面光源驱动电路及其驱动方法
专利名称：面光源驱动电路及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种适于通过优化启动电压和电流来减少亮度稳
背景技术：
随着近来各种光源的发展，光源在例如照明领域、信息产业领 域、以及图像显示产业领域等多个领域都得到了广泛的应用。
光源主要分成包括呈点状形成的光分布的一维光源；包括呈 线状形成的光分布的二维光源；以及包括呈面状形成的光分布的三
维光源。
一维光源的典型实例为发光二级管(LED)。而二维光源的典 型实例为冷阴极荧光灯(CCFL)和外部电极荧光灯(EEFL),以及 三维光源的典型实例为平面焚光灯(FFL)。
因为液晶显示装置(LCD)不是自发光装置，所以其必须需要 一个额外的背光。对于包括在LCD装置的背光中的光源，有必要 在其大面积范围内发射均匀光，并降低功耗。
为了将一维和二维光源应用于LCD装置的背光，光源额外地 需要导光板(LGP),以及包括漫射部件和棱镜片的光学部件。因此， 4吏用一维光源或二维光源(例如，CCFL或LED)的背光的LCD 装置，已经由于其光学部件而增加了体积和重量。
为了解决这些问题，近来开发出了用于LCD装置背光的具有 平面型的三维面光源。通过使用才莫子形成玻璃基板或在两个玻璃基 4反之间i殳置多个玻璃或陶资壁可以将面光源制造为具有多个方丈电部。
前者以预定温度加热可才莫压的玻璃基板，然后利用模子处理可 才莫压的玻璃基一反，从而形成通过壁^皮此分隔开、且又相互连4妄的多 个放电部。利用密封玻璃料将经过处理的玻璃基板结合至另 一玻璃 基板，/人而在两个玻璃基一反之间形成多个方文电部。
后者使用玻璃或陶瓷材料在玻璃基板上形成多个壁，然后将包 括多个壁的该玻璃基板结合至另 一玻璃基板，从而在两个玻璃基板 之间形成多个方文电部。
通常，面光源的FFL使用Hg气。与诸如CCFL或EEFL的线 型灯相比，FFL具有更大的灯面积和更多的沟道(channel )。因此， 如果在开启FFL之后使用正常的驱动电流和电压，与相关技术中的 灯相比，增加了稳定亮度的时间。
以下，将集中说明相关技术光源的亮度特性和低温启动特性。
图1是对比诸如EEFL的二维光源的亮度稳定特性和诸如FFL 的三维光源的亮度稳定特性的曲线图。图2A和2B是示出了在低温 启动和驱动模式时的非完全发光和沟道聚集的照片。
在图1中，(a)示出了 EEFL的亮度稳定特性，以及(b)示出 了 FFL的亮度稳定特性。
参考图1，在启动EEFL之后，EEFL需要大约5分50秒的时 间来稳定其亮度。同时，在启动FFL之后，FFL需要大约18分40 秒的时间来稳定其亮度。即，稳定FFL的亮度的时间是稳定EEFL 的亮度的时间的三倍。除非稳定FFL的亮度的时间变短，否则难以 将FFL应用于LCD装置的背光。
如果使用Hg气的FFL在低温环境下运4亍，则要花费长时间来 激活Hg气。此外，由于平面突光灯具有大尺寸的截面，并且具有 多个沟道，因此不能均匀放电的几率很高。
如果在低温启动和驱动时不能向驱动电3各施加合适的电压和 电流，则可能发生如图2A所示的非完全发光以及如图2B所示的多 个沟道会聚集在一个方向上。如果增加变压器的初级绕组和次级绕 组之间的绕组比来冲是供适当的电压和电流(才是高电压和电流)，则 驱动电路的效率会降低。
如果增加电压和电流来稳定驱动电路的初始亮度，则可以稳定 驱动电路的亮度。在这种情况下，除非将电压和电流緩慢降低预设 的一段时间，否则可能发生闪烁和亮度的快速降低。
图3是示出了在将高电压和电流施加到平面焚光灯来稳定亮度 情况下的亮度特性曲线图。如图3所示，如果为了亮度的初始稳定 而增加电压和电流，则亮度被稳定。然而，如果保持施加到平面焚 光灯的电压和电流，则出现如图3中(A)所示的闪烁和亮度的快 速降低。
发明内容
因此，本发明提出了一种面光源驱动电路及其驱动方法，其基 本上消除了由于相关技术的局限和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于才是供一种适于通过优化启动电压和电 流来减少亮度稳定时间并改善〗氐温启动特性的面光源驱动电路及 其驱动方法。
本发明的其他优点、目的以及特征部分地将在下面的描述中阐
技术人员变得显而易见。本发明的目的和其他优点可以通过在说明 书中特别指出的结构以及权利要求和附图来实现和获得。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，如在此实施并广
泛描述的，面光源驱动电^各包括反相控制器，用于反々贵施加到面 光源的电流，并将该反馈电流与预设参考值进行比较以控制施加到 面光源的电流；温度传感器，用于检测面光源的工作温度；以及驱 动状态确定控制器，用于基于在温度传感器中检测到的温度来确定 面光源的工作模式，并根据面光源的工作模式来改变输入到反相控 制器的反馈电流。
另一方面，面光源驱动电路包括反相控制器，用于反馈施加 到面光源的电流，并将该反馈电流与预设参考值进行比较以控制施 加到面光源的电流；温度传感器，用于4企测面光源的工作温度；以 及驱动状态确定控制器，用于基于在温度传感器中检测到的温度来 确定面光源的工作模式、根据面光源的工作模式改变输入到反相控 制器的反馈电流、并通过基于改变后的反馈电流改变占空比来输出 开/关信号以控制反相控制器的工作时间。
此时，驱动电路还包括分流器，用于对反馈电流进行分流， 并将分流后的电流输出到反相控制器；以及至少两个电流开关，用 于在驱动状态确定控制器的控制下限制#皮所述分流器分流并#皮施 加给反相控制器的电流的等级。
另一方面，驱动面光源的方法包括4企测面光源的工作温度； 才艮据4全测到的工作温度来确定面光源的工作才莫式；以及基于确定的 工作模式来输出反相控制器的输出电流，其中，驱动面光源包括控 制施加到面光源的电流的反相控制器，以及基于工作温度来确定面 光源的工作模式、并改变输出到反相控制器的电流的驱动状态确定 控制器。
此时，确定工作才莫式包>^舌当面光源的工作温度处于〗氐于室温的 低温范围内时将高电流施加到面光源的触发才莫式；当面光源的工作 温度处于室温范围内，纟寻小于触发才莫式电流的电流施加到面光源以 稳定亮度的预热模式；以及当面光源的工作温度高于室温范围时， 基于面光源的反馈电流驱动面光源的正常模式。
此外，如果施加到面光源的电流高，则占空比较低，以及如果 施加到面光源的电流j氐，则占空比4交高，以降^f氐功-毛。
应该理解，对于本发明的上述的相无括描述和下面的具体描述事 示例性和说明性的，用于提供对权利要求所要求的本发明的进一步解释。
附图包括于此用于提供对本发明的进一步理解，以及结合于此 并构成本申请的 一部分用于示出本发明的实施例，并与说明书 一起 用于说明本发明的原理。在附图中
图1是示出了根据相关技术的与平面荧光灯(FFL)和外部电 极荧光灯(EEFL)有关的亮度稳定特性的曲线图2A和图2B是示出了在低温启动和驱动冲莫式下的非完全发 光和沟道聚集的照片；
图3是示出了在将高电压和电流施加到平面荧光灯以稳定亮度 的情况下的亮度特性曲线图4是示出了根据本发明第一实施例的面光源驱动电路的示意
图5是示出了根据本发明第一实施例的施加到面光源的电流等 级的曲线图6是示出了根据本发明第一实施例的输出驱动状态确定控制 器的电流的曲线图7是示出了根据本发明第一实施例的基于反相驱动电路的亮 度稳定的曲线图8是示出了根据本发明第一实施例的用于面光源驱动电路的 控制方法的流程图9是示出了根据本发明第二实施例的面光源驱动电路的示意 图；以及
图10(A) ~ (D)是示出了才艮据本发明第二实施例的反相控 制器的输出波形。
具体实施例方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，附图中示出了这些实 例。通篇中，附图中相同的参考标号用于表示相同或类似的部件。
以下，将参考附图描述才艮据本发明的面光源驱动电路及其驱动 方法。
图4是示出了根据本发明第一实施例的面光源驱动电路的示意图。
如图4所示，根据本发明第一实施例的面光源驱动电路包括 分流器31、反相控制器41、温度传感器32、第一电流开关33、第 二电流开关34、第三电流开关35、以及驱动4犬态确定4空制器42。 在此，分流器31包括电阻器(R1, R2)以将通过反々贵施加到面光 源的电流进行分流。然后，反相控制器41通过分流器31反々贵施加 到面光源的电流；将反馈电流与参考电流值进行比较以控制施加到 面光源的电流。此外，温度传感器32包括温度检测部件(热敏电 阻，RT)和电阻器(R7)，从而检测面光源周围的温度。第一电流 开关33包括二极管(D2)和电阻器(R3),其中，第一电流开关 33限制被分流器31分流并被施加到反相控制器41的电流的等级。 第二电流开关34包括二极管(Dl )和电阻器(R4)，其中，第二电 流开关34限制^皮分流器31分流并^皮施加到反相控制器41的电流 的等级。第三电流开关35包括二才及管(D3)、电阻器(R5、 R6) 和电容器(C1)，其中，第三电流开关35限制#:分流器31分流并 被施加到反相控制器41的电流的等级。然后，驱动状态确定控制 器42基于由温度传感器32 ^r测到的环境温度，确定用于^f氐温驱动 的触发模式、用于稳定亮度的预热模式、以及用于正常状态驱动的 正常模式的驱动状态；并通过控制第一、第二、和第三电流开关33、 34和35来强行控制施加到反相控制器41的反馈电流。
第一、第二、和第三电流开关33、 34和35共同连接到分流器 31的第一和第二反々贵电阻器(R1, R2)的连接节点；并且连接到 包4舌在驱动状态确定控制器42中的第一、第二和第三端口(端口 1、 端口 2、以及端口 3)。即，第一电流开关33连接到驱动状态确定 控制器42的第一端口 (端口 1);第二电流开关34连4妄到驱动状态 确定控制器42的第二端口 (端口 2);以及第三电流开关35连接到 驱动状态驱动控制器42的第三端口 (端口3)。
在图4中，第一、第二和第三电流开关33、 34和35的各个电 阻器(R3、 R4、 R5、 R6)具有不同的电阻值。对于图4的"i殳计， 第一电流开关33的电阻器(R3 )的电阻值小于第二电流开关34的 电阻器(R4)的电阻-f直；以及第三电流开关35的电阻器(R5+R6) 的电阻值小于第二电流开关34的电阻器(R4)的电阻值。第三电 流开关35包4舌电容器(Cl ), 乂人而第三电流开关35在驱动状态确 定控制器42的控制下防止施加到反相控制器41的反馈电流的快速 变化。
图4示出了三个电流开关33、 34和35。然而，不局限于三个， 还可以i殳置四个或更多的电流开关。
为了^r测面光源的工作温度，温度传感器32包括串联连接在
和电阻器(R7)。因此，温度一企测部件(热每丈电阻，RT)和电阻器 (R7)的连接节点连接到驱动状态确定控制器42的第四端口 (端 口 4)。
在此，反相控制器41包括差分放大器(比较器)41a,其将输 入到反相端(-)的反馈电流和输入到非反相端(+)的参考电流 之间的差进行放大。如果在驱动状态确定控制器42中形成比较器 或A/D转换器，则温度传感器32可以^使用不同的传感器而不用才是 供额外的外部电路。
如果仅使用反相控制器41的辅助启动电路，其由于反馈的限 制可以在预设电流范围内操作。为了解决该问题，提供了驱动状态 确定控制器42。驱动状态确定控制器42适当地^是高电流和电压， 从而驱动状态确定控制器42使能够基于由输入电压的改变而增加 的电流导致的电压变化进行反々贵。
下面将说明根据本发明的第 一 实施例的面光源驱动电路的操作。
图5是示出了根据本发明的第一实施例的施加到面光源的电流 等级的示意图。图6是示出了根据本发明的第一实施例的驱动状态 确定控制器的输出电流特性的曲线图。图7是示出了根据本发明的 第一实施例的面光源驱动电路中的亮度稳定特性的曲线图。图8是 示出了根据本发明的第 一 实施例的面光源驱动电路中的控制过程 的流程图。
当电压施加到驱动电路时，驱动状态确定控制器42通过连接 到第四端口 (端口4)的温度传感器32来检测面光源的工作温度。 即，驱动状态确定控制器42基于4企测到的面光源的工作温度来确 定用于低温驱动的触发模式、用于亮度稳定的预热模式、以及用于 正常状态驱动的正常才莫式的驱动状态。
如上所述，如果4吏用Hg气的平面荧光灯(FFL)在〗氐温环境 下工作，则要花费4艮长时间来激活Hg气。此外，由于平面荧光灯 具有大尺寸的截面，并且包括多个沟道，所以具有4艮高的不均匀放 电可能性。在这方面，当在低温环境下操作驱动电路时，将相对较 高的电压施力o到马区动电3各。
为了初始亮度的稳定，将优化的电流施加预设的时间，从而保 证初始稳定时间。在预设的一段时间之后，以固定的时间间隔緩慢 减少灯电流，乂人而防止闪烁和不稳、定的亮度。
在将电压施加到反相器之后，当由温度传感器(RT)在第一检 测时间4企测到的面光源的工作温度在^f氐温范围内(-10°C 0°C)时，
执行触发模式。当面光源的工作温度是在rc和40。c之间(更具体 地，rc〈工作温度^4o。c)时，执行预热模式。在完成预热模式后， 在正常状态下4丸4于正常纟莫式。
下面将描述基于驱动状态确定控制器42的确定状态通过切换 第一、第二和第三端口 (端口 1、端口 2和端口 3 )来4空制关于各 个状态(除了正常模式)的电流量的方法。
参考图5,驱动状态确定控制器42可以通过(级别#1 )、(级别 #2)以及(级别#3)的不同范围来控制与状态有关的电流量。因此， 不^义以一个电流范围(级别#4)而且以各种范围来才喿作驱动状态确 定控制器42，从而在低温驱动时使得亮度稳定并提供适当电流。即， 如果将低信号选择性地输出到第一、第二和第三端口 (端口 1、端 口 2和端口 3 )，驱动状态确定控制器42控制反相控制器41为触发 模式和预热模式。
下面将具体i^明。
首先，如果低信号输入到驱动状态确定控制器42的第一、第 二和第三端口，第一、第二和第三电流开关33、 34和35的各个二 极管(Dl、 D2、 D3)正向工作，从而在各个电流开关33、 34和 35中形成电流通路。因此，施加到设置在反相控制器41中的差分 放大器41a的反相端(-)的反馈电流减小到最小。在该种情况下， 如图5的(级别#1)所示，差分》文大器41a方文大并输出最大电流。
当将高信号输出到驱动状态确定控制器42的第一端口，并且 将低信号输出到第二端口和第三端口时，电流通路没有形成在第一 电流开关33中，而是形成在第二和第三电流开关34和35中。因 此，施加到设置在反相控制器41中的差分放大器41a的反相端(-) 的反馈电流增加到超过当将低信号输出到驱动状态确定控制器42 的第一、第二和第三端口时所施加的反々贵电流。在该种情况下，差 分放大器41a放大并输出具有图5的(级别#2)所示的等级的电流。
如果将高信号输出到驱动状态确定控制器42的第一端口和第 二端口，并且将j氐信号输出到第三端口时，电流通^各没有形成在第 一和第二电流开关33和34中，而是形成在第三电流开关35中。 因此，施加到设置在反相控制器41中的差分方文大器41a的反相端 (-)的反馈电流增加到超过当将高信号输出到第一端口并且将低 信号输出到第二和第三端口时所施加的反^t电流。在该种情况下， 差分放大器41a放大并输出具有图5的(级别#3)所示的等级的电流。
如果将高信号输出到驱动状态确定控制器42的第一端口、第 二端口和第三端口时，在第一、第二和第三电流开关33、 34和35 中没有形成电流通^各。因此，施加到i殳置在反相控制器41中的差 分放大器41a的反相端(_ )的反々赍电流变为最大，而与驱动状态 确定控制器42的控制无关。在这种情况下，差分放大器4la放大 并输出具有图5的(级别#4)所示的等级的电流。
此时，通过第三电流开关35平滑控制输入到反相控制器41的 反馈电流的电位而没有快速变化。
下面参考图6进行说明。
参考图6的(C)，输出电流的幅值对应于由反相控制器41的 差分》文大器41a输出的电流的幅值。在该方法中，驱动状态确定控 制器42选择性地将低信号输出至第一、第二和第三端口，从而在 各种模式下驱动面光源。
即，当将低信号输出到第一、第二和第三端口，或当将高信号 输出到第一端口并且将低信号输出到第二和第三端口时，通过图5 的(级别#1)和(级别#2)来执行触发模式。当将高信号输出到第 一和第二端口并且将低信号输出到第三端口时，通过图5的(级别
#3)来执行预热模式。当将高信号输出到第一、第二和第三端口时， 通过图5的(级别#4)来执行正常模式。
由驱动状态确定控制器42控制施加到反相控制器41的差分放 大器41a的反相端(-)的反馈电流；以及根据差分放大器41a的 输出来控制施加到面光源的电流。如图7所示，在^f氐温驱动预设的 一段时间的过程中，电流和电压线性减少以稳定亮度。
下面将参考图8说明根据本发明的第 一 实施例的面光源的驱动 方法。
如果^f吏面光源通电(S901),则驱动状态确定控制器42利用温 度传感器32来检测面光源的温度，从而选择工作模式。因此，确 定了面光源的工作温度是否为室温(S903 )。对于本发明的第一实 施例，室温确定在1 。C至40°C的范围内。
如果检测到的温度为室温，则执行预热模式以稳定亮度 (S904)。通过细分工作温度，在15。C〈工作温度^40。C的情况下，
保持预热模式5分钟，以及在rc^工作温度^i5。c的情况下，保持
预热模式6分钟。即，驱动状态确定控制器42输出高信号至第一 和第二端口，并输出低信号至第三端口，从而将具有对应于图5的(级别#3)的等级的电流施加到面光源。在这种情况下，在15。C〈 工作温度S4(TC的情况下，保持预热模式5分钟，以及在rc^工作 温度S15。C的情况下，保持预热模式6分钟。
在另一方法中，如果rc^工作温度si5。c,驱动状态确定控制
器42输出高信号至第一端口，并输出低信号至第二和第三端口， 乂人而将具有对应于图5的(级别#2)的等级的电流施加到面光源。 如果15°C <工作温度^4(TC，驱动状态确定控制器42输出高信号至 第一和第二端口，并输出低信号至第三端口，从而将具有对应于图 5的(级别#3)的等级的电流施加到面光源。
在通过预热模式稳定亮度之后，执行具有对应于图5的(级别 #4)的等级的正常模式(S905 )。即，驱动状态确定控制器42将高 信号输出至第一、第二和第三端口，从而反相控制器41基于反々贵 电流以对应于图5的(级另"#4)的等级的、施加到面光源的电流和 电压进行工作，而与驱动状态确定控制器42的控制无关。
保持正常模式直到电源开关断开(S911)。
在步骤(S903 )中，如果4企测到的面光源的工作温度不在室温 的范围内，则确定驱动电路是否处于用于低温启动和驱动的触发才莫 式(S906 )。
如果检测到的温度在-10。C和Oi:之间的范围内(-IOTX工作 温度SO。C)，则执行用于低温启动的触发模式(S907)。以对应于图 5的(级别#1)和(级别#2)的等级来执行触发模式。触发模式需 要用于初始启动面光源的高电流。因此，驱动^犬态确定控制器42 输出^f氐信号至第一、第二和第三端口，爿火而最大电流(图5的级别 #1)瞬时输出到反相控制器41。当将最大电流施加到面光源时，面光源启动。然后，驱动状态
确定控制器42输出高信号至第一端口，并将低信号输出到第二和 第三端口，从而，将具有对应于图5的(级另ij弁2)的等级的电流施 加到面光源。因此，如果面光源利用具有对应于图5的(级别#2) 的等级的电流以触发才莫式工作，并且面光源的工作温度在0。C以上， 则执行具有对应于图5的(级别#3)的等级的预热模式来稳定亮度 (S908 )。
如果面光源的工作温度不是室温或j氐温范围内而是在高温范 围内，例如，高于40°C,则施加预热月永沖(只十应于图5的级另ij弁3 的等级)1秒钟，并4丸行具有对应于图5的(级别#4)的等级的正 常模式。
执行正常模式直到开关断开。
根据图5的等级来确定用于操作控制的驱动电压。
对于本发明的第 一 实施例，工作温度可以随着面光源的特性而 改变。本发明不局限于上述优选实施例。例如， 一个反相器结构可 以由每个面光源单独设置；低温范围可以设置在-20。C和0。C之间；
室温范围可以_没置在rc和io'c之间、irc和38。c之间、或irc和
39。C之间。
在本发明的第一实施例中，驱动状态确定控制器42强制增加 面光源的驱动电流，^v而改善j氐温特性并减少稳、定亮度的时间。
即，面光源正常由大约130mA的电流来驱动。然而，4吏用驱 动状态确定控制器42来减少亮度稳定时间并改善低温启动特性的 面光源由大约200mA的电《u来驱动。
然而，诸如液晶显示(LCD)装置的4吏用面光源的产品在功:l毛
(W)方面具有局限性。因此，如果4艮据本发明的第一实施例驱动 面光源，面光源不能^L应用于LCD装置。
为了解决与功耗(W)方面的局限性有关的问题，提出了根据 本发明的第二实施例的面光源驱动电路及其驱动方法。即，根据本 发明的第二实施例的面光源驱动电路维持瞬时电流并降低提供电 流的时间，/人而降<氐功库€。
图9是示出了才艮据本发明的第二实施例的面光源驱动电^各的示意图。
如图9所示，根据本发明的第二实施例的面光源驱动电路包括 分流器31;反相控制器41;温度传感器32;第一电流开关33;第 二电流开关34;第三电流开关35;以及驱动状态确定控制器42。 此时，分流器31包括电阻器(R1， R2),以将通过反馈施加到面光 源的电流进行分流。然后，反相控制器41将通过分流器31施加到 面光源的电流进行反々贵；并通过将反々贵电流与参考电流值进行比專交 来产生驱动脉沖以控制施加到面光源的电流。此外，温度传感器32 包括温度检测部件(热敏电阻，RT)和电阻器(R7),从而检测面 光源周围的温度。第 一 电流开关33包括二极管(D2 )和电阻器(R3 )， 其中第一电流开关33限制被分流器33分流并被施加到反相控制器 41的电流的等级。第二电流开关34包括二极管(D1 )和电阻器(R4)， 其中，第二电流开关34限制被分流器31分流并被施加到反相控制 器41的电流的等级。第三电流开关35包括二极管(D3 )、电阻器 (R5， R6)和电容器(Cl)，其中，第三电流开关35限制被分流 器31分流并被施加到反相控制器41的电流的等级。然后，驱动状 态确定控制器42基于由温度传感器32检测到的环境温度来确定用 于低温驱动的触发模式、用于稳定亮度的预热模式、以及用于正常 状态驱动的正常才莫式；通过控制第一、第二和第三电流开关33、 34 和35来强制控制施加到反相控制器41的反々贵电流；以及通过控制 应用于触发模式或预热模式的电流的占空比来减少功耗(W )。
除了驱动状态确定控制器42之外，上述设置在根据本发明的 第二实施例的面光源中的部件的结构和功能与设置在根据本发明 的第 一 实施例的面光源中的部件的结构和功能相同。
当驱动触发模式或预热模式以减少稳定亮度的时间和改善低 温启动特性时，将大电流强制施加到面光源，从而增加了功耗(W)。 在根据本发明的第二实施例的驱动状态确定控制器42的情况下， 即4吏在触发才莫式或预热才莫式下施加大电流，^旦是减少施加电流的时 间以降低功耗(W)。因此，根据本发明的第二实施例的驱动状态 确定控制器42包括第五端口，其输出开/关信号来控制反相控制器 41才喿作时间(占空比)。
下面描述根据本发明的第二实施例的面光源的驱动方法。
与在根据本发明的第二实施例的面光源中的触发模式、预热模 式和正常模式有关的驱动方法与图8中所示的本发明的第一实施例 的马区动方法相同。
为了降低触发或预热模式下的功耗(W ),反相控制器41被接 通或断开，^Mv而控制4乘作时间的占空比。
图10 (A) ~ (D)示出了根据本发明的第二实施例的反相控 制器的输出波形。
如果检测到的温度在-l(TC和0。C之间(-10。c〈工作温度^rc) 的范围内，则执行对应于图5的(级别#1 )的等级的低温启动的驱 动模式。因此，驱动状态确定控制器42将低信号输出到第一、第
二和第三端口，并且第五端口IIT出具有大约44%到55%的占空比 的开/关信号。从而，由反相控制器41输出的波形如图10的(A) 所示，其中图10的(A)示出了本发明的示例性实施例，其中反相 控制器41将大约200mA的电流输出到面光源，以及第五端口输出 大约45 %至55 %的占空比。
当启动面光源时，驱动状态确定控制器42将高信号输出至第 一端口，并将低信号输出至第二和第三端口，从而将具有对应于图 5的(级别#2)的等级的电流施加到面光源，以及同时第五端口输 出具有在55%和80% (55%^占空比<80% )之间的占空比的开/ 关控制信号。因此，由反相控制器41输出的信号的波形如图10的 (B)所示，其中，图10的(B)示出了本发明的示例性实施例， 其中，反相控制器41 l俞出大约180mA的电流至面光源，以及第五 端口丰IT出大约55%至80% (55%^占空比<80% )的占空比。
当在工作温度大于0。C的情况下利用对应于图5的(级别弁3) 的等级来执行预热模式以稳定亮度时，驱动状态确定控制器42将 高信号输出到第一和第二端口 ，并将低信号输出到第三端口，从而 将具有对应于图5的(级别#3)的等级的电流施加到面光源，并且 同时第五端口输出具有在55 %和95 %之间的占空比(55 %￡占空比 <95% )的开/关控制信号。因此，由反相控制器41输出的信号的 波形如图10的(C)所示，其中图10的(C)示出了本发明的示例 性实施例，其中，反相控制器41将大约150mA的电流输出到面光 源，并且第五端口输出大约55%到95% (55%^占空比<95% )的 占空比。
在相同的方法中，当基于图5的(级别#4)执行正常模式时， 驱动状态确定控制器42将高信号输出到第一、第二和第三端口， 以及第五端口输出具有大约100%占空比的开/关控制信号。因此， 由反相控制器41输出的信号的波形如图10的(D)所示，其中图
10的(D)示出了本发明的示例性实施例，其中反相控制器41将 大约130mA的电流输出到面光源，以及第五端口输出95%以上的 占空比。
对于图10的(A) ~ (D),占空比不限于上述范围。如果施 加到面光源的电流高，则占空比变得较低。同时，如果施加到面光 源的电流4氐，则占空比变得專交高。
如上所述，#4居本发明的面光源驱动电3各及其驱动方法具有下 列优点。
为了在初始驱动面光源时稳定亮度，将电流和电压增加到预定 等级，乂人而缩短了稳、定亮度的时间。
此外，除了用于正常操作的电流范围以外，反相控制器通过输 出不同的驱动月永冲来基于确定的温度和工作状态以llr出与才喿作电 流有关的不同范围，从而改善面光源的工作特性。
面光源的工作电流范围不是固定的，而是才艮据工作才莫式而变 化，从而，改善面光源的驱动电路的^氐温启动和驱动特性。
此外，施加到比较器的输入端口的电压在固定范围内有规律地 改变，所以可以防止由灯中的快速电流变化导致的不稳定的亮度。 为了在^是高电流后稳、定保持亮度，将具有类似于预定频率的PWM 波形形状的脉冲施加预定时间，从而电流和电压线性减少以？文善亮 度稳定特性。
虽然大电流净皮强制施加到面光源以减少稳、定亮度的时间并改 善低温启动特性，但是可以通过缩短施加大电流的时间来降低功耗 (W)。在这一方面，可以将4艮据本发明的面光源应用于各种产品。
很显然，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神 和范围的条件下，可以对本发明做各种修改和改变。因此，本发明 旨在覆盖在所附权利要求及其等同物的范围内提供的本发明的修 改和改变。
权利要求
1.一种面光源驱动电路，包括反相控制器，用于反馈施加到所述面光源的电流，并将反馈电流与预设参考值进行比较以控制施加到所述面光源的所述电流；温度传感器，用于检测所述面光源的工作温度；以及驱动状态确定控制器，用于基于在所述温度传感器中检测到的温度来确定所述面光源的工作模式，并根据所述面光源的所述工作模式来改变输入到所述反相控制器的所述反馈电流。
2. 根据权利要求1所述的驱动电路，其中，所述工作模式包括 用于低温驱动的触发模式、用于稳定亮度的预热模式、以及用 于正常状态驱动的正常才莫式。
3. 根据权利要求1所述的驱动电路，还包括分流器，用于对所述反々贵电流进行分流，并将分流后的 电流输出到所述反相控制器；以及至少两个电流开关，用于在所述驱动状态确定控制器的 控制下限制被所述分流器分流并被施加给所述反相控制器的 电流的等级。
4. 根据权利要求3所述的驱动电路，其中所述至少两个电流开关 包括至少一个第一电流开关，由二4及管和电阻器构成；以及第二电流开关，由二极管、电阻器和电容器构成，用于 防止反馈电流的快速变化。
5. 根据权利要求4所述的驱动电路，其中，所述电流开关的各个 电阻器具有不同的电阻值。
6. 根据权利要求1所述的驱动电路，其中，所述反相控制器包括 差分放大器，用于放大输入到反相端(-)的所述反馈电流与 输入到非反相端(+ )的所述参考值之间的差。
7. —种面光源驱动电^各，包4舌反相控制器，用于反馈施加到所述面光源的电流，并将 反馈电流与预设参考值进行比较，以控制施加到所述面光源的 所述电流；温度传感器，用于4企测所述面光源的工作温度；以及驱动状态确定控制器，用于基于在所述温度传感器中检 测到的温度来确定所述面光源的工作才莫式、4艮据所述面光源的 所述工作模式来改变输入到所述反相控制器的所述反馈电流、 并通过基于改变后的反馈电流改变占空比来输出开/关信号以 控制所述反相控制器的工作时间。
8. 根据权利要求7所述的驱动电路，还包括分流器，用于对所述反馈电流进行分流，并将分流后的 电流输出到所述反相控制器；以及至少两个电流开关，用于在所述驱动状态确定控制器的 控制下，限制被所述分流器分流并被施加到所述反相控制器的 电流的等级。
9. 根据权利要求8所述的驱动电路，其中，所述至少两个电流开 关包括至少一个第一电流开关，由二才及管和电阻器构成；以及第二电流开关，由二极管、电阻器和电容器构成，用于 防止反馈电流的快速变化。
10. 根据权利要求9所述的驱动电路，其中，所述电流开关的各个 电阻器具有不同的电阻值。
11. 根据权利要求7所述的驱动电路，其中，所述反相控制器包括 差分放大器，用于放大输入到反相端(-)的所述反馈电流与 输入到非反相端(+ )的所述参考值之间的差。
12. —种驱动面光源的方法，所述面光源包括反相控制器，用于 控制施加到所述面光源的电流；以及驱动状态确定控制器，用 于基于工作温度来确定所述面光源的工作;漠式，以及用于改变输出到所述反相控制器的电流，所述方法包括 冲企测所述面光源的所述工作温度；才艮据所#r测到的工作温度来确定所述面光源的所述工作 才莫式；以及基于所确定的工作模式来输出所述反相控制器的输出电流o
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，确定所述工作模式包括触发模式，用于在所述面光源的所述工作温度处于低于 室温的^f氐温范围内时， 一寻大电流施加到所述面光源； 预热才莫式，用于在所述面光源的所述工作温度处于所述 室温范围内时，将小于所述触发才莫式的电流的电流施加到所述面光源，以稳定亮度；以及正常模式，用于在所述面光源的所述工作温度高于所述 室温范围时，基于所述面光源的反々贵电流来驱动所述面光源。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，在所述面光源的所述工作温度在rc和4o。c之间的情况下，执行所述预热模式，在所述面光源的所述工作温度低于rc的情况下，执行所述触发模 式，以及在所述面光源的所述工作温度高于所述室温的情况下，执行所述正常模式。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中，用于所述预热模式的所 述工作温度的等级细分为15TX所述工作温度S40。C的第一等级，以及rc^所述工作温度^i5。c的第二等级，并且所述第一等纟及和所述第二等级具有不同的处理时间。
16. 4艮据斥又利要求13所述的方法，其中，在所述面光源的所述工作温度低于rc的情况下，首先执行所述触发模式，然后执行 所述预热模式。
17. 根据权利要求13所述的方法，其中，在所述面光源的所述工 作温度高于所述室温的情况下，通过施加预热脉沖预设的 一段 时间来执行所述正常才莫式，而不扭j行所述预热才莫式。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，施加所述预热脉冲1秒钟。
19. 根据权利要求13所述的方法，其中，在施加到所述面光源的 所述电流高的情况下，占空比寿交4氐，以及在施加到所述面光源 的所述电流^f氐的情况下，所述占空比4交高，以降^f氐功谇毛。
全文摘要
本发明披露了一种面光源驱动电路及其驱动方法，其适于通过优化启动电压和电流来减少亮度稳定时间以及改进低温启动特性，驱动电路包括反相控制器，用于反馈施加到面光源的电流，并将该反馈电流与预设参考值进行比较以控制施加到面光源的电流；温度传感器，用于检测面光源的工作温度；以及驱动状态确定控制器，用于基于在温度传感器中检测到的温度来确定面光源的工作模式，并根据面光源的工作模式来改变输入到反相控制器的反馈电流。
文档编号G09G3/36GK101178880SQ200710126019
公开日2008年5月14日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年11月8日
发明者李桓雄, 许廷旭 申请人:未来产业株式会社
技术领域：
本发明涉及一种适于通过优化启动电压和电流来减少亮度稳
背景技术：
随着近来各种光源的发展，光源在例如照明领域、信息产业领 域、以及图像显示产业领域等多个领域都得到了广泛的应用。
光源主要分成包括呈点状形成的光分布的一维光源；包括呈 线状形成的光分布的二维光源；以及包括呈面状形成的光分布的三
维光源。
一维光源的典型实例为发光二级管(LED)。而二维光源的典 型实例为冷阴极荧光灯(CCFL)和外部电极荧光灯(EEFL),以及 三维光源的典型实例为平面焚光灯(FFL)。
因为液晶显示装置(LCD)不是自发光装置，所以其必须需要 一个额外的背光。对于包括在LCD装置的背光中的光源，有必要 在其大面积范围内发射均匀光，并降低功耗。
为了将一维和二维光源应用于LCD装置的背光，光源额外地 需要导光板(LGP),以及包括漫射部件和棱镜片的光学部件。因此， 4吏用一维光源或二维光源(例如，CCFL或LED)的背光的LCD 装置，已经由于其光学部件而增加了体积和重量。
为了解决这些问题，近来开发出了用于LCD装置背光的具有 平面型的三维面光源。通过使用才莫子形成玻璃基板或在两个玻璃基 4反之间i殳置多个玻璃或陶资壁可以将面光源制造为具有多个方丈电部。
前者以预定温度加热可才莫压的玻璃基板，然后利用模子处理可 才莫压的玻璃基一反，从而形成通过壁^皮此分隔开、且又相互连4妄的多 个放电部。利用密封玻璃料将经过处理的玻璃基板结合至另 一玻璃 基板，/人而在两个玻璃基一反之间形成多个方文电部。
后者使用玻璃或陶瓷材料在玻璃基板上形成多个壁，然后将包 括多个壁的该玻璃基板结合至另 一玻璃基板，从而在两个玻璃基板 之间形成多个方文电部。
通常，面光源的FFL使用Hg气。与诸如CCFL或EEFL的线 型灯相比，FFL具有更大的灯面积和更多的沟道(channel )。因此， 如果在开启FFL之后使用正常的驱动电流和电压，与相关技术中的 灯相比，增加了稳定亮度的时间。
以下，将集中说明相关技术光源的亮度特性和低温启动特性。
图1是对比诸如EEFL的二维光源的亮度稳定特性和诸如FFL 的三维光源的亮度稳定特性的曲线图。图2A和2B是示出了在低温 启动和驱动模式时的非完全发光和沟道聚集的照片。
在图1中，(a)示出了 EEFL的亮度稳定特性，以及(b)示出 了 FFL的亮度稳定特性。
参考图1，在启动EEFL之后，EEFL需要大约5分50秒的时 间来稳定其亮度。同时，在启动FFL之后，FFL需要大约18分40 秒的时间来稳定其亮度。即，稳定FFL的亮度的时间是稳定EEFL 的亮度的时间的三倍。除非稳定FFL的亮度的时间变短，否则难以 将FFL应用于LCD装置的背光。
如果使用Hg气的FFL在低温环境下运4亍，则要花费长时间来 激活Hg气。此外，由于平面突光灯具有大尺寸的截面，并且具有 多个沟道，因此不能均匀放电的几率很高。
如果在低温启动和驱动时不能向驱动电3各施加合适的电压和 电流，则可能发生如图2A所示的非完全发光以及如图2B所示的多 个沟道会聚集在一个方向上。如果增加变压器的初级绕组和次级绕 组之间的绕组比来冲是供适当的电压和电流(才是高电压和电流)，则 驱动电路的效率会降低。
如果增加电压和电流来稳定驱动电路的初始亮度，则可以稳定 驱动电路的亮度。在这种情况下，除非将电压和电流緩慢降低预设 的一段时间，否则可能发生闪烁和亮度的快速降低。
图3是示出了在将高电压和电流施加到平面焚光灯来稳定亮度 情况下的亮度特性曲线图。如图3所示，如果为了亮度的初始稳定 而增加电压和电流，则亮度被稳定。然而，如果保持施加到平面焚 光灯的电压和电流，则出现如图3中(A)所示的闪烁和亮度的快 速降低。
发明内容
因此，本发明提出了一种面光源驱动电路及其驱动方法，其基 本上消除了由于相关技术的局限和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于才是供一种适于通过优化启动电压和电 流来减少亮度稳定时间并改善〗氐温启动特性的面光源驱动电路及 其驱动方法。
本发明的其他优点、目的以及特征部分地将在下面的描述中阐
技术人员变得显而易见。本发明的目的和其他优点可以通过在说明 书中特别指出的结构以及权利要求和附图来实现和获得。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，如在此实施并广
泛描述的，面光源驱动电^各包括反相控制器，用于反々贵施加到面 光源的电流，并将该反馈电流与预设参考值进行比较以控制施加到 面光源的电流；温度传感器，用于检测面光源的工作温度；以及驱 动状态确定控制器，用于基于在温度传感器中检测到的温度来确定 面光源的工作模式，并根据面光源的工作模式来改变输入到反相控 制器的反馈电流。
另一方面，面光源驱动电路包括反相控制器，用于反馈施加 到面光源的电流，并将该反馈电流与预设参考值进行比较以控制施 加到面光源的电流；温度传感器，用于4企测面光源的工作温度；以 及驱动状态确定控制器，用于基于在温度传感器中检测到的温度来 确定面光源的工作模式、根据面光源的工作模式改变输入到反相控 制器的反馈电流、并通过基于改变后的反馈电流改变占空比来输出 开/关信号以控制反相控制器的工作时间。
此时，驱动电路还包括分流器，用于对反馈电流进行分流， 并将分流后的电流输出到反相控制器；以及至少两个电流开关，用 于在驱动状态确定控制器的控制下限制#皮所述分流器分流并#皮施 加给反相控制器的电流的等级。
另一方面，驱动面光源的方法包括4企测面光源的工作温度； 才艮据4全测到的工作温度来确定面光源的工作才莫式；以及基于确定的 工作模式来输出反相控制器的输出电流，其中，驱动面光源包括控 制施加到面光源的电流的反相控制器，以及基于工作温度来确定面 光源的工作模式、并改变输出到反相控制器的电流的驱动状态确定 控制器。
此时，确定工作才莫式包>^舌当面光源的工作温度处于〗氐于室温的 低温范围内时将高电流施加到面光源的触发才莫式；当面光源的工作 温度处于室温范围内，纟寻小于触发才莫式电流的电流施加到面光源以 稳定亮度的预热模式；以及当面光源的工作温度高于室温范围时， 基于面光源的反馈电流驱动面光源的正常模式。
此外，如果施加到面光源的电流高，则占空比较低，以及如果 施加到面光源的电流j氐，则占空比4交高，以降^f氐功-毛。
应该理解，对于本发明的上述的相无括描述和下面的具体描述事 示例性和说明性的，用于提供对权利要求所要求的本发明的进一步解释。
附图包括于此用于提供对本发明的进一步理解，以及结合于此 并构成本申请的 一部分用于示出本发明的实施例，并与说明书 一起 用于说明本发明的原理。在附图中
图1是示出了根据相关技术的与平面荧光灯(FFL)和外部电 极荧光灯(EEFL)有关的亮度稳定特性的曲线图2A和图2B是示出了在低温启动和驱动冲莫式下的非完全发 光和沟道聚集的照片；
图3是示出了在将高电压和电流施加到平面荧光灯以稳定亮度 的情况下的亮度特性曲线图4是示出了根据本发明第一实施例的面光源驱动电路的示意
图5是示出了根据本发明第一实施例的施加到面光源的电流等 级的曲线图6是示出了根据本发明第一实施例的输出驱动状态确定控制 器的电流的曲线图7是示出了根据本发明第一实施例的基于反相驱动电路的亮 度稳定的曲线图8是示出了根据本发明第一实施例的用于面光源驱动电路的 控制方法的流程图9是示出了根据本发明第二实施例的面光源驱动电路的示意 图；以及
图10(A) ~ (D)是示出了才艮据本发明第二实施例的反相控 制器的输出波形。
具体实施例方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，附图中示出了这些实 例。通篇中，附图中相同的参考标号用于表示相同或类似的部件。
以下，将参考附图描述才艮据本发明的面光源驱动电路及其驱动 方法。
图4是示出了根据本发明第一实施例的面光源驱动电路的示意图。
如图4所示，根据本发明第一实施例的面光源驱动电路包括 分流器31、反相控制器41、温度传感器32、第一电流开关33、第 二电流开关34、第三电流开关35、以及驱动4犬态确定4空制器42。 在此，分流器31包括电阻器(R1, R2)以将通过反々贵施加到面光 源的电流进行分流。然后，反相控制器41通过分流器31反々贵施加 到面光源的电流；将反馈电流与参考电流值进行比较以控制施加到 面光源的电流。此外，温度传感器32包括温度检测部件(热敏电 阻，RT)和电阻器(R7)，从而检测面光源周围的温度。第一电流 开关33包括二极管(D2)和电阻器(R3),其中，第一电流开关 33限制被分流器31分流并被施加到反相控制器41的电流的等级。 第二电流开关34包括二极管(Dl )和电阻器(R4)，其中，第二电 流开关34限制^皮分流器31分流并^皮施加到反相控制器41的电流 的等级。第三电流开关35包括二才及管(D3)、电阻器(R5、 R6) 和电容器(C1)，其中，第三电流开关35限制#:分流器31分流并 被施加到反相控制器41的电流的等级。然后，驱动状态确定控制 器42基于由温度传感器32 ^r测到的环境温度，确定用于^f氐温驱动 的触发模式、用于稳定亮度的预热模式、以及用于正常状态驱动的 正常模式的驱动状态；并通过控制第一、第二、和第三电流开关33、 34和35来强行控制施加到反相控制器41的反馈电流。
第一、第二、和第三电流开关33、 34和35共同连接到分流器 31的第一和第二反々贵电阻器(R1, R2)的连接节点；并且连接到 包4舌在驱动状态确定控制器42中的第一、第二和第三端口(端口 1、 端口 2、以及端口 3)。即，第一电流开关33连接到驱动状态确定 控制器42的第一端口 (端口 1);第二电流开关34连4妄到驱动状态 确定控制器42的第二端口 (端口 2);以及第三电流开关35连接到 驱动状态驱动控制器42的第三端口 (端口3)。
在图4中，第一、第二和第三电流开关33、 34和35的各个电 阻器(R3、 R4、 R5、 R6)具有不同的电阻值。对于图4的"i殳计， 第一电流开关33的电阻器(R3 )的电阻值小于第二电流开关34的 电阻器(R4)的电阻-f直；以及第三电流开关35的电阻器(R5+R6) 的电阻值小于第二电流开关34的电阻器(R4)的电阻值。第三电 流开关35包4舌电容器(Cl ), 乂人而第三电流开关35在驱动状态确 定控制器42的控制下防止施加到反相控制器41的反馈电流的快速 变化。
图4示出了三个电流开关33、 34和35。然而，不局限于三个， 还可以i殳置四个或更多的电流开关。
为了^r测面光源的工作温度，温度传感器32包括串联连接在
和电阻器(R7)。因此，温度一企测部件(热每丈电阻，RT)和电阻器 (R7)的连接节点连接到驱动状态确定控制器42的第四端口 (端 口 4)。
在此，反相控制器41包括差分放大器(比较器)41a,其将输 入到反相端(-)的反馈电流和输入到非反相端(+)的参考电流 之间的差进行放大。如果在驱动状态确定控制器42中形成比较器 或A/D转换器，则温度传感器32可以^使用不同的传感器而不用才是 供额外的外部电路。
如果仅使用反相控制器41的辅助启动电路，其由于反馈的限 制可以在预设电流范围内操作。为了解决该问题，提供了驱动状态 确定控制器42。驱动状态确定控制器42适当地^是高电流和电压， 从而驱动状态确定控制器42使能够基于由输入电压的改变而增加 的电流导致的电压变化进行反々贵。
下面将说明根据本发明的第 一 实施例的面光源驱动电路的操作。
图5是示出了根据本发明的第一实施例的施加到面光源的电流 等级的示意图。图6是示出了根据本发明的第一实施例的驱动状态 确定控制器的输出电流特性的曲线图。图7是示出了根据本发明的 第一实施例的面光源驱动电路中的亮度稳定特性的曲线图。图8是 示出了根据本发明的第 一 实施例的面光源驱动电路中的控制过程 的流程图。
当电压施加到驱动电路时，驱动状态确定控制器42通过连接 到第四端口 (端口4)的温度传感器32来检测面光源的工作温度。 即，驱动状态确定控制器42基于4企测到的面光源的工作温度来确 定用于低温驱动的触发模式、用于亮度稳定的预热模式、以及用于 正常状态驱动的正常才莫式的驱动状态。
如上所述，如果4吏用Hg气的平面荧光灯(FFL)在〗氐温环境 下工作，则要花费4艮长时间来激活Hg气。此外，由于平面荧光灯 具有大尺寸的截面，并且包括多个沟道，所以具有4艮高的不均匀放 电可能性。在这方面，当在低温环境下操作驱动电路时，将相对较 高的电压施力o到马区动电3各。
为了初始亮度的稳定，将优化的电流施加预设的时间，从而保 证初始稳定时间。在预设的一段时间之后，以固定的时间间隔緩慢 减少灯电流，乂人而防止闪烁和不稳、定的亮度。
在将电压施加到反相器之后，当由温度传感器(RT)在第一检 测时间4企测到的面光源的工作温度在^f氐温范围内(-10°C 0°C)时，
执行触发模式。当面光源的工作温度是在rc和40。c之间(更具体 地，rc〈工作温度^4o。c)时，执行预热模式。在完成预热模式后， 在正常状态下4丸4于正常纟莫式。
下面将描述基于驱动状态确定控制器42的确定状态通过切换 第一、第二和第三端口 (端口 1、端口 2和端口 3 )来4空制关于各 个状态(除了正常模式)的电流量的方法。
参考图5,驱动状态确定控制器42可以通过(级别#1 )、(级别 #2)以及(级别#3)的不同范围来控制与状态有关的电流量。因此， 不^义以一个电流范围(级别#4)而且以各种范围来才喿作驱动状态确 定控制器42，从而在低温驱动时使得亮度稳定并提供适当电流。即， 如果将低信号选择性地输出到第一、第二和第三端口 (端口 1、端 口 2和端口 3 )，驱动状态确定控制器42控制反相控制器41为触发 模式和预热模式。
下面将具体i^明。
首先，如果低信号输入到驱动状态确定控制器42的第一、第 二和第三端口，第一、第二和第三电流开关33、 34和35的各个二 极管(Dl、 D2、 D3)正向工作，从而在各个电流开关33、 34和 35中形成电流通路。因此，施加到设置在反相控制器41中的差分 放大器41a的反相端(-)的反馈电流减小到最小。在该种情况下， 如图5的(级别#1)所示，差分》文大器41a方文大并输出最大电流。
当将高信号输出到驱动状态确定控制器42的第一端口，并且 将低信号输出到第二端口和第三端口时，电流通路没有形成在第一 电流开关33中，而是形成在第二和第三电流开关34和35中。因 此，施加到设置在反相控制器41中的差分放大器41a的反相端(-) 的反馈电流增加到超过当将低信号输出到驱动状态确定控制器42 的第一、第二和第三端口时所施加的反々贵电流。在该种情况下，差 分放大器41a放大并输出具有图5的(级别#2)所示的等级的电流。
如果将高信号输出到驱动状态确定控制器42的第一端口和第 二端口，并且将j氐信号输出到第三端口时，电流通^各没有形成在第 一和第二电流开关33和34中，而是形成在第三电流开关35中。 因此，施加到设置在反相控制器41中的差分方文大器41a的反相端 (-)的反馈电流增加到超过当将高信号输出到第一端口并且将低 信号输出到第二和第三端口时所施加的反^t电流。在该种情况下， 差分放大器41a放大并输出具有图5的(级别#3)所示的等级的电流。
如果将高信号输出到驱动状态确定控制器42的第一端口、第 二端口和第三端口时，在第一、第二和第三电流开关33、 34和35 中没有形成电流通^各。因此，施加到i殳置在反相控制器41中的差 分放大器41a的反相端(_ )的反々赍电流变为最大，而与驱动状态 确定控制器42的控制无关。在这种情况下，差分放大器4la放大 并输出具有图5的(级别#4)所示的等级的电流。
此时，通过第三电流开关35平滑控制输入到反相控制器41的 反馈电流的电位而没有快速变化。
下面参考图6进行说明。
参考图6的(C)，输出电流的幅值对应于由反相控制器41的 差分》文大器41a输出的电流的幅值。在该方法中，驱动状态确定控 制器42选择性地将低信号输出至第一、第二和第三端口，从而在 各种模式下驱动面光源。
即，当将低信号输出到第一、第二和第三端口，或当将高信号 输出到第一端口并且将低信号输出到第二和第三端口时，通过图5 的(级别#1)和(级别#2)来执行触发模式。当将高信号输出到第 一和第二端口并且将低信号输出到第三端口时，通过图5的(级别
#3)来执行预热模式。当将高信号输出到第一、第二和第三端口时， 通过图5的(级别#4)来执行正常模式。
由驱动状态确定控制器42控制施加到反相控制器41的差分放 大器41a的反相端(-)的反馈电流；以及根据差分放大器41a的 输出来控制施加到面光源的电流。如图7所示，在^f氐温驱动预设的 一段时间的过程中，电流和电压线性减少以稳定亮度。
下面将参考图8说明根据本发明的第 一 实施例的面光源的驱动 方法。
如果^f吏面光源通电(S901),则驱动状态确定控制器42利用温 度传感器32来检测面光源的温度，从而选择工作模式。因此，确 定了面光源的工作温度是否为室温(S903 )。对于本发明的第一实 施例，室温确定在1 。C至40°C的范围内。
如果检测到的温度为室温，则执行预热模式以稳定亮度 (S904)。通过细分工作温度，在15。C〈工作温度^40。C的情况下，
保持预热模式5分钟，以及在rc^工作温度^i5。c的情况下，保持
预热模式6分钟。即，驱动状态确定控制器42输出高信号至第一 和第二端口，并输出低信号至第三端口，从而将具有对应于图5的(级别#3)的等级的电流施加到面光源。在这种情况下，在15。C〈 工作温度S4(TC的情况下，保持预热模式5分钟，以及在rc^工作 温度S15。C的情况下，保持预热模式6分钟。
在另一方法中，如果rc^工作温度si5。c,驱动状态确定控制
器42输出高信号至第一端口，并输出低信号至第二和第三端口， 乂人而将具有对应于图5的(级别#2)的等级的电流施加到面光源。 如果15°C <工作温度^4(TC，驱动状态确定控制器42输出高信号至 第一和第二端口，并输出低信号至第三端口，从而将具有对应于图 5的(级别#3)的等级的电流施加到面光源。
在通过预热模式稳定亮度之后，执行具有对应于图5的(级别 #4)的等级的正常模式(S905 )。即，驱动状态确定控制器42将高 信号输出至第一、第二和第三端口，从而反相控制器41基于反々贵 电流以对应于图5的(级另"#4)的等级的、施加到面光源的电流和 电压进行工作，而与驱动状态确定控制器42的控制无关。
保持正常模式直到电源开关断开(S911)。
在步骤(S903 )中，如果4企测到的面光源的工作温度不在室温 的范围内，则确定驱动电路是否处于用于低温启动和驱动的触发才莫 式(S906 )。
如果检测到的温度在-10。C和Oi:之间的范围内(-IOTX工作 温度SO。C)，则执行用于低温启动的触发模式(S907)。以对应于图 5的(级别#1)和(级别#2)的等级来执行触发模式。触发模式需 要用于初始启动面光源的高电流。因此，驱动^犬态确定控制器42 输出^f氐信号至第一、第二和第三端口，爿火而最大电流(图5的级别 #1)瞬时输出到反相控制器41。当将最大电流施加到面光源时，面光源启动。然后，驱动状态
确定控制器42输出高信号至第一端口，并将低信号输出到第二和 第三端口，从而，将具有对应于图5的(级另ij弁2)的等级的电流施 加到面光源。因此，如果面光源利用具有对应于图5的(级别#2) 的等级的电流以触发才莫式工作，并且面光源的工作温度在0。C以上， 则执行具有对应于图5的(级别#3)的等级的预热模式来稳定亮度 (S908 )。
如果面光源的工作温度不是室温或j氐温范围内而是在高温范 围内，例如，高于40°C,则施加预热月永沖(只十应于图5的级另ij弁3 的等级)1秒钟，并4丸行具有对应于图5的(级别#4)的等级的正 常模式。
执行正常模式直到开关断开。
根据图5的等级来确定用于操作控制的驱动电压。
对于本发明的第 一 实施例，工作温度可以随着面光源的特性而 改变。本发明不局限于上述优选实施例。例如， 一个反相器结构可 以由每个面光源单独设置；低温范围可以设置在-20。C和0。C之间；
室温范围可以_没置在rc和io'c之间、irc和38。c之间、或irc和
39。C之间。
在本发明的第一实施例中，驱动状态确定控制器42强制增加 面光源的驱动电流，^v而改善j氐温特性并减少稳、定亮度的时间。
即，面光源正常由大约130mA的电流来驱动。然而，4吏用驱 动状态确定控制器42来减少亮度稳定时间并改善低温启动特性的 面光源由大约200mA的电《u来驱动。
然而，诸如液晶显示(LCD)装置的4吏用面光源的产品在功:l毛
(W)方面具有局限性。因此，如果4艮据本发明的第一实施例驱动 面光源，面光源不能^L应用于LCD装置。
为了解决与功耗(W)方面的局限性有关的问题，提出了根据 本发明的第二实施例的面光源驱动电路及其驱动方法。即，根据本 发明的第二实施例的面光源驱动电路维持瞬时电流并降低提供电 流的时间，/人而降<氐功库€。
图9是示出了才艮据本发明的第二实施例的面光源驱动电^各的示意图。
如图9所示，根据本发明的第二实施例的面光源驱动电路包括 分流器31;反相控制器41;温度传感器32;第一电流开关33;第 二电流开关34;第三电流开关35;以及驱动状态确定控制器42。 此时，分流器31包括电阻器(R1， R2),以将通过反馈施加到面光 源的电流进行分流。然后，反相控制器41将通过分流器31施加到 面光源的电流进行反々贵；并通过将反々贵电流与参考电流值进行比專交 来产生驱动脉沖以控制施加到面光源的电流。此外，温度传感器32 包括温度检测部件(热敏电阻，RT)和电阻器(R7),从而检测面 光源周围的温度。第 一 电流开关33包括二极管(D2 )和电阻器(R3 )， 其中第一电流开关33限制被分流器33分流并被施加到反相控制器 41的电流的等级。第二电流开关34包括二极管(D1 )和电阻器(R4)， 其中，第二电流开关34限制被分流器31分流并被施加到反相控制 器41的电流的等级。第三电流开关35包括二极管(D3 )、电阻器 (R5， R6)和电容器(Cl)，其中，第三电流开关35限制被分流 器31分流并被施加到反相控制器41的电流的等级。然后，驱动状 态确定控制器42基于由温度传感器32检测到的环境温度来确定用 于低温驱动的触发模式、用于稳定亮度的预热模式、以及用于正常 状态驱动的正常才莫式；通过控制第一、第二和第三电流开关33、 34 和35来强制控制施加到反相控制器41的反々贵电流；以及通过控制 应用于触发模式或预热模式的电流的占空比来减少功耗(W )。
除了驱动状态确定控制器42之外，上述设置在根据本发明的 第二实施例的面光源中的部件的结构和功能与设置在根据本发明 的第 一 实施例的面光源中的部件的结构和功能相同。
当驱动触发模式或预热模式以减少稳定亮度的时间和改善低 温启动特性时，将大电流强制施加到面光源，从而增加了功耗(W)。 在根据本发明的第二实施例的驱动状态确定控制器42的情况下， 即4吏在触发才莫式或预热才莫式下施加大电流，^旦是减少施加电流的时 间以降低功耗(W)。因此，根据本发明的第二实施例的驱动状态 确定控制器42包括第五端口，其输出开/关信号来控制反相控制器 41才喿作时间(占空比)。
下面描述根据本发明的第二实施例的面光源的驱动方法。
与在根据本发明的第二实施例的面光源中的触发模式、预热模 式和正常模式有关的驱动方法与图8中所示的本发明的第一实施例 的马区动方法相同。
为了降低触发或预热模式下的功耗(W ),反相控制器41被接 通或断开，^Mv而控制4乘作时间的占空比。
图10 (A) ~ (D)示出了根据本发明的第二实施例的反相控 制器的输出波形。
如果检测到的温度在-l(TC和0。C之间(-10。c〈工作温度^rc) 的范围内，则执行对应于图5的(级别#1 )的等级的低温启动的驱 动模式。因此，驱动状态确定控制器42将低信号输出到第一、第
二和第三端口，并且第五端口IIT出具有大约44%到55%的占空比 的开/关信号。从而，由反相控制器41输出的波形如图10的(A) 所示，其中图10的(A)示出了本发明的示例性实施例，其中反相 控制器41将大约200mA的电流输出到面光源，以及第五端口输出 大约45 %至55 %的占空比。
当启动面光源时，驱动状态确定控制器42将高信号输出至第 一端口，并将低信号输出至第二和第三端口，从而将具有对应于图 5的(级别#2)的等级的电流施加到面光源，以及同时第五端口输 出具有在55%和80% (55%^占空比<80% )之间的占空比的开/ 关控制信号。因此，由反相控制器41输出的信号的波形如图10的 (B)所示，其中，图10的(B)示出了本发明的示例性实施例， 其中，反相控制器41 l俞出大约180mA的电流至面光源，以及第五 端口丰IT出大约55%至80% (55%^占空比<80% )的占空比。
当在工作温度大于0。C的情况下利用对应于图5的(级别弁3) 的等级来执行预热模式以稳定亮度时，驱动状态确定控制器42将 高信号输出到第一和第二端口 ，并将低信号输出到第三端口，从而 将具有对应于图5的(级别#3)的等级的电流施加到面光源，并且 同时第五端口输出具有在55 %和95 %之间的占空比(55 %￡占空比 <95% )的开/关控制信号。因此，由反相控制器41输出的信号的 波形如图10的(C)所示，其中图10的(C)示出了本发明的示例 性实施例，其中，反相控制器41将大约150mA的电流输出到面光 源，并且第五端口输出大约55%到95% (55%^占空比<95% )的 占空比。
在相同的方法中，当基于图5的(级别#4)执行正常模式时， 驱动状态确定控制器42将高信号输出到第一、第二和第三端口， 以及第五端口输出具有大约100%占空比的开/关控制信号。因此， 由反相控制器41输出的信号的波形如图10的(D)所示，其中图
10的(D)示出了本发明的示例性实施例，其中反相控制器41将 大约130mA的电流输出到面光源，以及第五端口输出95%以上的 占空比。
对于图10的(A) ~ (D),占空比不限于上述范围。如果施 加到面光源的电流高，则占空比变得较低。同时，如果施加到面光 源的电流4氐，则占空比变得專交高。
如上所述，#4居本发明的面光源驱动电3各及其驱动方法具有下 列优点。
为了在初始驱动面光源时稳定亮度，将电流和电压增加到预定 等级，乂人而缩短了稳、定亮度的时间。
此外，除了用于正常操作的电流范围以外，反相控制器通过输 出不同的驱动月永冲来基于确定的温度和工作状态以llr出与才喿作电 流有关的不同范围，从而改善面光源的工作特性。
面光源的工作电流范围不是固定的，而是才艮据工作才莫式而变 化，从而，改善面光源的驱动电路的^氐温启动和驱动特性。
此外，施加到比较器的输入端口的电压在固定范围内有规律地 改变，所以可以防止由灯中的快速电流变化导致的不稳定的亮度。 为了在^是高电流后稳、定保持亮度，将具有类似于预定频率的PWM 波形形状的脉冲施加预定时间，从而电流和电压线性减少以？文善亮 度稳定特性。
虽然大电流净皮强制施加到面光源以减少稳、定亮度的时间并改 善低温启动特性，但是可以通过缩短施加大电流的时间来降低功耗 (W)。在这一方面，可以将4艮据本发明的面光源应用于各种产品。
很显然，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神 和范围的条件下，可以对本发明做各种修改和改变。因此，本发明 旨在覆盖在所附权利要求及其等同物的范围内提供的本发明的修 改和改变。
权利要求
1.一种面光源驱动电路，包括反相控制器，用于反馈施加到所述面光源的电流，并将反馈电流与预设参考值进行比较以控制施加到所述面光源的所述电流；温度传感器，用于检测所述面光源的工作温度；以及驱动状态确定控制器，用于基于在所述温度传感器中检测到的温度来确定所述面光源的工作模式，并根据所述面光源的所述工作模式来改变输入到所述反相控制器的所述反馈电流。
2. 根据权利要求1所述的驱动电路，其中，所述工作模式包括 用于低温驱动的触发模式、用于稳定亮度的预热模式、以及用 于正常状态驱动的正常才莫式。
3. 根据权利要求1所述的驱动电路，还包括分流器，用于对所述反々贵电流进行分流，并将分流后的 电流输出到所述反相控制器；以及至少两个电流开关，用于在所述驱动状态确定控制器的 控制下限制被所述分流器分流并被施加给所述反相控制器的 电流的等级。
4. 根据权利要求3所述的驱动电路，其中所述至少两个电流开关 包括至少一个第一电流开关，由二4及管和电阻器构成；以及第二电流开关，由二极管、电阻器和电容器构成，用于 防止反馈电流的快速变化。
5. 根据权利要求4所述的驱动电路，其中，所述电流开关的各个 电阻器具有不同的电阻值。
6. 根据权利要求1所述的驱动电路，其中，所述反相控制器包括 差分放大器，用于放大输入到反相端(-)的所述反馈电流与 输入到非反相端(+ )的所述参考值之间的差。
7. —种面光源驱动电^各，包4舌反相控制器，用于反馈施加到所述面光源的电流，并将 反馈电流与预设参考值进行比较，以控制施加到所述面光源的 所述电流；温度传感器，用于4企测所述面光源的工作温度；以及驱动状态确定控制器，用于基于在所述温度传感器中检 测到的温度来确定所述面光源的工作才莫式、4艮据所述面光源的 所述工作模式来改变输入到所述反相控制器的所述反馈电流、 并通过基于改变后的反馈电流改变占空比来输出开/关信号以 控制所述反相控制器的工作时间。
8. 根据权利要求7所述的驱动电路，还包括分流器，用于对所述反馈电流进行分流，并将分流后的 电流输出到所述反相控制器；以及至少两个电流开关，用于在所述驱动状态确定控制器的 控制下，限制被所述分流器分流并被施加到所述反相控制器的 电流的等级。
9. 根据权利要求8所述的驱动电路，其中，所述至少两个电流开 关包括至少一个第一电流开关，由二才及管和电阻器构成；以及第二电流开关，由二极管、电阻器和电容器构成，用于 防止反馈电流的快速变化。
10. 根据权利要求9所述的驱动电路，其中，所述电流开关的各个 电阻器具有不同的电阻值。
11. 根据权利要求7所述的驱动电路，其中，所述反相控制器包括 差分放大器，用于放大输入到反相端(-)的所述反馈电流与 输入到非反相端(+ )的所述参考值之间的差。
12. —种驱动面光源的方法，所述面光源包括反相控制器，用于 控制施加到所述面光源的电流；以及驱动状态确定控制器，用 于基于工作温度来确定所述面光源的工作;漠式，以及用于改变输出到所述反相控制器的电流，所述方法包括 冲企测所述面光源的所述工作温度；才艮据所#r测到的工作温度来确定所述面光源的所述工作 才莫式；以及基于所确定的工作模式来输出所述反相控制器的输出电流o
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，确定所述工作模式包括触发模式，用于在所述面光源的所述工作温度处于低于 室温的^f氐温范围内时， 一寻大电流施加到所述面光源； 预热才莫式，用于在所述面光源的所述工作温度处于所述 室温范围内时，将小于所述触发才莫式的电流的电流施加到所述面光源，以稳定亮度；以及正常模式，用于在所述面光源的所述工作温度高于所述 室温范围时，基于所述面光源的反々贵电流来驱动所述面光源。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，在所述面光源的所述工作温度在rc和4o。c之间的情况下，执行所述预热模式，在所述面光源的所述工作温度低于rc的情况下，执行所述触发模 式，以及在所述面光源的所述工作温度高于所述室温的情况下，执行所述正常模式。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中，用于所述预热模式的所 述工作温度的等级细分为15TX所述工作温度S40。C的第一等级，以及rc^所述工作温度^i5。c的第二等级，并且所述第一等纟及和所述第二等级具有不同的处理时间。
16. 4艮据斥又利要求13所述的方法，其中，在所述面光源的所述工作温度低于rc的情况下，首先执行所述触发模式，然后执行 所述预热模式。
17. 根据权利要求13所述的方法，其中，在所述面光源的所述工 作温度高于所述室温的情况下，通过施加预热脉沖预设的 一段 时间来执行所述正常才莫式，而不扭j行所述预热才莫式。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，施加所述预热脉冲1秒钟。
19. 根据权利要求13所述的方法，其中，在施加到所述面光源的 所述电流高的情况下，占空比寿交4氐，以及在施加到所述面光源 的所述电流^f氐的情况下，所述占空比4交高，以降^f氐功谇毛。
全文摘要
本发明披露了一种面光源驱动电路及其驱动方法，其适于通过优化启动电压和电流来减少亮度稳定时间以及改进低温启动特性，驱动电路包括反相控制器，用于反馈施加到面光源的电流，并将该反馈电流与预设参考值进行比较以控制施加到面光源的电流；温度传感器，用于检测面光源的工作温度；以及驱动状态确定控制器，用于基于在温度传感器中检测到的温度来确定面光源的工作模式，并根据面光源的工作模式来改变输入到反相控制器的反馈电流。
文档编号G09G3/36GK101178880SQ200710126019
公开日2008年5月14日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年11月8日
发明者李桓雄, 许廷旭 申请人:未来产业株式会社
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