用於一個或多個燈的工作的電路布置的製作方法
2023-08-07 20:36:46 1
專利名稱：用於一個或多個燈的工作的電路布置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於一個或多個燈工作的電路布置，包括換流器和所述換流器的驅動裝置。
從德國專利DE 4436463 A1已知這種用於啟動一個或多個低壓氣體放電燈的電路布置。所述專利特別涉及適用於工作電壓超過所述換流器所產生的AC電壓的小型氣體放電燈且適用於小型螢光燈的電路布置。在這些電路布置中諧振升壓原理不僅用於產生低壓氣體放電燈所需的點火電壓，也用於提供燈的工作電壓。這包含工作電壓的無功功率通量。
也可以利用諸如美國專利US 6181079 B1所描述的變壓器來產生高電壓。這種變壓器很笨重。
因此本發明的一個目的是說明用於這種燈的點火和工作的一種簡單電路布置。更具體地說，說明一種電路布置，它在液晶顯示器的背景照明中從電壓源向多個低壓氣體放電燈供電。
此目的按照權利要求1的特徵實現。按照本發明，第二換流器產生180°相移電壓。
液晶顯示器(簡稱LCD)如今也用作液晶圖像屏。這種液晶圖像屏是無源顯示系統，即它們本身不發光。這些圖像屏基於光是否通過液晶層的原理。這就是說需要有外部光源用於產生圖像。為此目的，要在背景照明系統中產生人為光。隨著液晶圖像屏的尺寸增加，這種圖像屏的背景照明系統的性能水平也提高了。需要有小直徑的燈用於這些背景照明系統。與照明裝置中的氣體低壓氣體放電燈相比，液晶圖像屏的背景照明系統中的低壓氣體放電燈具有較小的內徑，從2mm到3.5mm，所以有四到八倍高的燈電壓。用於LCD的較薄的燈，例如歐洲專利EP 1263021 A1所描述的Ceralilght燈，要用300到400伏工作電壓工作，而冷陰極燈(以下稱為冷陰極螢光燈，簡稱CCFL)則要用600到800伏工作電壓工作。啟動這些燈的點火電壓還要高出一倍。用於薄低壓氣體放電燈的這些高點火和工作電壓不用變壓器產生，而低壓氣體放電燈由兩個串聯的AC電壓提供功率。由於這兩個AC電壓有180°的相位差，故將這兩個AC電壓的總和加到低壓氣體放電燈上。此外，這些AC電壓是利用諧振電路中適中的無功功率通量來產生的。為此，電路布置具有低功率損耗，因而在液晶圖像屏的密閉外殼中具有較小的熱負載。
一種電路布置有利地將DC電壓變換為AC電壓並為一個或數個燈饋電，所述電路布置利用電源開關的全橋式開關電路作為換流器，以及每個燈兩個諧振電路，每個諧振電路包括一個串聯線圈、一個串聯電容器和一個並聯電容器。所述電路布置包括一個全橋式換流器和每個燈一個諧振電路。這樣，用單一的換流器可以使任何數量的燈工作。所以這個換流器是可量測的(scalable)。全橋式換流器的優點在於和半橋式換流器相比它產生雙輸出電壓，且不用變壓器。兩個半橋以180°的相移工作。燈的點火和正常工作時的功率通量受開關頻率控制。諧振電路的輸入阻抗總是電阻電感性的，使得全橋式換流器的功率半導體在工作時具有最小的開關損耗。
還可以以三種其它電路布置的形式來構成諧振電路。最好，第二電路布置將DC電流變換為AC電流並為一個或數個燈饋電，這些燈使用全橋式開關電路，具有作為換流器的電源開關，每個燈兩個串聯電容器和兩個諧振電路，每個諧振電路包括一個串聯電容器和一個並聯電容器。
第三電路布置有利地將DC電流變換為AC電流並為一個或數個燈饋電，所述電路布置利用包括作為換流器的電源開關的全橋式開關電路並且每個燈一個諧振電路，所述諧振電路包括一個串聯線圈、一個串聯電容器和一個並聯電容器。
第四電路布置有利地將DC電流變換為AC電流並為一個或數個燈饋電，所述電路布置利用具有作為換流器的電源開關的全橋式開關電路，每個燈兩個串聯電容器和一個諧振電路，所述諧振電路包括一個串聯線圈和一個並聯電容器。
所述並聯電容器最好至少部分地由燈和金屬零件之間，即燈電極和顯示器(例如反射器)的導電零件之間的寄生電容形成。
為了更好的理解本發明，以下將參閱附圖對本發明的實施例作進一步的說明，附圖中
圖1示出將DC電流變換為AC電流並向一個或多個低壓氣體放電燈饋電的電路布置；圖2示出具有矩形信號波形的定時圖；圖3示出具有正弦曲線的定時圖；圖4示出具有180°相移的兩個正弦曲線的定時圖；圖5示出將DC電流變換為AC電流並向一個或多個低壓氣體放電燈饋電的第二電路布置；圖6示出將DC電流變換為AC電流並向一個或多個低壓氣體放電燈饋電的第三電路布置；圖7示出將DC電流變換為AC電流並向一個或多個低壓氣體放電燈饋電的第四電路布置；以及圖8示出將電壓比相對於頻率畫成曲線的曲線圖。
圖1示出電路布置1，它包括全橋式開關電路2；電壓源3；兩個低通濾波器4和5；第一燈開關電路6；兩個另外的低通濾波器7和8；以及第二燈開關電路9。導線10、11和12通向其它的燈開關電路(未示出)。全橋式開關電路2(以下也稱為全橋式逆變器)包括控制電路13和兩個逆變器14和15。逆變器14(以下也稱為逆變器)包括兩個電源開關16和17，第二逆變器15也包括兩個電源開關18和19。功率半導體，例如雙極電晶體、IGBT(集成柵雙極電晶體)，以及MOSFET，用作電源開關。第一燈開關電路6包括兩個串聯線圈20和21；兩個並聯電容器22和23；以及一個低壓氣體放電燈24。第二燈開關電路9具有與元件20至24類似的結構。控制電路13控制第一逆變器14，使得功率半導體16和17以推挽方式斷開和接通。在功率半導體16和17之間的節點25形成矩形信號波形。控制電路13控制第二逆變器15，使得功率半導體18和19也以推挽方式斷開和接通。也在功率半導體18和19之間的節點26形成矩形信號波形。兩個逆變器14和15以相反相位工作，以致兩個矩形信號波形的形成也偏移180°。低通濾波器4、5、7和8濾除高頻成分，這樣相位偏移180°的兩個正弦信號到達燈24。串聯線圈20和並聯電容器22形成第一諧振電路20、22；所述線圈和電容器23形成第二諧振電路21、23。低通濾波器4和5、線圈20和21以及燈24都串聯在兩個節點25和26之間。電容器22、23並聯到燈24和DC電壓源3的負極。分別通過電容器22和23施加一半燈的電壓。
圖2示出在節點25產生的矩形信號波形31。在節點26產生類似的信號波形。這兩個矩形信號波形的相位偏移180°。
圖3示出經低通濾波器4平滑作用後形成的正弦信號波形32。
圖4示出正弦曲線32和經低通濾波器5濾波後的偏移180°的第二正弦曲線33。這樣，在燈24處產生對應於電壓源3的值的最大電壓幅度34。
圖5示出第二電路布置41，它包括全橋式逆變器2和燈開關電路6和9。兩個低通濾波器42和43為所有燈電路6和9濾除高頻成分。
圖6示出第三電路布置51，它包括全橋式逆變器器2、電壓源3以及兩個燈開關電路52和53。在燈電路52中的兩個節點25和26之間連接有電容器54、線圈55和電容器56(它們一起用作低通濾波器)以及與電容器56並聯的低壓氣體放電燈24。線圈55和電容器56形成諧振電路55、56。
線圈55具有線圈20的雙倍電感，電容器56具有電容器22的一半電容量。電容器56兩端存在電壓降，所述電壓降對應於燈的電壓。
圖7示出電路布置61，它具有兩個串聯的、為所有燈電路52、53工作的電容器62，63。
圖8示出將電壓相對於頻率畫成曲線的曲線圖。以開關頻率的函數的形式示出諧振電路的AC功率增益功能。為了將低壓氣體放電燈點火，所述全橋電路以起動頻率71開始，降低開關頻率，直到燈在點火頻率72點火，再降低開關頻率到工作頻率73。
參考符號表1電路布置2全橋逆變器3電壓源4低通濾波器5低通濾波器6燈開關電路7低通濾波器8低通濾波器9燈開關電路10導線11導線12導線13控制電路14逆變器15逆變器
16電源開關17電源開關18電源開關19電源開關20串聯線圈21串聯線圈22電容器23電容器24燈25節點26節點31矩形信號波形32正弦基波33第二正弦基波34電壓幅度41第二電路布置42低通濾波器43低通濾波器51第三電路布置52燈開關電路53燈開關電路54電容器55線圈56電容器61第四電路布置62電容器63電容器
71起動頻率72點火頻率73工作頻率
權利要求
1.一種用於使一個或多個低壓氣體放電燈(24)工作的電路布置(1，41，51，61)，所述電路布置包括換流器(14)和所述換流器(14)的驅動裝置(13)，其特徵在於第二換流器(15)產生相位偏移180°的電壓(32，33)。
2.一種電路布置(1)，用於將DC電流變換為AC電流並向一個或多個低壓氣體放電燈(24)饋電，所述電路布置(1)使用具有電源開關(16，17，18，19)的全橋開關電路(2)作為換流器(14，15)以及每個燈(24)的兩個諧振電路(4，5，20，21，22，23)，每個所述諧振電路(4，5，20，21，22，23)具有一個串聯線圈(20，21)、一個串聯電容器(4，5)和一個並聯的電容器(22，23)。
3.一種電路布置(41)，用於將DC電流變換為AC電流並向一個或多個低壓氣體放電燈(24)饋電，所述電路布置(41)使用包括作為換流器(14，15)的電源開關(16，17，18，19)的全橋開關電路(2)、兩個串聯的電容器(42，43)以及每個燈(24)的兩個諧振電路(4，5，20，21，22，23)，每個所述諧振電路(4，5，20，21，22，23)具有一個串聯的線圈(20，21)和一個並聯的電容器(22，23)。
4.一種電路布置(51)，用於將DC電流變換為AC電流並向一個或多個低壓氣體放電燈(24)饋電，所述電路布置(51)使用具有作為換流器(14，15)的電源開關(16，17，18，19)的全橋開關電路(2)每個燈(24)的一個諧振電路(54，55，56)，所述諧振電路包括一個串聯的線圈(55)、一個串聯電容器(54)和一個並聯的電容器(56)。
5.一種電路布置(61)，用於將DC電流變換為AC電流並向一個或多個低壓氣體放電燈(24)饋電，所述電路布置(61)使用具有作為換流器(14，15)的電源開關(16，17，18，19)的全橋開關電路(2)、兩個串聯的電容器(62，63)以及每個燈(24)的一個諧振電路(55，56)，所述諧振電路包括串聯的線圈(55)和並聯的電容器(56)。
6.如上述權利要求2-5中任一項所述的電路布置，其特徵在於所述並聯的電容器(22，23，56)至少部分地是由所述燈(24)和金屬零件之間的寄生電容形成的。
7.一種可以顯示計算機或電視機的射頻信號的液晶顯示器，它包括如上述權利要求1-6中任一項所述的電路布置(1，41，51，61)。
全文摘要
本發明涉及液晶顯示器的背景照明，更具體地說，涉及用於一個或多個放電燈工作的電子電路。DC/AC全橋式逆變器電路產生兩個電壓，二者的AC成分相位偏移180°。放電燈由這兩個AC電壓之和供電。
文檔編號H05B41/24GK1611096SQ02826483
公開日2005年4月27日 申請日期2002年12月18日 優先權日2002年1月2日
發明者U·貝克, A·博克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司