TWI294751B - Inverter capable of switching working frequency - Google Patents

Description

1294751 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 疋有關於一種可切換 本發明是有關於一種點燈器，且特別 工作頻率之點燈器。 【先前技術】 —隨著數位時代的來臨與電腦網路的普及，顯示器之平面化 與薄型化已是必然的趨勢。點燈器是平面顯示器中驅動燈管的 關鍵零組件，它決定了燈f的可靠度與穩定度，1性能將 影響平面顯示器的顯像品質。由於市場需求，顯示器面版尺寸 越來越大，所錢管尺悄長，録的工仙㈣點燈效果的 影響也越大’所以如何選擇_個適合的卫作頻率，便成為越來 越受關注的焦點。 — _參照第1圖’第1圖緣示傳統點燈器之方塊圖。傳統點 燈器100包括功率元件112、變壓器114、回授電路13〇以及控 制單元140。功率元件112用以自直流電源、500接收一直流輸 人電壓並根據-控制信號將直流輸入電壓轉換為一第一交流電 壓後輸出。變壓器114用以接收第一交流電壓並將第一交流電 壓轉換為一第二交流電壓後輸出至燈管6〇〇。燈管6〇〇被第二 父流電壓驅動，並產生一回授電流。回授電路13〇用以接收回 授電抓，並根據回授電流輸出一回授電壓。控制單元丨4〇包括 共振電路142與控制元件144。共振電路142包括一共振電容 ct與一共振電阻Rt，控制單元14〇藉由共振電阻以與共振電 谷Ct可產生一工作頻率。控制元件144用以接收回授電愿，並 • 根據工作頻率與回授電壓產生控制信號，以控制功率元件112 輸出至燈管600的交流電壓。

TW2263PA 6 1294751 燈管600在不同的工作階段下，其所需的工作頻率亦不相 同。舉例來說，當點燈器100點亮燈管600後初期的一段短暫 時間内，燈管600内之氣體與金屬元素激發過程仍未穩定，而 於低溫環境下尤甚，此時燈管600需要較低的工作頻率，例如 在45KHZ的工作頻率下驅動燈管600，燈管600能有較佳的工 作表現。而經過前述之短暫時間後，燈管600此時處於一穩態 情況下，燈管600内之氣體與金屬元素激發過程已趨於穩定， 此時燈管600需要比前述之45KHZ更高的工作頻率驅動燈管 參 600，例如需以50KHZ的工作頻率驅動燈管600，燈管600方 能有較佳的工作表現。 然而，傳統點燈器100僅能以相同的一種工作頻率驅動燈 管600。傳統點燈器100之設計者僅能由適合燈管點亮初期情 • 況下的工作頻率或適合穩態下的工作頻率二者之中，選擇其一 _ 做為最終工作頻率。若選擇適合穩態下的工作頻率，則在燈管 600點亮初期的一段時間内，燈管600將因阻抗匹配問題而產 生震盪，使交流電壓的波形不穩，而造成明暗閃爍的不穩定期。 若選擇適合於燈管點亮初期情況下的工作頻率，雖然在燈管600 點亮初期的一段時間内，燈管600可具有正常的工作表現，但 經過該短暫時間之後，燈管600將因工作頻率的不適當，而產 生交流電壓之正半週與負半週之波形不對稱、波形失真或複數 燈管間電流大小不平均等等問題，進而造成亮度不足、亮度不 均勻或壽命減短等問題。特別是當燈管600的尺寸規格越大 時，上述情形將更為嚴重。 . 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種可切換工作頻率 TW2263PA 7 1294751 之點燈态。於燈官點凴後一段尚未穩定的短暫期間内，提供適 口燈S在該短暫期間内J1作的第—卫作頻率。並於燈管進入穩 定後的穩態下’提供適合燈#在穩態下卫作的第二卫作頻率。 使得點燈器能在上述兩種不同的狀態下，依據燈管適合的工作 頻率進行點亮燈管的工作，使燈管能有最佳的表現。 根據本發明的目的，提出一種可切換工作頻率之點燈器。 點燈，與燈管電性連接。點燈器包括電壓轉換器、回授電路、 控制單元以及頻率切換器。電壓轉換器用以接收直流輸入電 壓，亚根據控制信號將直流輸入電壓轉為第二交流電壓輸出。 燈管被第二交流電壓驅動，並產生回授電流。回授電路接收回 授電流之後’根據回授電流輸出崎電壓。控制單元包括共振 電路與控制70件。共振f路包括共振電容與共振電阻，控制單 元根據共振電容與共振電阻產生第―卫作頻率。㈣元件用以 接收回授電Μ，並於-職時間之内，根據第—工作頻率、參 考電壓與回授電壓產生控制信號。頻率切換器與共振電路電性 連接。於經過預定時間之後，頻率切換器改變共振電路中之電 阻值或電容值至少其―’以使控制單元產生第二工作頻率。此 時’控制70件根據第二J1作頻率、參考電壓與回授電麼輸出控 制信號。 1 前述電壓轉換器可進一步包含功率元件與變壓器。功率元 件用以接收直流輸人電壓並根據控制信號將直流輸人電_換 為^ -交流電壓後輸出。變壓器用以接收第—交流電壓並將第 乂 λπι電壓轉換為弟^^父流電壓後輸出至燈管。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下 文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

TW2263PA 8 1294751 / 【實施方式】 燈管的點亮方式需藉由點燈器將一直流輸入電壓轉為一 高頻高壓的交流電壓以驅動燈管發光。在點亮的過程中，燈管 内的氣體與金屬元素相互激發以產生所需的光線。而在不同的 激發過程中，燈管所需的工作頻率並不相同。舉例來說，在燈 管點亮後的初期，燈管内的氣體與金屬元素激發狀態下的化學 反應尚未穩定，在此短暫期間中，點燈器可能適合以45KHZ的 工作頻率驅動燈管。當經過一段時間過後，此時燈管内的氣體 ⑩ 與金屬元素激發狀態下的化學反應已趨於穩定，在此穩態下點 燈器可能需要選擇高於45KHZ的工作頻率，例如以50KHZ來 驅動燈管。因此當點燈器能根據燈管點亮後初期一段短暫期間 内與燈管穩態工作時的不同需求，而對應產生適當的工作頻率 時，燈管將有更好的特性表現。 , 請參照第2圖，第2圖繪示依照本發明的一種可切換工作 頻率之點燈器之方塊圖。點燈器200與燈管600電性連接，燈 管600由點亮初期至燈管600穩定需要一段短暫時間。點燈器 200包括電壓轉換器210、回授電路230、控制單元240以及頻 ^ 率切換器250。電壓轉換器210自直流電源500接收直流輸入 電壓VI，並根據控制信號S6將直流輸入電壓VI轉換為第二 交流電壓V3輸出至燈管600。燈管600被第二交流電壓V3驅 動，並產生回授電流14。回授電路230將回授電流14轉換為回 授電壓V5輸出至控制單元240。 控制單元240包括共振電路242與控制元件244。共振電路 • 242包括共振電容Ct與共振電阻Rt，控制單元240根據共振電 . 容Ct與共振電阻Rt產生第一工作頻率。控制元件244接收一 參考電壓（未於圖式中顯示），於預定時間内，根據第一工作頻 TW2263PA 9 1294751 率與回授電壓V5產生控制信號S6,以控制電壓轉換哭 出第二交流電壓V3。控制元件244可以為一脈衝寬度；變器輸 (pulse width modulator) ° 在經過前述之預定時間後，點燈器200透過與共振電路 242電性連接之頻率切換器25〇，改變共振電路242中之阻抗 值，使控制單元240產生第二工作頻率，控制元件244根據第 二工作頻率、參考電壓與回授電壓¥5產生控制信號％，以控 制電壓轉換器210輸出之第二交流電壓V3。 第一 f施例 請參照第3圖，第3圖繪示依照本發明之第一實施例的一 種可切換工作頻率之點燈器之方塊圖。進一步來說，電壓轉換 器210包括功率元件212與變壓器214。功率元件212用以接 收直流輸入電壓vi，並根據控制信號S6將直流輸入電壓νι 轉換為第一交流電壓V2後輸出。變壓器214用以接收第一交 流電壓V2，並將第一交流電壓V2昇壓為第二交流電壓^^後 輸出至燈管600。燈管600被第二交流電壓V3驅動，並產生回 授電ml 14。回授电路230將回授電流14轉換為回授電壓V5輸 出至控制元件244。 控制元件244接收一參考電壓（未於圖式中顯示），並於 一預定時間内，根據參考電壓、迴授電壓V5與第一工作頻率 輸出控制信號S6，以控制功率元件212輸出之第一交流電壓 V2。當經過一段預定時間之後，點燈器2〇〇透過頻率切換器 改變共振電路242中之阻抗值，使控制單元240產生高於第一 工作頻率的第二工作頻率。此時，控制元件244根據第二工作 頻率、參考電壓與回授電壓V5產生控制信號S6，以控制功率

TW2263PA 10 1294751 元件212輸出之第-交流電壓V2。 用乂使第工作頻率切換為第二工作頻率之頻率切換器 250包括冑子開關Q1與一並聯電阻以，電子開關Μ可以為 N i電體。電子開關Qi之控制端與—處理器電性連接， ^理器700負貝對預定時間進行計時工作。點燈器200於預定 ^間内’電子開開Q1呈開路狀態，共振電路⑷產生適合燈 管600於預定時間下之第一工作頻率。當經過一段預定時間之 後’處理7GG輪出—導通信號導通電子開關Q1，使並聯電阻 R1與共振電阻Rt形成並聯，進而改變共振電路242中之阻抗 值’以使控制單元240產生適合燈管6〇〇於穩態下的第二工作 頻率。 1二實施例 明參照第4圖，第4圖繪示依照本發明之第二實施例的一 種可切換工作頻率之點燈器之方塊圖。預定時間之計時工作並 不侷限於第一實施例中所提之處理器700，根據本發明的精神 可利用一充電迴路8〇〇與電子開關Q1之控制端電性連接，亦 可達到經過一段預定時間後，改變共振電路242中之阻抗的相 同效果。充電迴路800包括充電電阻R2與充電電容C2,充電 電阻R2具第一端與第二端，充電電容C2具有第三端與第四 端。充電電阻R2之第一端與一充電電源Vs電性連接，充電電 阻R1之第二端與電子開關Q1之控制端及充電電容C2之第三 端電性連接。充電電容C2之第四端與一接地端電性連接。藉由 選擇充電電阻R2之電阻值與充電電容C2之電容值，可控制預 疋k間之長短。 上述之點燈器200於一預定時間内，充電電源Vs經由充 TW2263PA 11 1294751 電電阻R2對充電電容C2進行充電。於充電期間内，充電電容 兩端之電壓無法產生導通信號導通電子開關Qi。控制單元24〇 根據共振電阻Rt與共振電容Ct產生第一工作頻率。當經過— 段預定時間之後，充電迴路800完成充電，充電電容C2兩端之 電壓產生一導通信號導通電子開關Q1，使並聯電阻R1與共振 電阻Rt形成並聯，共振電路242根據共振電容Ct以及形成並 聯的共振電阻Rt與並聯電阻R1，使得控制單元24〇產生第二 工作頻率。點燈器200得以依照燈管點亮後初期一段短暫期間 内與燈管穩態工作時的不同需求，設計預定時間，並提供適當 的第一工作頻率與第二工作頻率。 然本發明除上述之第一實施例與第二實施例外，處理器 7〇〇與充電迴路800可視其設計需求而置於點燈器2〇〇之内°部 或外部。再者，關於前述開關之型態，雖於實施例中係以電子 開關做說明，然本發明中開關之型態並不限於電子開關，運用 機構開關亦同樣可達成本發明之功效。此外，欲切換不同頻率 而對共振電路所為之改變，亦不侷限於只改變共振電阻Rt之電 阻值，依照本發明_神，亦可改變共振電容〇之電容值，以 達到改變工作頻率的相同目的。 本發明上述實施例所揭露之一種可切換工作頻率之點燈 據燈管處於點亮後初期—短暫期間内或穩態下， '、I σ其工作狀態之工作頻率。此發明可改盖傳统點产 态在選擇穩態的工作 〇 1寻、、死點燈 烨的不籍一項率下，所造成的燈管點亮後初期明暗閃 ?的不穩疋期。亦可同時改善傳統點燈 大小不平均等絲不對稱、波形失真以及燈管電流 "ϋ得燈管無論於穩態或點亮後初期一短

TW2263PA 12 1294751 暫期間内都可以有很好的工作表現。 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其 並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

TW2263PA 13 1294751 【圖式簡單說明】 第1圖繪示為傳統點燈器之方塊固。 第2圖繪示依照本發明的—絲n认 種可切換工作頻率之點燈器之 方塊圖。 第3圖繪示依照本發明之第一本 .. 乐貝例的一種可切換工作頻 率之點燈器之方塊圖。 第4圖繪示依照本發明之第二實施例的一種可切換工作 率之點燈器之方塊圖。 【主要元件符號說明】 100 ··傳統點燈器 112、212 :功率元件 114、214 :變壓器 130、230 :回授電路 1.40、240 :控制單元 142、242 :共振電路 144、244 :控制元件 200: —種可切換工作頻率之點燈器 210 :電壓轉換器 250 :頻率切換器 500 :直流電源 600 :燈管 700 :處理器 800 :充電迴路

Vs :充電電源 R2 :充電電阻

TW2263PA 1294751 C2 :充電電容 Rt :共振電阻 Ct :共振電容 Q1 :電子開關 R1 :並聯電阻

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Claims (1)

1294751 十、申請專利範圍： ，係與一燈管電性連接， 1 · 一種可切換工作頻率之點燈器 該點燈器包括： -電壓轉換器，係用以接收—直流輸入電壓，並根據一控 ，信號將該直流輸人電壓轉為—第二交流電壓，以驅動該燈 管’該燈管並產生一回授電流； 並根據該回授電流 一回授電路，係用以接收該回授電流 輸出一回授電壓； 一控制單元，包括一共振電路與一控制元件： 〇 該共振電路，包括一共振電容與一共振電阻，該控 制單元根據該共振電容與該共振電阻以產生一第一工作頻率； 及 ’’ 該控制元件，係用以接收該回授電壓，並於一預定 %間之内，根據該第一工作頻率與該回授電壓產生該控制信 號；以及 σ 一頻率切換器，係與該共振電路電性連接，並於經過該預 定時間之後，改變該共振電路中之阻抗值，以使該控制單元產 生一第二工作頻率，該控制元件根據該第二工作頻率與該回授 電壓輸出該控制信號。 2·如申請專利範圍第丨項所述之點燈器，其中該頻率切 換器包括一開關與一並聯電阻，該點燈器於經過該預定時間 後，導通該開關以使該並聯電阻與該共振電阻並聯，使該控制 單元產生該第二工作頻率。 3·如申請專利範圍第2項所述之點燈器，其中該開關具 有一控制端，該控制端電性連接一處理器，該處理器經過該預 定時間後’輸出一導通信號導通該開關，使該並聯電阻與該共 TW2263PA 16 1294751 _振免阻形成並聯，並使該控制單元產生該第二工作頻率。 4.如申請專利範圍第2項所述之點燈器，其中該開關且 制端，該控制端電性連接-充電迴路，該充電迴路經過 上預疋1間後，輸出一導通信號導通該開關，使該並聯電阻與 该共振電阻形成並聯，並使該控制單元產生該第二工作頻率。、 5·如申請專利範圍第4項所述之點燈器，其中該充 路包括·· ' 一充電電阻，具有一第一端與一第二端，該第一端與一充 _電電源電性連接，該第二端與該控制端電性連接；以及 充電電容，具有一第三端與一第四端，該第三端與該控 制端電性連接，該第四端與一接地端電性連接； 其中，該充電迴路藉由該充電電阻與該充電電容於該預定 •時間内完成充電，以輸出該導通信號。 . 6·如申請專利範圍第2項所述之點燈器，其中該開關係 為'一電子開關。 7·如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該控制元 Φ 件接收一參考電壓，該控制元件於該預定時間内根據該參考電 壓、該回授電壓與該第一工作頻率輸出該控制信號，並於經過 該預定時間後’根據該參考電壓、該回授電壓以及該第二工作 頻率輸出該控制信號。 8·如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該控制元 件係為一脈衝寬度調變器。 9·如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該燈管係 - 於該預定時間内適用於該第一工作頻率。 ^ 1〇·如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該燈管係 於經過該預定時間後適用於該第二工作頻率。 TW2263PA 17 1294751 11.如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該電壓轉 換器包括： 一功率元件，係用以接收該直流輸入電壓並根據該控制信 號將該直流輸入電壓轉換為一第一交流電壓後輸出；以及 一變壓器，係用以接收該第一交流電壓並將該第一交流電 壓轉換為該第二交流電壓後輸出至該燈管。 12·如申請專利範圍第11項所述之點燈器，其中該第二 父流電壓之電壓值係大於該第一交流電壓。

13.如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該第 二工 作頻率係大於該第一工作頻率。 14·如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該頻率切 換器包括一開關與一並聯電容，該開關具有一控制端，該控制 端電性連接至一處理器，該處理器於未達該預定時間前，輸出 導通# 5虎導通該開關，使該並聯電容與該共振電容形成並 聯，以使該控制單元產生該第一工作頻率，該處理器於經過該

預定時間後，輸出_截止信號截止該開關，以使該控制單元產 生該第二工作頻率。 •如申請專利範圍第14項所述之點燈器，其中該開 係為一電子開關 、^汗 β 16.如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該頻率切 換=係於經過該預定時間之後，改變該共振電路中該共振電阻 之電阻值，以改變該共振電路之阻抗值，使該控制單元產生該 第工作頻率。 TW2263PA 18 1294751 I7·如申請專利範圍第1項所述之點燈器，其中該頻率切 換器係於經過該預定時間之後，改變該共振電振: 之電容值，以改變兮妓> π t x /、搌電谷 Μ /、振黾路之阻抗值，使含玄 一 第二工作頻率。 之茨控制早兀產生該

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