专利名称：应用于无汞平面灯的改善启动驱动方式的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种无汞平面灯的驱动方法，且特别是有关于一种具有快速启动、均匀点亮且具低启动电流的无汞平面灯启动驱动方法。
背景技术：
传统上冷阴极平面荧光灯(Cold Cathode Flat Fluorescent Lamp)使用弦波方式驱动，如图1所示。图1为传统上冷阴极平面荧光灯驱动的电压波形120及灯管电流波形110。由实际操作可知，因为弦波方式驱动波形会有相当大的循环电流(Circulating current)流经驱动电路及灯片，造成无谓的功率损失，这不仅降低灯片发光效率，并且加热灯片，增加灯体的温升。
而在启动方面，冷阴极平面荧光灯虽然可以不需要预热即可启动，但是冷阴极平面荧光灯在调光(Dimming)的操作期间需周期性地启动与截止，因此，若无良好的启动程序必将造成灯管寿命大幅降低。而由于平面灯在未启动时，具有高阻抗，因此，需经驱动电路使用共振方式，将灯体端电压升至点灯电压后启动荧光灯。然而，驱动电路长时间处于启动状态时，因共振造成高循环电流，容易使电路烧毁，故此种电路要有开路保护功能，以防范灯片未接或破裂情形。以往技术上，抑制高循环电流使用改变频率方式(Variable frequency)来控制。然而单纯使用改变频率方式易使磁性元件诸如变压器或储能电感难以最佳化，甚至易使磁性元件铁心饱和终至失效。在另一方面，由于平面灯尺寸为大面积的灯体，启动时不易将整面灯体快速、均匀同时地点亮，常会发生亮度不均匀的情况。
为了改善此问题，OSRAM公司所发表的改善方式为改变切换频率配合脉动式调光(Burst Mode Dimming)来达成无汞平面灯均匀点亮。如图2是说明脉动式调光的方式启动，如图所示，经由数次的脉动式调光以达到稳定点亮的状态。而取其中一小段310的实验结果放大后，如标号310A所示为脉动式调光程序。而图3是说明配合调整频率，也就是标号310所示的频率改变时段以及标号320所示正常频率时段的不同，以便改善亮度不均匀的情况。然而，此方式具有高启动电流、易使磁性元件饱和，负载不能开路的缺失，在点亮时需一段时间将电压由低电位藉由共振方式升至点灯电压，故常无法精确、快速启动。
发明内容
本发明的目的是提供一种无汞平面灯的启动驱动方法，可快速地启动且均匀地点亮。
本发明的目的是提供一种无汞平面灯的启动驱动方法，可快速地启动点亮且具有低启动电流。
为达上述或是其他目的，本发明提出一种无汞平面灯的启动驱动方法，包括提供一串电压脉波据以驱动无汞平面灯，以及在平面灯启动时，改变所驱动电压脉波的责任周期、切换频率及/或操作电压。将上述三种方式经适当组合，以达成快速启动、均匀点亮且低启动电流的目的。
而上述的无汞平面灯的启动驱动方法，其电压脉波是将直流电压源或交流电经整流滤波后所提供的直流电压源切成方波电压，以形成据以驱动平面灯的电压脉波。
而上述的无汞平面灯的启动驱动方法中，在启动时间改变电压脉波的责任周期，其中改变为加大或缩小原有的责任周期。
而上述的无汞平面灯的启动驱动方法中，在启动时间改变电压脉波的切换频率，其中改变为增加或减少原有的切换频率。
而上述的无汞平面灯的启动驱动方法中，在启动时间改变电压脉波的操作电压值，其中改变为增加原有的操作电压。
而上述的无汞平面灯的启动驱动方法也适用于脉动式调光(Burst modedimming)。在脉动式调光的连续点灭的操作的启动时间内，视为单独启动，可对电压脉波的责任周期、切换频率及/或操作电压三种方式经适当组合，以达成快速启动、均匀点亮且低启动电流的目的。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1是传统冷阴极平面荧光灯驱动的电压波形及灯体电流波形示意图。
图2是说明脉动式调光的驱动波形示意图。
图3是说明脉动式调光的驱动配合调整频率改善亮度不均匀的情况。
图4是说明本发明实施例的驱动方法的灯体电压与灯体电流的电压与电流波形示意图。
图5是说明本发明实施例的脉动式调光驱动方法。
120电压波形 110灯体电流波形TStart启动时间Dp、Ds责任周期(Duty cycle)fp、fs切换频率Vp、Vs操作电压值Ip、Is灯体电流的值
具体实施例方式
为了让使用外部电极方式的无汞平面灯(Mercury-free FlatFluorescent Lamp)均匀点亮，本发明使用一种新型启动驱动方法，使得无汞平面灯得以快速、正常且均匀地启动点亮，而且可以减少平面灯的启动电流。本发明主要方式为电压脉波驱动取代弦波电压方式，所施加于平面灯的灯体电压形状为脉波电压，其电流形亦为脉波电流。
本发明所提出对于平面灯以快速、正常且均匀地点亮的方式将在底下详细介绍。首先，必须利用功率元件或是其他任何熟习此技艺者的方式，将直流电源切成方波电压。而后，利用传统高频变压器、自耦变压器或是耦合电感将方波电压升到点灯电压，以便供应点灯时使用。在进行点灯后，灯体电压形状为脉波电压，其电流形状亦为脉波电流。
本发明所提出的启动驱动方法，流经灯体电流为脉冲式电流，只在灯体电压上升或下降边缘时有电流存在。而由于灯体电流为脉冲式电流，为了让启动快速、均匀点亮，必须提供额外功率的方式促使平面灯均匀点亮，所使用的方法为改变功率元件处理时间。本发明所提出的启动驱动方法，对于提供额外功率的方式，可以是改变责任周期(Duty cycle)、改变切换频率(Variable Switching Frequency)及/或改变操作电压。本启动驱动方式是利用前述三种方式混合使用，达成快速启动、均匀点亮且低启动电流的目的。
本发明所提出在启动时间提供额外功率的方式，在实施例中，可使用改变操作电压，将灯体电压操作于高于点弧电压有助于快速点灯。在另一选择实施例中，可使用改变切换频率以增加额外功率，让平面灯正常点亮，另外，改变切换频率亦具有扰动电浆作用，可使平面灯启动点亮时更均匀。在又一选择实施例中，使用改变责任周期，以减少平面灯所需的启动电流。
本发明所提出的启动驱动方法，亦适合使用于脉动式调光(Burst modedimming)，可以减少平面灯调光时的闪烁(Flicker)现象，故极适合用于外部电极方式的无汞平面灯均匀点亮使用。
本发明所提出的启动驱动方法实施例的灯体电压与灯体电流的电压与电流波形图，如图4所示。首先，提供具有方波电压波形的灯体电压，而其所产生的电流形状亦为脉波电流。而在启动时间TStart，此实施例的驱动方式可以利用改变责任周期(Duty cycle)、改变切换频率(VariableSwitching Frequency)及/或改变操作电压等三种方式混合使用。例如，将灯体电压的正常责任周期(Duty cycle)Dp，更改为如启动时间TStart的较小的责任周期Ds，如此将可有效地减少平面灯所需的启动电流。此责任周期Ds可为正常责任周期Dp的5％～80％之间，可视设计上的需要而变更。另外，在一选择实施例中，亦可在启动时间TStart时，将原有正常责任周期Dp更改为的较大的责任周期，而增加的幅度约5％～80％之间。
又例如在一实施例中可以将灯体电压的改变切换频率从原来正常的切换频率fp更改为较高频率的fs，而频率增加，则可增加额外功率让平面灯点亮，而且改变切换频率可扰动电浆使平面灯启动点亮时更均匀。原有的正常切换频率fp约在40KHz～80KHz之间，而频率的增加约可在增加5％～80％左右，当然，增加的幅度可视设计上的需要而变更。另外，在一选择实施例中，亦可在启动时间TStart时，将原来正常的切换频率fp更改为较低的频率，此亦可视设计上的需要而改变，而频率减少的幅度约可在5％～80％左右。
而又例如在另一实施例中，可以改变灯体电压的操作电压值，例如图示中，可将灯体电压的操作电压值从正常的Vp调整为启动时间较大的操作电压值Vs。如此，则灯体电流的值，亦从原来的电流值Ip增加为较大的电流值Is。在一实施例中，增加的操作电压约为原有的电压值的150％～200％之间。
上述实施例的启动驱动方法，亦可运用到脉动式调光(Burst modedimming)的操作。脉动式调光，或称为数位调光(Digital dimming)的技术，此种方式是让灯体电压电流固定操作在一定范围，再利用低频调光(Lowfrequency dimming，LFD)控制脉波来调变灯管的开启/关闭(ON/OFF)周期，亦即灯体的平均亮度和脉波信号的工作周期成反比，以达到控制平均亮度的作用，目前的技术约可达到400∶1或更高的调光控制，但是此种方式在操作期间需反复地启动、关闭灯管，亦即在每一周期的启动均会造成灯管高启动电压及电流突波，事实上这种类似连续点灭的作法虽然可获得较低的平均亮度，但是对于气体放电灯的电极而言是相当不利，因此，数位调光对灯体寿命应有极负面的影响。虽然平面灯不必经过预热过程即可启动，但是为了避免此种调光模式所产生的启动高压对灯体的持续耗损，仍可应用传统荧光灯灯预热启动的观念来改善。
而本发明所提出的启动驱动方法，则可单独或混合使用改变责任周、改变切换频率及/或改变操作电压的方式，达成快速启动、均匀点亮且低启动电流的目的，对于脉动式调光的连续点灭的操作方法更能显示本发明的优点。而上述实施例的启动驱动方法，则可如图5所示，在每次连续点灭的启动时间操作过程中，如图所示的510、520与530等等，会根据本发明所提出的启动驱动方法进行启动程序。例如如图5上方所示，将灯体电压的操作电压值从正常的Vp调整为较大的点灯电压，也就是正常电压值Vp加上电压差值ΔV，灯体电流的值也相对地加大，如此将有助于快速点灯。在一实施例中，电压差值ΔV可为原有的正常电压值Vp的150％～200％之间。
除了在启动时间改变操作电压值外，如图4所示，亦可改变灯体电压的责任周期，如此可有效地减少平面灯所需的启动电流，例如改变责任周期Ds为正常责任周期Dp的5％～95％之间。另外，又如图4所示，可以改变切换频率，频率的变动可增加额外功率让平面灯点亮，而且频率的变动可扰动电浆使平面灯启动点亮时更均匀，例如从原来的正常切换频率增加约20％左右。当然，上述的调整皆可视设计上的需要而变更。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种平面灯的启动驱动方法，包括提供一电压脉波据以驱动该平面灯；以及在一启动时间，改变该电压脉波的责任周期、改变切换频率及/或改变操作电压三种方法择一或一预定的组合，藉以启动该平面灯。
2.根据权利要求1所述的平面灯的启动驱动方法，更包括；提供一直流电流源；以及将该直流电流源所提供的直流电源切成方波电压，以形成据以驱动该平面灯的该电压脉波。
3.根据权利要求1所述的平面灯的启动驱动方法，其中在该启动时间改变该脉波电压的责任周期为加大或缩小原有的责任周期。
4.根据权利要求3所述的平面灯的启动驱动方法，其中加大或缩小原有的责任周期幅度为该原有的责任周期的5％～95％之间。
5.根据权利要求1所述的平面灯的启动驱动方法，其中在该启动时间改变该电压脉波的切换频率为增加或减少原有的切换频率。
6.根据权利要求5所述的平面灯的启动驱动方法，其中增加或减少上述原有的切换频率的幅度为增加5％～80％之间。
7.根据权利要求1所述的平面灯的启动驱动方法，其中在该启动时间改变该脉波电压的操作电压值为增加原有的操作电压。
8.根据权利要求7所述的平面灯的启动驱动方法，其中增加上述原有的操作电压为增加该操作电压150％～200％之间。
9.根据权利要求1所述的平面灯的启动驱动方法，其中该启动驱动方法适用于脉动式调光(Burst mode dimming)，在该脉动式调光的连续点灭的操作的启动时间，对该脉波电压的责任周期、改变切换频率及/或改变操作电压。
全文摘要
本发明是有关于一种无汞平面灯的启动驱动方法，包括提供一串电压脉波据以驱动无汞平面灯，以及在平面灯启动时，改变所驱动电压脉波的责任周期、切换频率及/或操作电压。将上述三种方式经适当组合，以达成快速启动、均匀点亮且低启动电流的目的。
文档编号H05B37/00GK1980510SQ200510130370
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月9日 优先权日2005年12月9日
发明者蔡君徽, 洪金泉, 萧昌钧, 樊雨心 申请人:翰立光电股份有限公司