背光單元與其使用的變壓器的製作方法

2023-09-20 14:07:30

專利名稱：背光單元與其使用的變壓器的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種背光單元，且特別是有關於一種不需外部電路就能量 測負載狀態的背光單元以及其使用的變壓器。
背景技術：
冷陰極安光燈管屬於一種低壓水銀放電燈，當冷陰極螢光燈管兩端直接加 入電源後，管內水銀電子與氣體原子會相互衝擊產生紫外線，再經由紫外線碰 到管壁螢光體轉換為可視光。由於冷陰極燈管不使用燈絲，故無燈絲燒斷或摔 斷問題，因此有非常可靠的使用壽命。冷陰極螢光燈管在穩定工作時，所需要的電源頻率範圍大約在30Kz~80KHz、不含直流成份的弦波，燈管的穩定工作電壓幾近乎常數，而燈 管的亮度是由通過燈管的管電流所決定，啟動燈管時則需要比平常穩定工作時 高約2~2.5倍的電壓，冷陰極螢光燈管的啟動電壓以及工作電壓則是由燈管的 尺寸所決定， 一般14吋、15吋液晶顯示器所使用的冷陰極螢光燈管的啟動電 壓大約在1400Vrms左右，燈管工作在最大額定電流7mA時的工作電壓大約 在650Vrms左右。由於冷陰極螢光燈管具有負電阻的特性，當工作一段時間後，其電阻值會 慢慢降低，導致電流會愈來愈大。因此，若是沒有良好的回授監測機制，就可 能導致冷陰極安光燈管的亮度隨時間而不穩定。圖1為現有的背光單元的電路圖。請參照圖1，在現有的背光單元100中， 包括了脈寬調變(PWM)單元102,是用來產生脈寬調變信號以驅動冷陰極螢光 燈管104。 PWM單元的輸出，會從變壓器106的一次側108輸入。接著，變 壓器106的二次側110會感應一次側108的輸入而產生驅動信號Id來驅動冷 陰極螢光燈管104。而為了使冷陰極螢光燈管104能夠穩定的工作，在變壓器106的二次側 110端，配置了外部電路112、 114和116來量測冷陰極螢光燈管104的工作電壓和工作電流，以當作調整PWM單元輸出脈寬調變信號的工作周期的依據。以下就每一外部電路的結構和功能作揖介紹1. 外部電路112包括了電容C1和C2, 二者彼此串聯，並且橫跨在變壓器 106的二次側110的兩個輸出端110a和110b之間，以當作分壓電路。藉此， 使用者就能從電容C1和C2的接點，來量測出一電壓回授信號Vf。而藉由此 電壓回授信號Vf,就能得知冷陰極螢光燈管104是否點亮，並作為過電壓保護 的依據。2. 外部電路114包括了電阻R1，其用來將二次側110的輸出端110b接地。 藉此，使用者就能依據流過電阻R1的電流la，而偵測出冷陰極螢光燈管104 是否短路或是開路。當冷陰極縈光燈管104在正常工作時，電流la應該具有 穩定的電流值。3. 外部電路116包括電阻R2，是用來將冷陰極螢光燈管104的一端接地。 藉此，使用者也可以依據流過電阻R2的電流lb,而偵測出冷陰極螢光燈管104 是否短路或是開路。當冷陰極螢光燈管104在正常工作時，電流lb應該具有 穩定的電流值。雖然現有的背光單元能夠有效地維持冷陰極螢光燈管穩定地工作，然而上 述的外部電路卻增加了硬體的成本。例如電容C1,為了要因應冷陰極螢光燈 管的啟動電壓在1KV以上，因此就需要較大的電容值，導致整體的硬體成本上升。發明內容因此，本發明提供一種變壓器，能夠適用於背光單元，並且能夠提供冷 陰極螢光燈管在工作時的各種工作特性參數。另外，本發明也提供一種背光單元，能夠不需要外部電路，就能量測到 冷陰極螢光燈管的工作電壓和電流。本發明所提供的變壓器，其具有——次側和一二次側。特別的是，二次 側會具有一第一端、 一量測端和一第二端。其中，量測端與第一端之間具有 一第一電感值。另外，第二端與第一端之間則具有一第二電感值。本發明所提供的一種背光單元，包括光源和變壓器。其中，變壓器具有 ——次側和一二次側，而一次側是用來接收一脈寬調變信號。較特別的是， 二次側具有一第一端、 一量測端和一第二端。其中，第一端接地，而量測端與第一端之間具有一第一電感值，並且第二端與第一端之間具有一第二電感 值。另外，從量測端可以量測到一量測電壓，其用來代表光源的其中一個工 作特性參數，而從第二端則輸出一驅動信號，以驅動光源發光。本發明所提供的一種背光單元，包括多個光源和一變壓器。變壓器具有 ——次側和多個二次側，其中一次側是用來接收一脈寬調變信號，而每一二 次側則分別對應電性連接其中一光源。特別的是，每一二次側都具有一第一 端、 一量測端和一第二端。其中，第一端接地，而量測端與第一端之間具有 一第一電感值，並且第二端與第一端之間則具有一第二電感值。另外，上述 的可以從量測端量測到一量測電壓，其代表光源的一工作特性參數，而第二 端則輸出一驅動信號，以驅動對應的光源發光。本發明提供另一種變壓器，同樣具有——次側和一二次側。特別的是， 變壓器的二次側具有一第一端、 一第二端和多個量測端，而每一量測端以及 第二端與第 一端之間所具有的電感值皆不相同。本發明提供另一種背光單元，包括一光源和一變壓器。變壓器具有一一 次側和一二次側，而一次側是用來接收一脈寬調變信號。較特別的是，二次 側具有一第一端、 一第二端和多個量測端。其中，第一端接地，而每一量測 端以及第二端與第一端之間所具有的電感值皆不相同。另外，從每一量測端 可以量測出不同量測電壓，其用來代表光源不同的工作特性參數，而從第二 端則可以輸出一驅動信號，以驅動光源發光。本發明提供另一種背光單元，包括多個光源和一變壓器。變壓器具有一 一次側和多個二次側，其中一次側接收一脈寬調變信號，而每一二次側則分 別對應電性連接其中一光源。較特別的是，每一二次側都具有一第一端、一 第二端和多個量測端。其中，第一端接地，而每一量測端以及第二端與第一 端之間所具有的電感值皆不相同。另外，從每一二次側的每一量測端都可以 量測出不同的量測電壓，其分別代表對應的光源不同的工作特性參數，而從 每一二次側的第二端則輸出一驅動信號，以驅動對應的光源發光。由以上可知，由於本發明所提供的變壓器具有一至數個不等的量測端， 可以量測出不同的量測電壓。因此，使用者藉由這些量測電壓，就可以在不 配置其他外部電路的情況下，而得知光源的各種工作特性參數。


為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並 配合附圖作詳細說明，其中附圖為 圖1為現有的背光單元的電路圖。圖2為依照本發明第一實施例的一種背光單元的電路圖。 圖3為依照本發明第二實施例的一種背光單元的電路圖。 圖4為依照本發明第三實施例的一種背光單元的電路圖。 圖5為依照本發明第四實施例的一種背光單元的電路圖。 主要元件符號說明如下 100、 200、 300、 400、 500:背光單元 102:脈寬調變(PWM)單元 104、 222、 332、 334、 336、 432、 532 106、 210、 310、 410、 510:變壓器 108、 212、 312、 412、 512: —次側 110、 214、 314、 316、 318、 414、 514 112、 114、 116:外部電路 Al:第一端 A2:第二端 Cl、 C2:電容 I a 、 I b 電流 I、 Id:驅動信號 Ll、 L2:電感值 Ml、 M2、 M3…、Mn:量觀寸端 Rl、 R2:電阻 Vf:回授信號Vfb、 Vfb-1、 Vfb-2…、Vfb-n、 Vfb-11 ~ Vfb—ln:量測電壓 Vp:脈寬調變信號 Vout: llT出電壓、5 34 、 536:冷陰極螢光燈管、516、 518: 二次側具體實施方式
以下提供幾個較佳的實施例來說明本發明的技術特徵。本發明可以適用 於使用冷陰極螢光燈管當作光源的背光單元，而以下的敘述中，也都將以冷陰極螢光燈管為例敘述。然在此領域具有通常知識者應當知道，不同的光源 也都為本發明所涵蓋，而以下並不會重複提及這點。另外，以下敘述中的脈寬調變信號，可以由一脈寬調變單元所產生，以 下將不會特別加以提及。第一實施例圖2為依照本發明第一實施例的一種背光單元的電路圖。請參照圖2， 在本發明所提供的背光單元200中，包括了一變壓器210,其依據一脈寬調 變信號Vp來驅動冷陰極螢光燈管222發光。變壓器210具有一次側212和二次側214。其中， 一次側212是接收脈 寬調變信號Vp。較特別的是，二次側214具有第一端Al、第二端A2和量 測端M1。在本實施例中，第一端A1接地，而第一端Al與量測端Ml之間 具有電感值L1，而第一端Al到第二端A2之間則具有電感值L2。在本實施 例中，第二端A2電性連接至冷陰極螢光燈管222，因此變壓器210可以依據 脈寬調變信號Vp，而從第二端A2輸出驅動信號I來驅動冷陰極螢光燈管 222。另外，/人量測端Ml可以量測出一量測電壓Vfb。由於量測端與第一端Al和第二端A2共用磁路，其關係可以表示為A = L-I (1)其中入為磁鏈，與電壓關係為V-d^t L:為變壓器210 二次側的電感值依據第(l)式可得知，V與I為線性關係。因此，.在背光單元200運作下， 變壓器210二次側的輸出電壓Vout和量測電壓Vfb之間的關係式分別為Vout = H(L2.I) (2) dtdt "由以上兩式可4尋:Vfb尋4(L1.1) (3) dt dtVout: Vfb = L2: Ll區 L1、， + W Vfb = —VoutL2由第(4)式可知，使用者可以藉由量測電壓Vfb，而得知變壓器的輸出端 (第二端)A2是否達到冷陰極縈光燈管222所需的電壓或電流，進而判定背光 單元200是否正常運作。第二實施例圖3為依照本發明第二實施例的一種背光單元的電路圖。請參照圖3， 在本實施例所提供的背光單元300中，具有多根冷陰極螢光燈管，例如332、 334和336。因此，背光單元300中所使用的變壓器310,則具有一次側312 和多個二次側314、 316... 、 318。其中，變壓器310的一次側312接收脈寬調變信號Vp,而每一二次側 314、 316... 、 318則分別對應電性連接其中一冷陰極螢光燈管。藉此，變壓 器310就可以依據脈寬調變信號Vp來分別驅動冷陰極螢光燈管332-336。而 在本實施例中，每一二次側314、 316…、318的結構都與第一實施例中的二 次側214結構相同，在此領域具有通常知識者應當可以自行類推，在此不再 贅述。由於每一二次側314、 316…、318的結構都與第一實施例中的二次側電 路214相同，因此使用者就可以藉由圖3中的量測電壓Vfb-l、Vfb-2…、Vfb-n，來得知每一冷陰極螢光燈管的工作特性參數，像是工作電壓或是工作電流等。第三實施例在某些時候，使用者需同時量測冷陰極螢光燈管多種不同的工作特性參 數。因此，本發明在第三實施例中，提供了另一種背光單元。圖4為依照本發明第三實施例的一種背光單元的電路圖。請參照圖4， 在背光單元400中，同樣包括了 一變壓器410,而變壓器410也具有一次側 412和二次側414。其中， 一次側412用來接收脈寬調變信號Vp,而特別的 是，變壓器410的二次側414,具有一第一端Al、 一第二端A2以及多個量測 端Ml、 M2、 M3…、Mn。在本實施例中，第一端A1接地，而第二端A2則電性連接至冷陰極螢光 燈管432 。另外，/人每一量測端M1、 M2、 M3…、Mn都可以量測到不同的量測 電壓Vfb-l、 Vfb-2、 Vfb-3…、Vfb-n。其中，第一端Al到每一量測端Ml、 M2、 M3…、Mn，以及第 一端Al到第二端A2之間，都會具有不同的電感值。 藉此，使用者就能藉由不同的量測電壓Vfb-1、 Vfb-2、 Vfb-3…、Vfb-n，而 同時得知冷陰極螢光燈管432不同的工作特性參數，而詳細的原理可以自行 參照第 一 實施例中的敘述。第四實施例圖5為依照本發明第四實施例的一種背光單元的電路圖。請參照圖5， 背光單元500與第二實施例中的背光單元300類似，都具有多個冷陰極安光燈管5 32 、 5 34…、5 36。另外背光單元5 00同樣具有變壓器51 0 ，其具有—— 次側512和多個二次側514、 516…、518。其中， 一次側512是用來接收脈 寬調變信號Vp，而每一二次側514、 516…、518都分別對應電性連接其中一 冷陰極螢光燈管5 32 、 534…、5 36。背光單元5 00與背光單元300的不同處，在於在背光單元500中，每一 二次側514、 516…、518的結構，都與第三實施例中的二次側414結構相同。 因此，使用者可以依據每一二次側所量測到的量測電壓，而得知對應的冷陰 極螢光燈管的工作特性參數。例如，使用者可以依據二次側514所產生的量 測電壓Vfb-11、 Vfb-12、 Vfb-13…、Vfb-ln，而得知冷陰極螢光燈管5 32像 是工作電壓以及工作電流等的工作特性參數。綜上所述，由於要在二次側形成量測端，僅需在二次側繞線時多進行一 次手續，並且在技術層面上是不難達到的技術。因此，本發明不需花費昂貴 的硬體成本，就能夠量測到光源的各項工作特性參數。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 本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可作出各種等效修改和 替換，因此本發明的保護範圍當以所附的權利要求書所界定的為準。
權利要求
1. 一種變壓器，適用於一背光單元，具有一一次側和一二次側，其特徵在於，所述變壓器的二次側具有一第一端；一量測端，與所述第一端之間具有一第一電感值；以及一第二端，與所述第一端之間具有一第二電感值。
2. —種背光單元，其特徵在於包括 一光源；以及一變壓器，具有——次側和一二次側，其中所述一次側接收一脈寬調變信 號，而所述二次側具有一第一端、 一量測端和一第二端，其中所述第一端接地， 且所述量測端與所述第一端之間具有一第一電感值，而所述第二端則與所述第 一端之間具有一第二電感值，其中，所述量測端所量測的一量測電壓，是用以代表所述光源的一工作特 性參數，而所述第二端輸出一驅動信號，是用以驅動所述光源發光。
3. 如權利要求2所述的背光單元，其特徵在於還具有一脈寬調變單元，用 以產生所述脈寬調變信號。
4. 如權利要求2所述的背光單元，其特徵在於，所述光源為一冷陰極螢光 燈管。
5. 如權利要求4所述的背光單元，其特徵在於，所述冷陰極螢光燈管的一 端電性連接所述二次側的第二端，另 一端則接地。
6. 如權利要求2所述的背光單元，其特徵在於，所述工作特性參數為所述 光源的工作電壓和工作電流二者其中之一。
7. —種背光單元，其特徵在於包括 多個光源；以及一變壓器，具有——次側和多個二次側，其中所述一次側接收一脈寬調變 信號，而每一所述二次側則分別電性連接所述光源其中之一，且每一所述二次 側都具有一第一端、 一量測端和一第二端，其中所述第一端接地，所述量測端 與所述第一端之間具有一第一電感值，而所述第二端與所述第一端之間則具有 一第二電感值，其中，每一所述量測端所量測到的一量測電壓，是用以代表對應的光源的 一工作特性參數，而每一所述第二端輸出的一驅動信號，是用以驅動對應的光 源發光。
8. 如權利要求7所述的背光單元，其特徵在於還具有一脈寬調變單元，用以產生所述脈寬調變信號。
9. 如權利要求7所述的背光單元，其特徵在於，所述光源為冷陰極螢光燈管。
10. 如權利要求9所述的背光單元，其特徵在於，每一所述冷陰極營光燈 管的 一端電性連4矣對應的所述二次側的第二端，而另 一端則接地。
11. 如權利要求7所述的背光單元，其特徵在於，每一所述光源的工作特 性參數，為每一所述光源的工作電壓和工作電流二者其中之一。
12. —種變壓器，適用於一背光單元，具有——次側和一二次側，其特徵 在於，所述變壓器的二次側具有一第一端、 一第二端和多個量測端，其中每一 所述量測端以及所述第二端與所述第 一端之間所具有的電感值皆不相同。
13. —種背光單元，其特徵在於包括 一光源；以及一變壓器，具有——次側和一二次側，其中所述一次側接收一脈寬調變信 號，而所述二次側具有一第一端、 一第二端和多個量測端，其中所述第一端接 地，而每一所述量測端以及所述第二端與所述第 一端之間所具有的電感值皆不 相同，其中，每一所述量測端所量測到的不同的量測電壓，是分別用以代表所述 光源不同的工作特性參數，而從所述第二端輸出的驅動信號，是用以驅動所述 光源發光。
14. 如權利要求13所述的背光單元，其特徵在於還具有一脈寬調變單元， 用以產生所述脈寬調變信號。
15. 如權利要求13所述的背光單元，其特徵在於，所述光源為一冷陰極螢 光燈管。
16. 如權利要求15所述的背光單元，其特徵在於，所述冷陰極螢光燈管的 一端電性連接所述二次側的第二端，另一端則接地。
17. 如權利要求15所述的背光單元，其特徵在於，所述光源的工作特性參 數包括所述光源的工作電壓和工作電流。
18. —種背光單元，其特徵在於包括 多個光源；以及一變壓器，具有——次側和多個二次側，其中所述一次側接收一脈寬調變 信號，而每一所述二次側則分別對應電性連接所述光源其中之一，且每一所述 二次側都具有一第一端、 一第二端和多個量測端，其中所述第一端接地，而每 一所述量測端以及所述第二端與所述第一端之間所具有的電感值皆不相同，其中，每一所述二次側的每一所述量測端所量測到不同的量測電壓，是用 以分別代表對應的光源不同的工作特性參數，而每一所述二次側的第二端輸出 的驅動信號，是用以驅動對應的光源發光。
19. 如權利要求18所述的背光單元，其特徵在於還具有一脈寬調變單元， 用以產生所述脈寬調變信號。
20. 如權利要求18所述的背光單元，其特徵在於，所述光源為冷陰極螢光 燈管。
21. 如權利要求20所述的背光單元，其特徵在於，每一所述冷陰極螢光燈 管的 一端電性連接對應的所述二次側的所述第二端，另 一端則接地。
22. 如權利要求18所述的背光單元，其特徵在於，每一所述光源的工作特 性參數，包括所述光源的工作電壓和工作電流。
全文摘要
一種背光單元，包括光源和變壓器。其中，變壓器具有一一次側和一二次側，而一次側是用來接收一脈寬調變信號。較特別的是，二次側具有一第一端、一量測端和一第二端。其中，第一端接地，而量測端與第一端之間具有一第一電感值，並且第二端則與第一端之間具有一第二電感值。另外，量測端輸出一量測電壓，用來代表光源的工作特性參數，而第二端則輸出一驅動信號，以驅動光源發光。由於本發明的變壓器具有量測端，可以量測出不同的量測電壓。因此，使用者藉由這些量測電壓，就可以在不配置其他外部電路的情況下，而得知光源的各種工作特性參數。
文檔編號G02F1/133GK101221305SQ200710003720
公開日2008年7月16日 申請日期2007年1月8日 優先權日2007年1月8日
發明者林琦修, 謝博坤, 陳弼先 申請人:中華映管股份有限公司