[发明专利]用于驱动灯的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总的涉及用于驱动灯的设备，具体来说涉及用于驱动荧光气体放电灯的设备。

背景技术

灯一般来说具有额定值，即提供额定光输出的额定操作电压和电流。在一般情况下，需要能够在昏暗模式操作灯，以使实际光输出小于额定值。通过减小灯电流是可以实现昏暗状态的，但是在气体放电灯的情况下，在具有可变占空因数的开关模式下(交替地接通/断开)驱动所述的灯也是已知的。在接通周期灯接收额定功率，在断开周期灯不接收任何功率。如果导通/截止的开关频率足够高(至少高于20赫兹)，最终的光输出就是在接通周期的光输出和断开周期的光输出的时间平均值。这个平均值取决于占空因数Δ，Δ的定义为Δ＝t_ON/(t_ON+t_OFF)。

作为一个应用实例，讨论一个液晶显示(LCD)板的背光照明。作为用在液晶显示电视或液晶显示监视器中的液晶显示板的背光照明，众所周知的是，在液晶显示器的背后要安排水平荧光灯的阵列。液晶显示驱动器接收图像信号，并且控制液晶显示单元，使其变为透明的、部分透明的、或者是不透明的，即，使灯光通过或者不通过。于是，液晶显示单元就确定了图像像素。在图像的明亮部分，液晶显示单元是透明的，以使灯光可以通过并且使对应的图像像素是明亮的。在图像的黑暗部分，液晶显示单元是不透明的，因此挡住了灯光，对应的图像像素是黑暗的。以此方式，可以实现约为1:200到1:500的对比度。然而，为了得到良好的画面质量，期望得到至少1:1200甚至最好到1:1800的对比度。通过使灯变昏暗，能进一步提高对比度。灯的昏暗控制器根据图像信号切换灯的接通和断开。于是，在液晶显示电视或液晶显示监视器的背光系统中，通常用等于帧频(通常在50赫兹和125赫兹之间，视相关设备的设定值而定)的切换频率来操作所述的灯，并且，占空因数的变化范围通常从2％到20％，当然，甚至于可以将占空因数设定得高达40％。在这种情况下，接通时间可以从0.16ms(在125赫兹的占空因数为2％)变化到4ms(在50赫兹的占空因数为20％)，甚至于更长。

在接通周期，荧光灯中的电流不是直流电流，这个电流具有来自一个反相器的高频电流分量，频率的量级通常为20-200千赫兹，更加典型的是50千赫兹左右。与低频(LF)的灯频(帧频)相比，将这个频率叫做高频(HF)的电流频率。于是，在一个接通周期，灯接收有限数目的高频电流循环。在占空因数为2％的情况下，对于50赫兹的灯频和50千赫兹的高频电流频率来说，高频电流循环的这个数目是20；对于较高的灯频来说，这个数目甚至于更低。

由于高频电流循环的这种有限的数目，在切换灯接通或断开的时刻灯的状态就变得很重要了。如果灯的状态从一个灯的循环到下一个灯的循环是变化的，就可能发生显著的灯闪烁，对于用户来说，这种闪烁是烦人的。占空因数越低，这种闪烁越明显。

试图避免上述问题的一种可能的方法是使用PLL在反相器的输出频率和灯的切换频率之间提供同步。但是这就意味着，高频反相器输出频率必然要为帧频的倍数，并且高频反相器输出频率像这样被PLL固定住。然而，在大多数情况下，高频反相器输出频率是反相器设备本身的一个控制参数，如果没有受到其它的系统部件的限制，反相器能够改变它的输出频率。

总之，本发明的目的在于提供上述问题的一个解决方案。

发明内容