流檢測單元6a輸出信號(輸出電壓)9起參照電壓的作用，因此，上述預(yù)定值確定為放電燈5a的燈電流。具體地說，在本實施例中，流過放電燈5a的燈電流數(shù)值設(shè)定在放電燈5b的燈電流預(yù)定值上，這是通過合適地選取燈電流檢測單元6a中燈電流檢測電阻器Ra，燈電流檢測單元6b中燈電流檢測電阻器Rb，和燈電流控制電路7b中元件的電路常數(shù)實現(xiàn)的。
在以上解釋燈電流控制電路7b和變壓器4B的運行時，詞句“放電燈5b的燈電流下降到預(yù)定值以下/上升到預(yù)定值之上”不僅意味著放電燈5b的燈電流減小/增大，還意味著放電燈5a的燈電流增大/減小和參照電壓上升/下降。在這種情況下，放電燈5b的燈電流是受上述燈電流控制電路7b和變壓器4B運行的正確控制，為了對應(yīng)于放電燈5a燈電流的增大/減小值。因此，在按照本發(fā)明的放電燈點亮設(shè)備10中，控制放電燈5b的燈電流數(shù)值，使它與作為參照燈的放電燈5a燈電流總是保持一致。
用于匹配放電燈5a和5b燈電流的燈電流控制是通過可變地控制變壓器4B繞組12a的電感LBv實現(xiàn)的，為了使該電感值的范圍是在變壓器4A繞組11a的電感LAv附近，其中由于變壓器4A繞組11a的電感LAv設(shè)定和保持在約Lmin+ΔL/2，且由于變壓器4A和4B是有相同性能特征的可變電感元件，變壓器4B繞組12a的電感LBv也是可變地受到控制，為了使它的電感值保持在變化范圍(Lmin+ΔL/2)的平均值附近。
此外，在放電燈點亮設(shè)備10中，放電燈5a的燈電流檢測單元6a輸出信號(輸出電壓)9連接到控制電路2，而控制電路2基于輸出信號9控制晶體管Q1，Q2，Q3和Q4的接通/斷開運行，從而控制放電燈5a和5b的燈電流。雖然本發(fā)明不限于任何具體模式的燈電流控制，但是最好借助于脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制，使控制電路2產(chǎn)生晶體管Q1至Q4的柵極驅(qū)動信號d1至d4，其中從燈電流檢測單元6反饋的輸出電壓9作為參照電壓，用于確定柵極驅(qū)動信號d1至d4的脈沖寬度，并根據(jù)輸出信號(電壓)9改變晶體管Q1至Q4的工作時間，調(diào)整提供給升壓變壓器3初級繞組Np的電功率，從而控制所有放電燈的燈電流保持在預(yù)定值上，其中包括作為參照燈的放電燈5a。
當作為參照燈的放電燈5a燈電流由控制電路2調(diào)整到新的數(shù)值上時，控制電路2完成上述開關(guān)元件的驅(qū)動控制，即使放電燈5a的燈電流與另一個放電燈5b的燈電流之間有變化，通過上述燈電流控制電路7b和變壓器4B的運行，自動調(diào)整放電燈5b的燈電流到放電燈5a的燈電流上。
在本實施例中，放電燈點亮設(shè)備10的運行與圖5所示常規(guī)放電燈點亮設(shè)備10的運行類似，其中通過改變可變電感元件的電感值，可以控制流過放電燈的燈電流。然而，圖5所示的常規(guī)放電燈點亮設(shè)備需要配置用于限制電流的電容器110a和110b，這兩個電容器分別串聯(lián)連接到放電燈111a和111b，為的是穩(wěn)定放電燈111a和111b的燈電流。此外，串聯(lián)共振電路120A的共振頻率f0表示成f0＝1/2π√Lv×C1...公式(2)，其中Lv是正交變換器121A的電感，和C1是電容器122a的電容，而控制燈電流所需的電感僅僅是由正交變換器121A的電感Lv進行調(diào)整。
另一方面，由于按照本實施例的圖1所示放電燈點亮設(shè)備10確定有升壓變壓器3的電路，在升壓變壓器3次級形成的共振電路包含升壓變壓器3的漏電感Le，和共振頻率f0表示成f0＝1/2p√(Le+Lv)×(C1+Cp)...公式(3)，其中Lv是圖1所示的LAv或LBv。因此，控制燈電流所需的電感是由升壓變壓器3的漏電感Le以及可變電感元件的電感Lv進行調(diào)整，所以，可以減小可變電感元件的尺寸。此外，由于升壓變壓器3的漏電感Le和可變電感元件的電感Lv具有限制電流的電容器功能，不再需要用于限制電流的電容器。
作為舉例，圖1所示的放電燈點亮設(shè)備10描述成點亮兩個放電燈，即，作為參照燈的放電燈5a和作為可控燈的放電燈5b，但是，只有當多于三個次級點亮電路并聯(lián)連接到升壓變壓器3的次級時，其中每個點亮電路包含放電燈，它可適用于點亮多于兩個放電燈。
參照圖2，按照本發(fā)明第二個實施例的放電燈點亮設(shè)備20是用于點亮三個放電燈5a，5b和5c。在放電燈點亮設(shè)備20中，作為另一個可控燈的放電燈5c連接到次級點亮電路17，次級點亮電路17與包含圖1所示放電燈5b的次級點亮電路16完全相同，它與次級點亮電路15和16并聯(lián)連接到升壓變壓器3的次級。放電燈點亮設(shè)備20的運行方式與圖1的放電燈點亮設(shè)備10相同，并控制作為可控燈的放電燈5b和5c燈電流，使它們與作為參照燈的放電燈5a燈電流匹配。
現(xiàn)在參照圖3，按照本發(fā)明第三個實施例的放電燈點亮設(shè)備30采用電感器(普通電感器)13作為次級點亮電路15中的電感元件，次級點亮電路15包含作為參照燈的放電燈5a，它代替變壓器4A和連接到控制繞組11b的燈電流控制電路7a(參照圖1和2)。這種電路可以減小元件的數(shù)目，從而可以降低成本。在這一點上，電感器13的電感Lf設(shè)定為Lmin+ΔL/2，為的是控制變壓器4B繞組12a的電感LBv接近變化范圍的平均值(Lmin+ΔL/2)，且由于電感器13通常有不同于可變電感元件的磁特性，這就要求仔細的設(shè)計工作。圖1所示放電燈點亮設(shè)備10與圖3所示放電燈點亮設(shè)備30之間的選擇取決于性能，成本等因素。
再參照圖4，在按照本發(fā)明第四個實施例的放電燈點亮設(shè)備40中，在升壓變壓器次級直接配置用于調(diào)整共振頻率的僅僅一個電容器C1，而不是分別在每個次級點亮電路15和16中配置電容器。這種電路減小元件的數(shù)目，從而可以降低成本。在這種電路中，作為可變電感元件的變壓器4A和4B的電感LAv和LBv所允許的變化寬度可以完全補償每個雜散電容Cp的變化。圖1所示放電燈點亮設(shè)備10與圖4所示放電燈點亮設(shè)備40之間的選擇取決于性能，成本等因素。
在以上描述的按照本發(fā)明放電燈點亮設(shè)備中，控制作為可控燈的放電燈燈電流，使它與作為參照燈的放電燈燈電流完全匹配，但也可以分別地控制所有放電燈的燈電流與預(yù)定的各個不同值匹配，這是考慮到影響放電燈亮度的諸多因素確定的，例如，背照光裝置的溫度分布，其中設(shè)置放電燈點亮設(shè)備。通過分別調(diào)整燈電流檢測單元中燈電流檢測電阻器的數(shù)值，可以實現(xiàn)這個目的。
在不偏離本發(fā)明精神或重要特性的條件下，本發(fā)明可以具有其他的具體形式。以上描述的實施例僅僅是說明性的，而不是限制性的。所以，本發(fā)明的范圍是受所附權(quán)利要求書的限制，而不是受以上描述的限制。在權(quán)利要求書意義及其相當內(nèi)容范圍內(nèi)的所有變化都應(yīng)當包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備，該多個放電燈包含一個參照放電燈和至少一個可控放電燈，該設(shè)備包括直流電源；輸出信號的控制電路；限定初級和次級的升壓變壓器；連接到直流電源的開關(guān)元件，基于控制電路的信號，開關(guān)元件驅(qū)動升壓變壓器的初級，為的是點亮連接到升壓變壓器次級的多個放電燈；升壓變壓器次級一端與參照放電燈一端之間的第一可變電感元件；連接到參照放電燈另一端的第一燈電流檢測單元；連接到第一可變電感元件的第一燈電流控制電路；由升壓變壓器漏電感，第一可變電感元件的電感，和電容元件與雜散電容的復合電容構(gòu)成的第一串聯(lián)共振電路，雜散電容是在第一可變電感元件與參照放電燈之間；在升壓變壓器次級一端與可控放電燈一端之間的至少一個第二可變電感元件；連接到可控放電燈另一端的至少一個第二燈電流檢測單元；連接到第二可變電感元件的至少一個第二燈電流控制電路；和由升壓變壓器漏電感，第二可變電感元件的電感，和電容元件與雜散電容的復合電容構(gòu)成的至少一個第二串聯(lián)共振電路，雜散電容是在第二可變電感元件與可控放電燈之間，其中連接到參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號和連接到可控放電燈的第二燈電流檢測單元輸出信號連接到可控放電燈的第二燈電流控制電路，和其中可控放電燈的第二燈電流控制電路輸出信號連接到可控放電燈的第二可變電感元件，為的是改變可控放電燈的第二可變電感元件的電感，從而控制可控放電燈的燈電流。
2.按照權(quán)利要求1的放電燈點亮設(shè)備，其中參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號還連接到控電路，因此，根據(jù)參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號，控制電路控制開關(guān)元件的接通/斷開運行。
3.按照權(quán)利要求1的放電燈點亮設(shè)備，其中參照放電燈的第一燈電流控制電路是恒流電路，而用于參照放電燈并連接到恒流電路的第一可變電感元件電感保持在約Lmin+ΔL/2，其中Lmin是參照放電燈的第一可變電感元件電感最小值，和ΔL是參照放電燈的第一可變電感元件的變化寬度。
4.按照權(quán)利要求1的放電燈點亮設(shè)備，其中可控放電燈的第二燈電流控制電路包括運算放大器和晶體管，可控放電燈的第二燈電流檢測單元輸出信號和參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號輸入到運算放大器，運算放大器的輸出連接到晶體管的基極，而晶體管的集電極連接到可控放電燈的第二可變電感元件，從而可變化地控制可控放電燈的第二可變電感元件電感。
5.按照權(quán)利要求1的放電燈點亮設(shè)備，其中第一可變電感元件和第二可變電感元件中的每個電感元件構(gòu)成變壓器，而緩沖電路連接到變壓器控制繞組的兩端。
6.按照權(quán)利要求1的放電燈點亮設(shè)備，其中放電燈點亮設(shè)備合并在液晶顯示設(shè)備的后照光裝置中。
7.一種用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備，該多個放電燈包含一個參照放電燈和至少一個可控放電燈，該設(shè)備包括直流電源；輸出信號的控制電路；限定初級和次級的升壓變壓器；連接到直流電源的開關(guān)元件，基于控制電路的信號，開關(guān)元件驅(qū)動升壓變壓器的初級，為的是點亮連接到升壓變壓器次級的多個放電燈；在升壓變壓器次級一端與參照放電燈一端之間的電感元件；連接到參照放電燈另一端的第一燈電流檢測單元；由升壓變壓器漏電感，電感元件的電感，和電容元件與雜散電容的復合電容構(gòu)成的第一串聯(lián)共振電路，雜散電容是在可變電感元件與參照放電燈之間；在升壓變壓器次級一端與可控放電燈一端之間的至少一個可變電感元件；連接到參照放電燈另一端的至少一個第二燈電流檢測單元；連接到可變電感元件的至少一個燈電流控制電路；和由升壓變壓器漏電感，可變電感元件的電感，和電容元件與雜散電容的電容構(gòu)成的至少一個第二串聯(lián)共振電路，雜散電容是在可變電感元件與可控放電燈之間，其中連接到參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號和連接到可控放電燈的第二燈電流檢測單元輸出信號連接到可控放電燈的燈電流控制電路，和其中可控放電燈的燈電流控制電路輸出信號連接到可控放電燈的可變電感元件，為的是改變可控放電燈的可變電感元件電感，從而控制可控放電燈的燈電流。
8.一種用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備，該多個放電燈包含一個參照放電燈和至少一個可控放電燈，該設(shè)備包括直流電源；輸出信號的控制電路；限定初級和次級的升壓變壓器；連接到直流電源的開關(guān)元件，基于控制電路的信號，開關(guān)元件驅(qū)動升壓變壓器的初級，為的是點亮連接到升壓變壓器次級的多個放電燈；升壓變壓器次級一端的電感元件；電容元件與參照放電燈一端之間的第一可變電感元件；連接到參照放電燈另一端的第一燈電流檢測單元；連接到第一可變電感元件的第一燈電流控制電路；由升壓變壓器漏電感和電容元件的電容構(gòu)成的第一串聯(lián)共振電路；在電容元件與可控放電燈一端之間的至少一個第二可變電感元件；連接到可控放電燈另一端的至少一個第二電流檢測單元；連接到第二可變電感元件的至少一個第二燈電流控制電路；和由升壓變壓器漏電感和電容元件電容構(gòu)成的至少一個第二串聯(lián)共振電路；其中連接到參照放電燈的第一燈電流檢測單元輸出信號和連接到可控放電燈的第二電流檢測單元輸出信號連接到可控放電燈的第二燈電流控制電路，和其中可控放電燈的第二燈電流檢測單元輸出信號連接到可控放電燈的第二可變電感元件，為的是改變可控放電燈的第二可變電感元件電感，從而控制可控放電燈的燈電流。
全文摘要
提供一種用于點亮多個放電燈的放電燈點亮設(shè)備，其中多個放電燈包含一個參照燈和至少一個可控燈。第一可變電感元件和燈電流檢測單元連接到參照燈，第二可變電感元件和燈電流檢測單元連接到可控燈，而燈電流控制電路連接到第一可變電感元件和第二可變電感元件中的每個電感元件。第二燈電流檢測單元的輸出信號和第一燈電流檢測單元的參照輸出信號連接到可控燈的燈電流控制電路，從而控制可控燈的燈電流。參照輸出信號還連接到控制電路，而參照燈和可控燈的燈電流還接受開關(guān)元件接通/斷開運行的控制。
文檔編號G02F1/13GK1735305SQ20051009103
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者新免浩, 松島光男, 西堀康平 申請人:美蓓亞株式會社