專利名稱：電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于操作燈的電路裝置包括用于連接到供電電壓源的輸入端，連接到所述輸入端的DC-AC轉(zhuǎn)換器，用于產(chǎn)生高頻信號(hào)，壓電變換器，有一個(gè)連接到DC-AC變換器的主側(cè)和連接到燈連接端的輔側(cè)，用于調(diào)節(jié)燈的光輸出的裝置。
本發(fā)明還涉及小型燈和液晶顯示器。
從DE-OS 2611135可知開頭段所提到的電路裝置。在已知的電路裝置中，DC-AC變換器包括一個(gè)自振蕩電路，使得在電路裝置的操作期間出現(xiàn)在壓電變換器的主側(cè)的信號(hào)基本是正弦形。通過調(diào)節(jié)出現(xiàn)在壓電變換器的主側(cè)的電壓的幅度來調(diào)節(jié)和控制燈的光輸出。例如這可以通過在DC-AC變換器和壓電變換器的主側(cè)之間連接一個(gè)晶體管和電位器，分別調(diào)節(jié)晶體管的導(dǎo)通性或電位器的阻抗來實(shí)現(xiàn)。這種控制方法的益處在于，當(dāng)將光輸出調(diào)節(jié)到一個(gè)相對(duì)的低電平時(shí)，分別在晶體管和電位器上分散大功率量。因此在調(diào)節(jié)燈時(shí)，已知電路結(jié)構(gòu)的效率相對(duì)低。
本發(fā)明的目的是提供一種電路裝置，用于在燈變暗時(shí)，也能以高效率調(diào)節(jié)燈。
因此根據(jù)本發(fā)明如開頭段提到的電路裝置，其特征在于，DC-AC變換器包括用于產(chǎn)生基本方波形信號(hào)的電路部分Ⅰ和用于調(diào)整燈的光輸出的設(shè)備包括連接到電路部分1的調(diào)節(jié)電路，用于調(diào)整基本方波形信號(hào)的占空因數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的操作過程中，在壓電變換器的主側(cè)有一個(gè)基本為方波形的電壓(或者是基本方波形信號(hào)，或者在DC-AC變換器包括一個(gè)放大器的情況下，為經(jīng)放大的基本方波形信號(hào))。只有對(duì)于頻率位于包括壓電變換器的諧振頻率的窄范圍內(nèi)的正弦波形信號(hào)，壓電變換器的電壓變化比才為高。因?yàn)?，根?jù)幅利葉分析，出現(xiàn)在壓電變換器主側(cè)的基本方波形的電壓可以被認(rèn)為是，遞增頻率的正弦形信號(hào)的有限和，壓電變換器只是有效地將位于這樣的窄范圍內(nèi)的頻率并且有不是太小幅度的正弦波形信號(hào)，轉(zhuǎn)換為位于變換器的輔助側(cè)的正弦信號(hào)，并且具有相同的頻率但是幅度卻增加了。壓電變換器的行為看上去好象只有位于窄頻率范圍內(nèi)的正弦信號(hào)出現(xiàn)在其主側(cè)。通常選擇方波形信號(hào)的頻率，使得其第一諧波項(xiàng)位于包括一個(gè)諧振頻率的窄范圍之內(nèi)。當(dāng)通過控制電路調(diào)節(jié)基本方波形信號(hào)的占空因數(shù)時(shí)，所有正弦信號(hào)的幅度一起構(gòu)成的正弦波電壓被改變。其頻率位于窄范圍內(nèi)的正弦信號(hào)的幅度也被改變，其結(jié)果是在變換器輔助側(cè)的正弦信號(hào)的幅度也改變。在這后一個(gè)幅度降低的情況下，由電路裝置操作的燈變暗。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)，在由其操作的燈變暗的時(shí)候也有相對(duì)高的效率。
在根據(jù)本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例中，電路部分Ⅰ包括一個(gè)集成電路。當(dāng)用一或多個(gè)集成電路產(chǎn)生基本為方波形的信號(hào)時(shí)，可以用相對(duì)簡(jiǎn)單和便誼的方法實(shí)現(xiàn)電路部分Ⅰ。優(yōu)選地，DC-AC變換器包括連接在電路部分Ⅰ和壓電變換器的主側(cè)之間的放大器，用于將基本方波形信號(hào)放大到和它有相同的頻率卻有較高的幅度的基本為方波形的電壓。當(dāng)使用這樣的放大器時(shí)，由電路部分Ⅰ產(chǎn)生的基本方波形的信號(hào)可以是一個(gè)低功率信號(hào)，和典型地電路部分Ⅰ包括一或多個(gè)相對(duì)便宜的集成電路，用于產(chǎn)生基本方波形的信號(hào)的情況一樣?；痉讲ㄐ蔚碾妷撼霈F(xiàn)在壓電變換器的主側(cè)。就是這樣以簡(jiǎn)單和偏誼的方法實(shí)現(xiàn)DC-AC變換器。對(duì)于以下結(jié)構(gòu)已經(jīng)獲得好的結(jié)果，其中放大器包括串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電感設(shè)備和開關(guān)設(shè)備，并且其中開關(guān)設(shè)備切換壓電變換器的主側(cè)。電感設(shè)備和壓電變換器的主側(cè)串聯(lián)。這個(gè)主側(cè)形成容抗。開關(guān)設(shè)備的控制電極連接到電路部分Ⅰ的輸出基本方波形信號(hào)的輸出端。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用這種結(jié)構(gòu)的放大器時(shí)，基本方波形信號(hào)被相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備有效地放大。另外，電感設(shè)備防止壓電變換器的主側(cè)承載相對(duì)高幅度的電流。
優(yōu)選地，電路結(jié)構(gòu)包括電路部分Ⅱ，用于根據(jù)壓電變換器的諧振頻率調(diào)整基本方波形信號(hào)的頻率。當(dāng)基本方波形信號(hào)的占空因數(shù)變化時(shí)，由燈消耗的功率量也變化。結(jié)果燈的阻抗和壓電變換器的諧振頻率也變化。方波形信號(hào)的頻率被調(diào)整，使得在控制諧振頻率變化時(shí)，在包括壓電變換器的諧振頻率的窄范圍內(nèi)的正弦波形信號(hào)位于那個(gè)范圍內(nèi)。以這種方式在控制過程中以相對(duì)高的級(jí)別維持電路裝置的有效性。在電路部分Ⅱ包括一個(gè)鎖相環(huán)路或一個(gè)幅度鎖定環(huán)時(shí)，可以用相對(duì)簡(jiǎn)單和可靠的方法實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)整。
由于壓電變換器小且扁平，根據(jù)本發(fā)明的電路設(shè)備可以用于小型燈中的鎮(zhèn)流器設(shè)備，諸如小型熒光燈，包括一個(gè)在以氣密方式密閉的罩中設(shè)置的光源，可透射可見輻射，連接到光源上的外殼并有一個(gè)燈罩，鎮(zhèn)流器設(shè)備電連接到光源上，以操作光源，并且至少部分地設(shè)置在由外殼環(huán)繞的空間。
光電轉(zhuǎn)換器小且扁平的事實(shí)使得根據(jù)本發(fā)明的電路裝置，也非常適于用在包括裝有燈的背光的液晶顯示設(shè)備的鎮(zhèn)流器中，和用于操作燈的鎮(zhèn)流設(shè)備中。
將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的實(shí)施例。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明有一個(gè)燈與之連接的電路裝置實(shí)施例的示意圖，和圖2表示根據(jù)本發(fā)明有一個(gè)燈與之連接的電路裝置的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
在圖1中，K1和K2是輸入端，用于到DC電壓源的極的連接。通過串聯(lián)結(jié)構(gòu)的歐姆電阻R1，電位器R2和電容器C1連接輸入端K1和K2。還通過串聯(lián)結(jié)構(gòu)的歐姆電阻R4，電位器R5和電容器C4，以及通過串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電感L1和開關(guān)部件S1連接輸入端K1和K2。電阻器R1和電位器R2的公共端被連接到集成電路TCL 556的輸入端1。這個(gè)集成電路TLC556包括兩個(gè)定時(shí)器。電位器R2和電容器C1的公共端被連接到集成電路TLC556的輸入端2和6。輸入端K1被連接到集成電路TLC556的輸入端4,10和14。K1端通過串聯(lián)結(jié)構(gòu)的歐姆電阻器R3和電容器C3被連接到集成電路的輸入端5，通過歐姆電阻器R3被連接到輸入端8。輸入端K2被直接連接到輸入端7以及通過電容器C2被連接到輸入端3和11。電位器R5和電容器C4的公共端被連接到集成電路的輸入端12和13。集成電路的輸出端9被連接到開關(guān)部件S1的控制電極。開關(guān)部件S1的控制電極通過歐姆電阻器R6被連接到輸入端K2。電感L1和開關(guān)部件S1的公共端被連接到壓電變換器PT的第一輸入端。第二輸入端(也作為第二輸出端)被連接到輸入端K2。燈La被連接在壓電變換器PT的第一輸出端和第二輸出端之間。用于產(chǎn)生基本方波形信號(hào)的電路部分Ⅰ由集成電路TCL556，電阻器R1,R3和R4，電位器R2和R5，以及電容器C1,C2,C3和C4組成。電阻器R6，電感L1，開關(guān)部件S1以及與壓電變換器PT的輸入端相關(guān)的電容一起形成放大器。電路部分Ⅰ和放大器一起形成DC-AC變換器。
圖1所示電路結(jié)構(gòu)的操作如下。
當(dāng)輸入端K1和K2被連接到DC電壓源的極時(shí)，集成電路TLC556產(chǎn)生出現(xiàn)在輸出端7處的基本方波形信號(hào)。出現(xiàn)在輸出端7的基本方波形信號(hào)以頻率f1使開關(guān)部件S1導(dǎo)通和不導(dǎo)通。結(jié)果是基本方波形信號(hào)被放大器放大為相同頻率的基本方波形的電壓，不過其幅度比出現(xiàn)在壓電變換器的輸入端之間的幅度要大?？梢酝ㄟ^電位器R2的電阻來調(diào)節(jié)基本方波形信號(hào)的頻率?；痉叫尾ㄐ涡盘?hào)的頻率被調(diào)節(jié)到這樣一個(gè)值，使得共同形成基本方形波形信號(hào)的正弦信號(hào)之一有一個(gè)頻率f2，非常接近壓電變換器的諧振頻率之一。頻率f2的正弦信號(hào)通過壓電變換器PT被變換為頻率f2，幅度增加了的另一個(gè)正弦信號(hào)。后一個(gè)正弦信號(hào)出現(xiàn)在壓電變換器的輸出端之間并且在燈La上。
可以通過調(diào)節(jié)電位器R5的電阻來調(diào)節(jié)基本方波形信號(hào)的占空因數(shù)。基本方波形信號(hào)的占空周期的變化引起構(gòu)成它的每一個(gè)正弦信號(hào)的幅度的改變。因此被轉(zhuǎn)換為壓電變換器PT的輸出電壓的，頻率為f2的正弦信號(hào)的幅度也被改變。結(jié)果，壓電變換器的輸出電壓的幅度也被改變，引起燈La的光輸出的增和減。
在圖2中Ⅰ是用于產(chǎn)生基本方波形信號(hào)的電路部分。A是將基本方波形信號(hào)放大為基本方波形電壓的放大器。為此目的，放大器A被連接到電路部分Ⅰ。在圖2中這個(gè)連接(以及不同電路部分之間的其它連接)用虛線表示。放大器A被連接到壓電變換器PT和放電燈La被連接到壓電變換器PT的輸出端?；痉讲ㄐ涡盘?hào)的頻率以及構(gòu)成其第一諧波項(xiàng)的正弦形信號(hào)的頻率被選擇為基本等于壓電變換器的諧振頻率之一。
Ⅱ是用于根據(jù)壓電變換器PT的諧振頻率，調(diào)整基本方波形信號(hào)的頻率的電路。電路部分Ⅱ連接到壓電變換器PT和電路部分Ⅰ。電路部分Ⅱ例如可以是一個(gè)幅度鎖定環(huán)路。在電路裝置的操作過程中，電路部分Ⅰ產(chǎn)生一個(gè)基本方波形的信號(hào)，它被放大器A放大為基本方波形的電壓。這個(gè)基本方波形電壓出現(xiàn)在壓電變換器PT的主側(cè)。為基本方波形電壓的第一諧振項(xiàng)的正弦形信號(hào)，被壓電變換器變換為其輔助側(cè)的正弦形信號(hào)。這兩個(gè)正弦形信號(hào)都有基本等于壓電變換器PT的諧振頻率的頻率。后一個(gè)正弦形信號(hào)是在操作期間出現(xiàn)在燈上的電壓。在電路部分Ⅱ包括一個(gè)幅度鎖定環(huán)的情況下，它采樣出現(xiàn)在壓電變換器輔助側(cè)的電壓幅度，并將基本方波形信號(hào)的頻率調(diào)整在一個(gè)值，對(duì)于這個(gè)值出現(xiàn)在壓電變換器的輔助側(cè)的電壓的幅度為最大。當(dāng)連接到電路裝置的燈被調(diào)節(jié)時(shí)，其阻抗從而壓電變換器的負(fù)載變化。壓電變換器的負(fù)載的變化引起諧振頻率的變化。諧振頻率的這一變化使得基本方波形電壓的頻率(第一諧波項(xiàng)的頻率)不再十分接近諧振頻率，這樣壓電變換器的電壓變換率就降低到一個(gè)相當(dāng)?shù)偷闹?，帶來電路裝置的非最優(yōu)性能。然而，由于電路部分Ⅱ自動(dòng)調(diào)整基本方波形信號(hào)的頻率，就避免了電路裝置在相對(duì)不利的條件下操作。幅度鎖定環(huán)是本領(lǐng)域已知的，并且使用專為這一目的設(shè)計(jì)的集成電路，能以有益的方式實(shí)現(xiàn)電路部分Ⅱ。
電路部分Ⅱ也可以是所謂鎖相環(huán)。在最佳值的基本方波形信號(hào)的頻率的自動(dòng)控制，在那種情況下是通過將頻率調(diào)整在一個(gè)值，對(duì)于這個(gè)值，壓電變換器的主側(cè)的電壓和電流之間的相位差最小。和幅度鎖定環(huán)一樣，鎖相環(huán)在本領(lǐng)域也是已知的，通過使用為這一目的專門設(shè)計(jì)的集成電路，能以有益的方式實(shí)現(xiàn)電路部分Ⅱ。
在圖1所示的電路結(jié)構(gòu)的實(shí)際實(shí)施例中，基本方波形信號(hào)的頻率被選擇為大約62kHz。通過電路裝置操作的燈是小型低壓水銀燈，其最低功率為2瓦。當(dāng)基本方波形信號(hào)的占空因數(shù)從0.59降低到0.32時(shí)，燈電流的幅度從0.077mA提高到4mA，使得燈的光輸出以系數(shù)28增加。
權(quán)利要求
1．操作燈的電路裝置包括用于連接到供電電壓源的輸入端，連接到所述輸入端的DC-AC轉(zhuǎn)換器，用于產(chǎn)生高頻信號(hào)，壓電變換器，有一個(gè)連接到DC-AC變換器的主側(cè)和連接到燈連接端的輔側(cè)，用于調(diào)節(jié)燈的光輸出的裝置，其特征在于，DC-AC變換器包括用于產(chǎn)生基本方波形信號(hào)的電路部分Ⅰ和用于調(diào)整燈的光輸出的設(shè)備包括連接到電路部分1的調(diào)節(jié)電路，用于調(diào)整基本方波形信號(hào)的占空因數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的電路裝置，其中電路部分Ⅰ包括一個(gè)集成電路。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的電路裝置，其中DC-AC變換器包括連接在電路部分Ⅰ和壓電變換器主側(cè)之間的放大器，用于將基本方波形信號(hào)放大為基本方波形電壓。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的電路裝置，其中放大器包括一個(gè)電感設(shè)備和開關(guān)設(shè)備的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，并且其中開關(guān)設(shè)備分接壓電變換器的主側(cè)。
5．根據(jù)前面一或多個(gè)權(quán)利要求的電路裝置，包括電路部分Ⅱ，用于根據(jù)壓電變換器的諧振頻率，調(diào)整基本為方波形的頻率。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的電路裝置，其中電路部分Ⅱ包括一個(gè)鎖相環(huán)路。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的電路裝置，其中電路部分Ⅱ包括一個(gè)幅度鎖定環(huán)。
8．小型燈包括在容器中提供的光源，該容器以氣密方式閉合并且可透過可見輻射，與光源連接的外殼并提供有一個(gè)燈罩，和光源電連接的鎮(zhèn)流設(shè)備，用于操作光源，并且至少部分地設(shè)置在由外殼所環(huán)繞的空間，其特征在于，鎮(zhèn)流設(shè)備包括如前述一或多個(gè)權(quán)利要求所述的一個(gè)電路裝置。
9．液晶顯示包括裝備有燈和用于操作燈的鎮(zhèn)流設(shè)備的背光，其特征在于，鎮(zhèn)流設(shè)備包括一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-7之一或多個(gè)的電路裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及操作燈的電路裝置包括:用于連接到供電電壓源的輸入端,連接到所述輸入端的DC－AC轉(zhuǎn)換器,用于產(chǎn)生高頻信號(hào),壓電變換器,有一個(gè)連接到DC－AC變換器的主側(cè)和連接到燈連接端的輔側(cè),用于調(diào)節(jié)燈的光輸出的裝置,其特征在于,電路部分(Ⅰ)包括用于產(chǎn)生基本方波形信號(hào)的電路部分Ⅰ和用于調(diào)整燈的光輸出的設(shè)備包括連接到電路部分1的調(diào)節(jié)電路;當(dāng)在電路裝置上分散的功率量相對(duì)低和燈變暗時(shí),由電路裝置操作的燈可在一個(gè)大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H05B41/282GK1234959SQ98801018
公開日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1998年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月22日
發(fā)明者A·希爾格斯 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司