专利名称：热阴极萤光灯管的调光方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种萤光灯管的调光方法及其装置，特别是一种通 过改变压电变压器的马区动方式，进而改变其输出电压与电源/人而达 到调整热阴极萤光灯管的亮度的方法及其装置。
背景技术：
现今市面上常见的日光灯的组配方式，是直4妻以日光灯的两端 电极与启动器、稳定器及开关形成电连接，而日光灯简单地说是一个密闭的气体放电管。管内主要气体为氩(argon)气(还包含氖 (neon)或氪(krypton)),气压约大气的0.3%。另外，也包含约占 所有气体千分之一比例的少许水银。通过使日光灯管内具有够电场加速的电子，使管内气体游离， 形成激发态气体(水银原子吸收了电子动能)后转为电磁波辐射出 来，从而发出紫外线。通过灯管内表面的萤光物质吸收紫外线释放 出可见光，从而不同的萤光物质会发出不同的可见光。虽然，日光灯可达到照明的使用目的，但是由于现有的日光灯 亮度，并不能依据使用者安装的环境进行调整，其亮度是取决于灯 管的长度，若使用者欲调整4吏用环境的照明亮度，则必须更换不同 长度的灯管，造成使用者极大的不便。 发明内容本发明的目的在于提供一种热阴极萤光灯管的调光方法，特别 是一种结合变频以及"氷波宽度调变的方式来改变压电变压器的输_ 出电压与电流，进而达到调整热阴才及萤光灯管的亮度的目的。才艮据本发明的热阴极营光灯管的调光方法，其通过改变用以驱 动热阴才及萤光灯管的压电变压器的输出电压与电流，进而调整热阴极萤光灯管的亮度，其特征在于包括以下步骤产生含有工作周期 T。n和T。ff的脉宽调变控制信号；以及在脉宽调变控制信号的不同工 作周期T。n和T。ff分别产生具有不同频率fl 、 f2的高频交流信号S2， 用以驱动压电变压器；通过调整压电变压器的输出电压与电流，进 而调整热阴极萤光灯管的亮度。本发明的另一目的在于4是供一种可以调整压电变压器的输出 电压与电流，而且不会对其使用寿命造成不良影响的电源控制装置。根据本发明的热阴极萤光灯管的调光装置特征在于，包括电 源供给单元，用以提供驱动热阴极萤光灯管所需的直流电源；PWM 控制单元，以脉宽调变的技术输出脉波信号Sl，并以脉波信号Sl控制电源供给单元输出含有工作周期T。n和T。ff的脉宽调变控制信号；谐振频率控制单元，将脉宽调变控制信号调变为高频交流信号， 且谐振频率控制单元在不同工作周期T。。和T。ff分别产生具有不同 频率fl、 f2的高频交流信号S2;以及压电变压器，将高频交流信 号S2增益为驱动热阴极萤光灯管所需要的高输出电压V。w和输出 电流I。ut,进而驱动热阴极萤光灯管发亮。依据本发明所4皮露的方法，将不会对压电变压器频繁地进行充 电或是完全停止充电的操作，因此，相对于传统的突冲模式，或是
純粹的脉波宽度调变控制方式而言，本发明的装置更有助于延长压 电变压器的使用寿命，取代现有技术中热阴极灯管的启动器及稳压 器，也无须工作热度极高的稳定器，除了达到延长灯管使用寿命、 简化灯管组成构件之外，还可使灯管具有快速启动的功效。
图1是本发明的第一优选实施例的电路结构。图2是本发明的另一优选实施例的电路结构。图3是压电变压器的电压增益与谐^振频率的关系图。图4是脉宽调变控制信号的波形图。图5是对应于图4中脉宽调变控制信号的高频交流信号S2的 波形图。图6是对应于图5中高频交流信号S2、在压电变压器的次级电 极输出的电压波形图。图7是调低热阴极萤光灯管的亮度时，前述图4的脉宽调变控 制^f言号改变后的波形图。图8是对应于图7中脉宽调变控制信号、在压电变压器的次级 电扭J渝出的电压波形图。
具体实施方式
有关本发明的优选实施例及详细技术内容，现结合
如下 本发明的第一优选实施例，由图中的电路结构可以了解，应用于热阴极萤光灯管IO的调光装置包括电源供给单元20，用以提供驱动热阴极萤光灯管IO所需的直 流电源(根据热阴极萤光灯管10的规格而定， 一般为0伏特至几 《犬4争电压的直;^u电源)；PWM控制单元30，以脉宽调变的4支术输出脉波信号Sl，并以 脉波信号Sl控制电源供给单元20输出含有工作周期T。n和T。ff的 脉宽调变控制信号，简而言之，就是利用这个脉波信号Sl改变电 源供主合单元20输出的直流电源(DC)在O伏特(OV)与满幅输出 (如3.3V)的占空比，其输出波形可参照图4;谐振频率控制单元40，其是一种频率控制1C，将电源供给单 元20输出的脉宽调变控制信号调变为高频交流信号S2，而且这个 谐振频率控制单元40会在脉宽调变控制信号的不同工作周期T。n 和T。ff分别产生具有不同频率f 1 、 f2的高频交流信号S2 (其输出波 形可参照图5)，用以改变后续的压电变压器50的电压增益(gain), 简言之，就是在脉宽调变控制信号的不同工作周期T。n和1W中自 动改变高频交流信号S2的频率fl、 f2;以及压电变压器50，其初级电才及51连接于i皆振频率4空制单元40 输出的高频交流信号S2,将高频交流信号S2增益为驱动萤光灯管 所需要的高输出电压V。ut和输出电流I。ut,进而从次级电极52输出， 此高输出电压V则和输出电流I。ut连接于热阴极萤光灯管10的高压 侧电才及ll，进而驱动热阴才及萤光灯管10发亮；而来自于热阴才及萤 光灯管10的4氐压侧电才及12的电压信号，则可反々f至PWM控制单 元30，通过调整脉波信号Sl的脉宽的方式，以便对热阴极萤光灯 管10的光强度进行调节。
而另一可行的优选实施例，则是可将来自于热阴极萤光灯管10 的低压侧电极12的电压信号反馈至谐振频率控制单元4(K见图2 )， 通过改变高频交流信号S2在不同工作周期TQn和T。ff中的频率fl 、 f2的方式，以便对热阴极螢光灯管10的亮度进行调节。由于压电变压器50的电压增益除了和其构造(如单层或是积 层结构的压电变压器)有关，其输出的电压增益还可通过改变其高 频交流信号S2的频率加以调整(如图3所示)，例如当其高频交 流信号S2的频率为54 kHz时，其增益值若为100,则表示自其次 级电极52输出的输出电压值将会是初级电极51的输入电压值的 100倍，简而言之，若输入电压为3.3V,则其输出电压将达到330V;相反，若改变其高频交流信号S2的频率为58kHz之后，其增 益值降为10,则表示自其次级电极S2输出的输出电压值将会是初 级电极51的输入电压值的IO倍，简而言之，若输入电压为3.3V， 则其输出电压将达到33V;因此，利用该特性，本发明利用谐振频 率控制单元40在脉宽调变控制信号的不同工作周期T。n和T。ff分别 产生具有不同频率fl、 f2的高频交流信号S2,再利用这个高频交 流信号S2驱动压电变压器50工作，通过调整压电变压器50的输" 出电压增益，进而提供一种在不改变脉宽调变控制信号的振幅的条 件下，改变压电变压器50的输出电压与电流，进而达到调整热阴 极萤光灯管10的亮度的目的。传统的脉波宽度调变控制方法，主要是在固定的谐振频率下， 通过调整脉波宽度调变信号的占空比、以及谐振频率的振幅的方式 控制热阴极萤光灯管中的管电流，进而达到调整热阴极萤光灯管的 亮度的目的，这种方法以高于肉眼能察觉的频率(>100Hz)通过调 整占空比来控制热阴极萤光灯管的平均电流，从而使热阴极萤光灯 管一直在全电流下工作。这种方式虽然可以达到调光的目的，但是
却会使得压电变压器在充电或是完全不充电的情形下频繁地进行 切换，这对于压电变压器的使用寿命会有不良的影响。如图4至图6所示，是依据本发明的方法对热阴才及萤光灯管10 进行调光过程的工作波形图，以直流电源的电压介于OV-3.3V为例。首先，假设热阴极萤光灯管10在某一亮度下，其中由谐振频 率控制单元40输出的脉宽调变控制信号的占空比为60%，如图4 所示(即，60Q/。的时间为开T。n， 40%的时间为关丁。《");在工作周期 T。n (直流电源的电压值为3.3V)时，谐振频率控制单元40自动将 频率fl i殳为具有4交高的电压增益的频率Y直(^f叚:没为54 kHz)(见图 5)，在此频率fl下，压电变压器50的增益值若为100，则表示自 其次级电极52输出的输出电压值将会是初级电极51的输入电压值 的100倍，简而言之，在工作周期T加的输入电压为3.3V,则其输 出电压将达到330V (热阴4及萤光灯管的工作电压比其4也光源的电 压要高很多，通常需要300到800伏交流电，而且取决于灯的长度)， 但在工作周期T。ff时(直流电源的电压值为0V),谐振频率控制单 元40是自动改变高频交流信号S2之中在工作周期T。ff的频率f2为 具有较低的电压增益的频率值(假设为58 kHz )(见图5 )，而在压 电变压器50的次级电极52输出的相应电压《更会降^f氐，其波形如图 6所示。当要调低热阴极萤光灯管10的亮度时，则可通过改变脉宽调 变4空制信号的占空比，而达到调^氐亮度的目的，例如改变乐:R宽调变 控制信号的占空比40%(即，4(P/。的时间为开T。n, 60%的时间为关 T。"或是其他的占空比，均可达到相同的效果；其波形图请参照图 7，而此时在压电变压器50的次级电极52输出的相应电压的波形 如图8所示。
另外，依据本发明所4皮露的方法，还可以通过改变不同工作周期中的谐振频率fl、 f2，再结合脉波宽度调变的方式，在工作周期 T。n和T。ff中通过调整谐振频率fl、 f2的方式，改变压电变压器50 的增益以调整其输出电压V加和输出电流Ut进而达到调整热阴极 萤光灯管10的亮度(简而言之就是调光)的效果，尤其是依据本 发明的方法，其中在工作周期T。ff时仍会有较低的高频交流信号S2 驱动压电变压器50，致使压电变压器50仍在充电的情形下运作， 从而不会对压电变压器50的使用寿命造成不良影响，除此之外， 还具有结构筒单、以及调光范围广的优点，取^U见有4支术中热阴才及 灯管的启动器及稳压器，也无须工作热度极高的稳定器，除了达到 延长灯管使用寿命、简化灯管组成构件之外，还可令灯管具有快速 启动的功步文。以上所述4又为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种热阴极萤光灯管的调光方法，通过改变用以驱动热阴极萤光灯管的压电变压器的输出电压与电流，进而调整热阴极萤光灯管的亮度，其特征在于，包括以下步骤产生含有工作周期Ton和Toff的脉宽调变控制信号；以及在所述脉宽调变控制信号的不同工作周期Ton和Toff分别产生具有不同频率f1、f2的高频交流信号S2，用以驱动所述压电变压器；通过调整所述压电变压器的输出电压与电流，进而调整所述热阴极萤光灯管的亮度。
2. 根据权利要求1所述的热阴极萤光灯管的调光方法，其特征在 于，关于所述脉宽调变控制信号，是以脉宽调变的技术控制电源供乡合单元而丰lr出所述脉宽调变控制信号。
3. 根据权利要求1所述的热阴极萤光灯管的调光方法，其特征在 于，还包括通过改变所述脉宽调变控制信号的占空比的方式， 调整所述热阴极萤光灯管的亮度。
4. 根据权利要求1所述的热阴极萤光灯管的调光方法，其特征在 于，所述高频交流信号S2在不同的工作周期T。n和T。ff的频率 fl、 f2下可^f吏所述压电变压器具有不同的电压增益。
5. 根据权利要求1所述的热阴极萤光灯管的调光方法，其特征在 于，压电变压器在所述工作周期T。n的频率fl下的电压增益， 大于在所述工作周期T。ff的频率f2下的电压增益。
6. —种热阴才及萤光灯管的调光装置，其特;f正在于，所述调光装置 包括电源供给单元，用以提供驱动热阴极萤光灯管所需的直 流电源；PWM控制单元，以^c宽调变的4支术输出^c波信号Sl，并 以所述脉波信号Sl控制所述电源供给单元输出含有工作周期 T。n和T。ff的脉宽调变控制信号；谐振频率控制单元，将所述脉宽调变控制信号调变为高 频交流信号，且所述谐振频率控制单元在所述不同工作周期 T。n和TW分别产生具有不同频率fl、 f2的高频交流信号S2; 以及压电变压器，将所述高频交流信号S2增益为驱动热阴招^ 萤光灯管所需要的高输出电压V她和输出电流I。ut,进而驱动 热阴极荄光灯管发亮。
7. 根据权利要求6所述的热阴极萤光灯管的调光装置，其特征在 于，所述脉宽调变控制信号的占空比为可变式，用以调整所述 热阴极萤光灯管的亮度。
8. 根据权利要求6所述的热阴极萤光灯管的调光装置，其特征在 于，所述高频交流信号S2在不同的工作周期T。n和T。ff的频率 fl、 f2下可使所述压电变压器具有不同的电压增益。
9. 根据权利要求8所述的热阴极荄光灯管的调光装置，其特征在 于，所述压电变压器在所述工作周期T。n的频率fl下的电压增 益，大于在所述工作周期T。ff的频率f2下的电压增益。
全文摘要
一种热阴极萤光灯管的调光方法及其装置，其披露了一种结合变频以及脉波宽度调变(PWM)的方式，由此改变压电变压器的输出电压与电流，进而达到调整热阴极萤光灯管(HCFL)的亮度的目的；且本发明可取代热阴极灯管的启动器及稳压器，更无须装设工作中容易发热的稳定器，并具有延长灯管使用寿命、简化灯管组成构件、以及可以快速启动灯管的优点。
文档编号H05B41/14GK101132664SQ20061011156
公开日2008年2月27日 申请日期2006年8月23日 优先权日2006年8月23日
发明者周进文, 郑英男 申请人:新巨企业股份有限公司