專利名稱：燈管驅(qū)動(dòng)方法及電路及其使用的基本電路區(qū)塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用以控制燈管電流的電子電路，特別是涉及提供至一組(group)燈管的電流，且應(yīng)用于背光源(back-lighting source)上。
背景技術(shù)：
一個(gè)顯示面板(panel)，如一穿透式或半穿透半反射式液晶顯示面板，需要一個(gè)用來照明的背光源。對一大型顯示面板而言，通常使用多根燈管以達(dá)到照明的目的。目前已知的背光源技術(shù)是使用一根或多根燈管，而一個(gè)具有換流器的背光驅(qū)動(dòng)電路可用來驅(qū)動(dòng)單獨(dú)一根燈管。如圖1所示，其換流器被用來轉(zhuǎn)換一直流電源VDC至一交流電源VS，以驅(qū)動(dòng)單獨(dú)一根燈管。在此背光驅(qū)動(dòng)電路中的一個(gè)主要變壓器及一電容器連同多個(gè)開關(guān)，被作為一直流轉(zhuǎn)交流的換流器。當(dāng)背光源具有兩根或更多根燈管時(shí)，為了降低成本，減少換流器的使用，通常用一電流平衡電路來取代。圖2是一已知的多重?zé)艄鼙彻怛?qū)動(dòng)電路技術(shù)范例。如圖所示，一個(gè)設(shè)置于其換流器與一雙燈管光源之間的電流平衡電路被用來控制到每根燈管的電流。如圖2所示，該電流平衡電路是由一電感器(inductor)與多個(gè)電容器所組成，用來平衡至雙燈管光源的兩條路徑的電流。
圖3與圖4是其它常見的電流平衡電路示意圖。如圖所示，被動(dòng)組件如電容、電感與變壓器的電子特性被用來平衡至一多重光源多條電流路徑上的電流。
在這類的電流平衡電路中，如果一電流路徑的電流高于其它電流路徑的電流時(shí)，可以藉由通過其電容器傳送不同的電流來取得平衡。這類的電流平衡電路的最大缺點(diǎn)在于，只能用來提供至兩根燈管的兩條電流路徑。因此，在一個(gè)具有N對燈管的光源中，就需要N個(gè)電流平衡電路與大量的換流器。
所以，需要提供一種用較少的電流平衡電路與換流器來驅(qū)動(dòng)N對燈管的方法與裝置。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明利用一個(gè)或多個(gè)耦接至一換流器的變壓器來驅(qū)動(dòng)多根燈管。每一變壓器具有彼此磁性耦合的一第一線圈與一第二線圈。每個(gè)第一與第二線圈具有一輸入端與一輸出端，并且第一線圈的輸入端連接至第二線圈的輸入端，以接收一輸入電流，而其第一與第二線圈的輸出端用來提供兩個(gè)不同電流路徑的輸出電流。此外，每個(gè)第一與第二線圈的輸入及輸出端間，還具有一電容器，如此構(gòu)成該變壓器的驅(qū)動(dòng)電路的基本電路區(qū)塊。每個(gè)基本電路區(qū)塊具有一輸入?yún)^(qū)塊以接收一輸入電流，以及兩個(gè)輸出區(qū)塊以提供兩個(gè)不同電流路徑的輸出電流。上述兩個(gè)輸出區(qū)塊可被連接至兩根燈管或兩個(gè)其它基本電流區(qū)塊。
所以，在一用以驅(qū)動(dòng)兩根燈管的一層(one-level)驅(qū)動(dòng)電路中需要一個(gè)基本電路區(qū)塊，并且其輸入?yún)^(qū)塊連接至其換流器，以接收一輸入電流；而其兩個(gè)輸出區(qū)塊則分別地連接至一根燈管。若在一具有四根燈管的光源中，就需要一具有三個(gè)基本電路區(qū)塊的二層驅(qū)動(dòng)電路。在其第一層，一基本電路區(qū)塊用來接收一個(gè)來自其換流器的輸入電流，以提供流過兩個(gè)輸出區(qū)塊的兩個(gè)輸出電流。而在其第二層，兩個(gè)基本電路區(qū)塊被用來驅(qū)動(dòng)其燈管。每個(gè)上述兩層基本電路區(qū)塊皆接收一來自其第一層基本電路區(qū)塊的兩個(gè)輸出區(qū)塊的相異一個(gè)的輸入電流。
同理，一個(gè)具有七個(gè)基本電路區(qū)塊的三層驅(qū)動(dòng)電路可用來驅(qū)動(dòng)八根燈管一個(gè)區(qū)塊在第一層、兩個(gè)區(qū)塊在第二層以及四個(gè)區(qū)塊在第三層。


圖1為一示意圖顯示一已知驅(qū)動(dòng)器，用以驅(qū)動(dòng)一具有單獨(dú)一根燈管的光源。
圖2為一示意圖顯示一已知驅(qū)動(dòng)器，用以驅(qū)動(dòng)一具有兩根燈管的光源。
圖3為一電路圖顯示一已知電流平衡電路，其具有兩個(gè)電感器與一電容器。
圖4為一電路圖顯示一已知電流平衡電路，其具有一變壓器以及跨接于其變壓器兩輸出端的一電容器。
圖5顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一電流平衡電路基本電路區(qū)塊。
圖6a顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基本電路區(qū)塊的等效電路圖。
圖6b顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基本電路區(qū)塊，而其中變壓器為一理想變壓器的等效電路圖。
圖7為一示意圖顯示一電流平衡電路的電流分割原理。
圖8為一示意圖顯示依據(jù)本發(fā)明的一兩層電流平衡電路，用以驅(qū)動(dòng)四根燈管。
圖9為一示意圖顯示依據(jù)本發(fā)明的一三層電流平衡電路，用以驅(qū)動(dòng)八根燈管。
圖10為一示意圖顯示依據(jù)本發(fā)明的另一種驅(qū)動(dòng)電路，用以驅(qū)動(dòng)八根燈管。
圖11為一示意圖顯示依據(jù)本發(fā)明的一四層電流平衡電路，用以驅(qū)動(dòng)十六根燈管。
圖12為一示意圖顯示依據(jù)本發(fā)明的一驅(qū)動(dòng)電路，用以驅(qū)動(dòng)十二根燈管。
附圖符號(hào)說明VDC～直流電源；VS～交流電源；IL1～第一電流路徑電流；IL2～第二電流路徑電流；I～輸入電流；C～電容器；ZC～并接電容阻抗；ZLm～電感阻抗；Zth～整體并聯(lián)阻抗；IL11、IL12、IL21、IL22～電流路徑電流；ZL1、ZL2、ZL11、ZL12、ZL21、ZL22～等效阻抗。
具體實(shí)施例方式
圖5顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電流平衡電路的一個(gè)基本電路區(qū)塊。此基本電路區(qū)塊可視為一個(gè)基本型電流平衡電路或一個(gè)單層電流平衡電路。此電路利用變壓器中兩線圈間的磁性耦合特性以等化(equalize)第一電流路徑的電流IL1與第二電流路徑的電流IL2。小而兩電容器C并聯(lián)接于變壓器上，使得每個(gè)電容器連接在每個(gè)線圈的兩端點(diǎn)間。其電流平衡原理，可藉由圖6a與圖6b所示的等效電路來加以解釋。
若令并聯(lián)電容阻抗與電感阻抗為ZC=1jωC,]]>ZL＝j(luò)ωLm則其整體并聯(lián)阻抗為Zth＝ZL1＝ZL2
Zth=ZC//ZLm=ZC·ZLmZC+ZLm=(Lm/C)(1/jωC)+(jωLm)]]>假設(shè)|Zth|趨近無限大，則可以得到(1/jωC)+(jωLm)＝0ω2LmC＝1⇒ω=1LmC]]>故當(dāng)ω=1LmC]]>時(shí)，可得|Zth|→∞根據(jù)圖6b，可以得到IL1＝I×ZL2/(ZL1+ZL2)IL2＝I×ZL1/(ZL1+ZL2)又因?yàn)閆L1＝ZL2可以得到IL1＝IL2在一理想變壓器中，其阻抗損失為0，變壓器可視為理想變壓器，故無能量損失，所以流經(jīng)變壓器輸入與輸出兩端的電流沒有能量損失，可視為相同。
如圖5所示，變壓器的兩個(gè)感應(yīng)線圈的輸入端電連接在一起，以接收來自其換流器上的輸入電流。而其輸出端連接至個(gè)別的電流路徑。其中第一電流路徑的電流IL1等于其第二電流路徑的電流IL2。假設(shè)其輸入電流為I，則IL1＝IL2＝I/2。
一個(gè)可以提供兩個(gè)不同路徑的電流的基本型電流平衡電路可擴(kuò)展成一個(gè)多層(multi-level)的電流平衡電路。如圖7所示，電流IL1可藉由另一變壓器分割成兩個(gè)相等的電流IL11以及IL12。同樣地，電流IL2可藉由一第三變壓器分割成兩個(gè)相等的電流IL21以及IL22。因此，可以得到以下等式IL11＝IL12＝IL1/2＝I/4IL21＝IL22＝IL2/2＝I/4所以可得到一個(gè)具有四路平衡電流路徑的電流平衡電路以驅(qū)動(dòng)四根燈管，如圖8所示。圖8顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)兩層型電流平衡電路。
同樣的原理可應(yīng)用于n層型電流平衡電路，其中n可以是三或者更大，只要換流器可以提供其電流平衡電路所需的總電流即可。圖9表示一個(gè)用以驅(qū)動(dòng)八根燈管的三層型電流平衡電路。而圖10表示一個(gè)用以驅(qū)動(dòng)八根燈管的兩層型電流平衡電路。圖11則表示一個(gè)用以驅(qū)動(dòng)16根燈管的四層型電流平衡電路。
圖5、8、9、11與12中顯示，當(dāng)一個(gè)換流器用來驅(qū)動(dòng)2m對燈管時(shí)，則需要2m+1-1個(gè)變壓器來平衡所有電流路徑的電流。也可藉由使用更多的換流器以減少變壓器的使用量。例如，可以利用兩個(gè)可推動(dòng)2m-1對燈管的換流器來驅(qū)動(dòng)2m對燈管。上例中，所需使用的變壓器數(shù)為2×(2m-1)個(gè)。當(dāng)m＝2時(shí)，可以用兩個(gè)換流器與六個(gè)變壓器來驅(qū)動(dòng)四對燈管，如圖10所示。當(dāng)有十二根燈管時(shí)，可以把這些燈管分成八根一組(m＝2)以及四根一組(m＝1)。如圖12所示，可以用兩個(gè)換流器與十個(gè)變壓器來驅(qū)動(dòng)十二根燈管。
綜合上述，本發(fā)明提供一種方法，用以在一平衡電流的方法中驅(qū)動(dòng)一具有多根燈管的光源，以改善其光源亮度的均勻性(uniformity)。已知的是，當(dāng)用電容器來減少電流路徑上的不平衡狀態(tài)時(shí)，一個(gè)變壓器只能接到兩根燈管。因此，要驅(qū)動(dòng)N對燈管，就需要使用N個(gè)換流器與N個(gè)變壓器。而本發(fā)明可以藉由使用多個(gè)變壓器，以減少換流器的使用數(shù)。依據(jù)本發(fā)明，可以利用K個(gè)換流器來驅(qū)動(dòng)一具有N對燈管的光源，其中K＜N且N＞1。特別當(dāng)N＝2m且m為一整數(shù)時(shí)，可以只用一個(gè)換流器即可。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前途下可做若干的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種燈管驅(qū)動(dòng)方法，用以驅(qū)動(dòng)N對燈管，其連接至一驅(qū)動(dòng)電路以接收其中的電流，每對燈管具有一第一燈管與一第二燈管，上述驅(qū)動(dòng)電路包括M個(gè)變壓器，每一變壓器具有彼此磁性耦合的一第一線圈與一第二線圈，每一線圈具有一輸入端與一輸出端，上述M個(gè)變壓器中的N個(gè)變壓器，分別功能性地連接至對應(yīng)的上述N對燈管，該方法包括以下步驟對每一上述M個(gè)變壓器，功能性地連接上述第一線圈的輸入端至上述第二線圈的輸入端，來接收一輸入電流，并且提供流過上述第一線圈輸出端的一第一輸出電流與提供流過上述第二線圈輸出端的一第二輸出電流，其中上述第一線圈輸出端與上述第二線圈輸出端有效地彼此獨(dú)立，以避免其間的電流交換，以及對每一上述N個(gè)變壓器，功能性地連接上述第一線圈輸出端至上述對應(yīng)燈管對的上述第一燈管，以提供上述第一輸出電流至上述第一燈管；并且功能性地連接上述第二線圈輸出端至上述對應(yīng)燈管對的上述第二燈管，以提供上述第二輸出電流至上述第二燈管，其中N與M是正整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的燈管驅(qū)動(dòng)方法，其中N＝M＝1。
3.如權(quán)利要求1所述的燈管驅(qū)動(dòng)方法，其中N＝2，并且上述N個(gè)變壓器包括一第一變壓器與一第二變壓器，上述M個(gè)變壓器還包括一第三變壓器，還包括以下步驟功能性連接上述第三變壓器的第一線圈輸出端至上述第一變壓器輸入端，以及功能性連接上述第三變壓器的第二線圈輸出端至上述第二變壓器輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的燈管驅(qū)動(dòng)方法，其中N＝4，并且上述N個(gè)變壓器包括一第一對與一第二對，上述M個(gè)變壓器包括一第一變壓器、一第二變壓器與一第三變壓器，還包括以下步驟對上述第一變壓器，功能性地連接上述第一線圈輸出端至上述第一對的變壓器的一個(gè)的輸入端與上述第二線圈輸出端至上述第一對的另一變壓器的輸入端；對上述第二變壓器，功能性地連接上述第一線圈輸出端至上述第二對的變壓器的一個(gè)的輸入端與上述第二線圈輸出端至上述第二對的另一變壓器的輸入端；以及對上述第三變壓器，功能性地連接上述第一線圈輸出端至上述第一變壓器輸入端與上述第二線圈的上述輸出端至上述第二變壓器的輸入端。
5.如權(quán)利要求1所述的燈管驅(qū)動(dòng)方法，其中N＝2m且M＝2m+1-1。
6.一種燈管驅(qū)動(dòng)電路，用以提供電流至一具有至少N對燈管的光源，每對燈管具有一第一燈管與一第二燈管，上述燈管驅(qū)動(dòng)電路包括至少一驅(qū)動(dòng)器(driver)；以及至少M(fèi)個(gè)變壓器，每一變壓器具有彼此磁性耦合的一第一線圈與一第二線圈，每一線圈具有一輸入端與一輸出端，上述第一線圈的輸入端功能性地連接至上述第二線圈的輸入端，以接收一輸入電流，并且提供流過上述第一線圈輸出端的一第一輸出電流與提供流過上述第二線圈輸出端的一第二輸出電流，且上述第一線圈的輸出端有效地獨(dú)立于上述第二線圈的輸出端，以避免其間的電流交換；其中上述M個(gè)變壓器中的N個(gè)變壓器，分別功能性地連接至對應(yīng)的上述N對燈管，上述第一線圈的輸出端功能性地連接至上述第一燈管，以提供上述第一電流至上述第一燈管；并且上述第二線圈的輸出端功能性地連接至上述第二燈管，以提供上述第二電流至上述第二燈管，其中N與M是正整數(shù)且上述變壓器的至少一個(gè)的輸入端電連接至上述的至少一驅(qū)動(dòng)器。
7.如權(quán)利要求6所述的燈管驅(qū)動(dòng)電路，其中M＝N＝1。
8.如權(quán)利要求6所述的燈管驅(qū)動(dòng)電路，其中N＝2且上述N個(gè)變壓器包括一第一變壓器與一第二變壓器，上述M個(gè)變壓器還包括一第三變壓器，且其中上述第三變壓器的第一線圈的輸出端功能性地連接至上述第一變壓器的輸入端，且上述第三變壓器的第二線圈的輸出端功能性地連接至上述第二變壓器的輸入端。
9.如權(quán)利要求6所述的燈管驅(qū)動(dòng)電路，其中N＝4且上述N個(gè)變壓器包括一第一對與一第二對，上述M個(gè)變壓器包括一第一變壓器、一第二變壓器與一第三變壓器，且其中上述第一變壓器的第一線圈的輸出端，功能性地連接至上述第一對的變壓器的一個(gè)的輸入端；上述第一變壓器的第二線圈的輸出端，功能性地連接至上述第一對的變壓器的另一個(gè)的輸入端；上述第二變壓器的第一線圈的輸出端，功能性地連接至上述第二對的變壓器的一個(gè)的輸入端；上述第二變壓器的第二線圈的輸出端，功能性地連接至上述第二對的變壓器的另一個(gè)的輸入端；上述第三變壓器的第一線圈的輸出端，功能性地連接至上述第一變壓器的輸入端；以及上述第三變壓器的第二線圈的輸出端，功能性地連接至上述第二變壓器的輸入端。
10.一種基本電路區(qū)塊，具有一輸入?yún)^(qū)塊、一第一輸出區(qū)塊以及一分開的第二輸出區(qū)塊，用于一燈管驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路提供電流至一光源，且該光源具有多根燈管，而該基本電路區(qū)塊包括一變壓器，其具有彼此磁性耦合的一第一線圈與一第二線圈，每一上述第一與第二線圈具有一輸入端與一輸出端；一第一電容器，其被連接在上述第一線圈的輸入端與輸出端間，上述第一線圈的輸出端形成上述第一輸出區(qū)塊；以及一第二電容器，其被連接在上述第二線圈的輸入端與輸出端間，上述第二線圈的輸出端形成上述第二輸出區(qū)塊，其中上述第一線圈的輸入端與上述第二線圈的輸入端彼此相連接以形成上述輸入?yún)^(qū)塊，用以接收一輸入電流，以便提供流過上述第一輸出區(qū)塊的一第一輸出電流與提供流過上述第二輸出區(qū)塊的一第二輸出電流。
11.如權(quán)利要求10所述的基本電路區(qū)塊，其中上述第一輸出區(qū)塊連接至上述多根燈管的一個(gè)，且上述第二輸出區(qū)塊連接至上述多根燈管的另一個(gè)，用以提供上述第一與第二輸出電流至上述連接的燈管中。
12.如權(quán)利要求10所述的基本電路區(qū)塊，其中上述第一輸出區(qū)塊連接至其它基本電路區(qū)塊的第一個(gè)的輸入?yún)^(qū)塊，并且上述第二輸出區(qū)塊連接至其它基本電路區(qū)塊的第二個(gè)的輸入?yún)^(qū)塊，用以提供上述第一與第二輸出電流至上述連接的基本電路區(qū)塊。
全文摘要
本發(fā)明利用一個(gè)或多個(gè)耦接至一換流器(inverterdriver)的變壓器(transformers)來驅(qū)動(dòng)多根燈管(lamps)。每一變壓器具有磁性耦合的一第一線圈(coil)與一第二線圈。每一第一線圈與第二線圈具有一輸入端與一輸出端，并且第一線圈的輸入端功能性連接至第二線圈的輸入端，以接收一輸入電流。每一第一線圈與第二線圈具有一連接于其輸入端與輸出端的電容器，并且第一與第二線圈的輸出端用來提供兩個(gè)分別的電流路徑的輸出電流。因此，一變壓器的輸出端可分別地連接至兩燈管或兩此類變壓器的輸入端。
文檔編號(hào)H05B37/00GK1774154SQ20051012022
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者魏慶德, 葉怡君, 孫嘉宏, 李月寶 申請人:友達(dá)光電股份有限公司