Sistema de iluminación posterior que comprende:

- una pluralidad de estructuras de lámpara en una configuración paralela;

- una fuente de corriente alterna común para alimentar dicha pluralidad de estructuras de lámpara, en el que la fuente de corriente alterna común comprende un inversor con

• un controlador configurado para generar unas señales de control,

• una red de conmutación configurada para recibir un voltaje de entrada de corriente continua y para generar una señal de corriente alterna en respuesta a las señales de control, y

- una etapa del transformador de salida configurada para recibir la señal de corriente alterna y para sacar la fuente de corriente alterna común;

- un primer anillo compensador acoplado en serie con dicha pluralidad de estructuras de lámpara a través de dicha fuente de corriente alterna común, en el que dicho primer anillo compensador comprende una primera pluralidad de transformadores de compensación con unos devanados primarios respectivos y unos devanados secundarios respectivos, cada uno de dichos devanados primarios se conecta en serie con una estructura de lámpara correspondiente, dichos devanados secundarios se conectan en serie unos con otros y en fase para formar un primer bucle cerrado de manera que las corrientes conducidas por las estructuras de lámpara respectivas se controlen mediante las relaciones de transformación de los transformadores de compensación respectivos; y

- un circuito de detección de fallos configurado para monitorizar una pluralidad de voltajes de nodo en el primer bucle cerrado de los devanados secundarios, para generar un voltaje de retroalimentación correspondiente a uno de la pluralidad de voltajes de nodo con un nivel de voltaje mayor entre la pluralidad de voltajes de nodo, y para comparar el voltaje de retroalimentación con un voltaje de referencia para determinar una condición de fallo, en el que el circuito de detección de fallos saca una señal de fallo para apagar la fuente de corriente alterna común cuando se da la condición de fallo

Esquema de distribución de corrientes y dispositivo para operar múltiples lámparas CCF.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a unos transformadores de compensación y más concretamente a un anillo compensador utilizado para la distribución de corrientes en un sistema de iluminación posterior de lámparas múltiples.

En las aplicaciones de pantallas de cristal líquido (LCD) se necesita una iluminación posterior para iluminar la pantalla para hacer una pantalla visible. Con el tamaño cada vez mayor de las pantallas LCD (p. ej., televisión LCD o monitor LCD de pantalla grande), los sistemas de iluminación posterior de lámparas fluorescentes de cátodo frío (CCFL) pueden operar con lámparas múltiples para obtener una iluminación de alta calidad para la visualización. Uno de los retos para una operación con lámparas múltiples es cómo mantener las corrientes de funcionamiento controladas o básicamente iguales para las lámparas respectivas, proporcionando de ese modo el efecto de iluminación deseado en la pantalla de visualización, a la vez que se reducen los dispositivos del control electrónico y conmutación de potencia para reducir el coste del sistema.

US2003001524 describe un sistema de lámparas múltiples para activar un conjunto de lámparas que comprende un circuito de control para convertir una señal de CC en una señal de CA, un transformador con un lado primario acoplado al circuito de control y un lado secundario para la salida de la potencia CA, y un circuito de compensación de corriente acoplado al terminal de bajo voltaje del conjunto de lámparas para compensar los valores de la corriente que circula a través de las lámparas.

Más adelante se analizan algunas de las dificultades.

La variación en el voltaje de funcionamiento de una CCFL está por lo general en torno al pm 20% para un nivel de corriente dado. Cuando se conectan lámparas múltiples en paralelo a través de una fuente de voltaje común, resulta difícil conseguir el reparto igual de la corriente entre las lámparas sin un mecanismo de compensación de corrientes. Además, las lámparas con voltajes de funcionamiento mayor pueden no encenderse después de encenderse las lámparas con un voltaje de funcionamiento menor.

A la hora de fabricar una pantalla con lámparas múltiples, resulta difícil proporcionar unas condiciones circundantes idénticas para cada lámpara. De esta manera, los parámetros parásitos para cada lámpara varían. Los parámetros parásito (p. ej., la reactancia parásita o la capacitancia parásita) de las lámparas algunas veces varían significativamente en una configuración de lámparas típica. Las diferencias de la capacitancia parásita resultan en diferentes corrientes de fuga capacitivas para cada lámpara en condiciones de operación de alto voltaje y alta frecuencia, que es una variable en la corriente efectiva de lámpara (y por tanto brillo) para cada lámpara.

Un método es conectar los devanados primarios de los transformadores en serie y conectar las lámparas a través de los devanados secundarios respectivos de los transformadores. Puesto que la corriente que circula a través de los devanados primarios es básicamente igual en una configuración de este tipo, la corriente a través de los devanados secundarios puede controlarse mediante el mecanismo de compensación de amperios-vuelta. De esta manera, las corrientes secundarias (o corrientes en las lámparas) pueden controlarse mediante un regulador de corriente primaria común y las relaciones de transformación del transformador.

Una limitación de los métodos anteriores se da cuando el número de lámparas, y por consiguiente el número de transformadores, aumenta. El voltaje de entrada se limita, reduciéndose así el voltaje disponible para cada devanado primario del transformador a medida que aumenta el número de lámparas. El diseño de los transformadores asociados se vuelve difícil.

Resumen de la invención

La presente invención propone un sistema de iluminación posterior y un método como se define en las reivindicaciones adjuntas, para activar lámparas fluorescentes múltiples, p. ej., lámparas fluorescentes de cátodo frío (CCFLs) con un ajuste de corrientes preciso. Por ejemplo, cuando se alimentan cargas múltiples en una configuración paralela mediante una fuente de corriente alterna (CA) común, la corriente que circula a través de cada carga individual puede controlarse para ser básicamente igual o una relación predeterminada insertando una pluralidad de transformadores de compensación en una configuración de anillo compensador entre la fuente común de CA y las cargas múltiples. Los transformadores de compensación incluyen unos devanados primarios respectivos conectados individualmente en serie con cada carga. Los devanados secundarios de los transformadores de compensación se conectan en serie y en fase para formar un bucle de cortocircuito. Los devanados secundarios conducen una corriente común (p. ej., una corriente de cortocircuito). Se hace que las corrientes conducidas por los devanados primarios de los transformadores de compensaciones respectivos, y las corrientes que circulan a través de las cargas correspondientes, sean iguales utilizando una relación de transformación idéntica para los transformadores, o que sean una relación predeterminada utilizando una relación de transformación diferente.

El ajuste de corrientes (o distribución de corrientes) en el anillo compensador se facilita mediante el mecanismo de compensación electromagnético de los transformadores de compensación y el acoplamiento cruzado electromagnético a través del anillo de los devanados secundarios. La distribución de corrientes entre cargas múltiples (p. ej., lámparas) se controla ventajosamente con una estructura pasiva simple sin emplear un mecanismo de control activo adicional, lo que reduce la complejidad y el coste del sistema de iluminación posterior. A diferencia de un método balún convencional que se hace bastante complicado y algunas veces poco práctico cuando aumenta el número de cargas, el método anterior resulta más simple, menos costoso, más fácil de fabricar, y puede compensar la corriente de muchas más, un número ilimitado teóricamente de, cargas.

En una forma de realización, un sistema de iluminación posterior utiliza una fuente común de CA (p. ej., una fuente de CA única o una pluralidad de fuentes de CA sincronizadas) para activar unas estructuras de lámpara paralelas múltiples con un anillo compensador que comprende una red de transformadores con por lo menos un transformador designado para cada estructura de lámpara. El devanado primario de cada transformador en el anillo compensador se conecta en serie con su estructura de lámpara designada, y unas combinaciones de estructuras de lámpara-devanado primario múltiples se acoplan en paralelo a través de una fuente de CA simple o se disponen en subgrupos paralelos múltiples para conectarse a un conjunto de fuentes de CA sincronizadas. Los devanados secundarios de los transformadores se conectan conjuntamente en serie para formar un bucle cerrado. La polaridad de conexión en la red de transformadores se dispone de tal manera que los voltajes a través de cada devanado secundario están en fase en el bucle cerrado cuando el voltaje aplicado a los devanados primarios está en la misma fase. De esta manera, fluirá una corriente de cortocircuito común a través de los devanados secundarios en el bucle conectado en serie cuando los voltajes en fase se desarrollan a través de los devanados primarios.

Las corrientes en las lámparas circulan a través de los devanados primarios respectivos de los transformadores y a través de las estructuras de lámpara respectivas para proporcionar la iluminación. Las corrientes en las lámparas que circulan a través de los devanados primarios respectivos son proporcionales a la corriente común que circula a través de los devanados secundarios si se desprecia la corriente de magnetización. De esta manera, las corrientes en las lámparas de las diferentes estructuras de lámpara pueden ser básicamente las mismas o proporcionales unas a las otras dependiendo de las relaciones de transformación del transformador. En una forma de realización, los transformadores tienen básicamente la misma relación de transformación para llevar a cabo básicamente el ajuste de los niveles de corriente en las lámparas para un brillo uniforme de las lámparas.

En una forma de realización,...

1. Sistema de iluminación posterior que comprende:

2. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, en el que los devanados primarios de dicho primer anillo compensador se conectan entre:

3. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, en el que cada una de las estructuras de lámpara comprende dos lámparas fluorescentes, y cada uno de los devanados primarios correspondientes del primer anillo compensador se conecta entre un conjunto diferente de dichas dos lámparas fluorescentes.

4. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, en el que los transformadores de compensación tienen:

5. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, en el que dicha etapa del transformador de salida:

6. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, en el que el circuito de detección de fallos comprende:

7. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un segundo anillo compensador que comprende una segunda pluralidad de transformadores de compensación con unos devanados primarios respectivos y unos devanados secundarios respectivos, en el que el primer anillo compensador y el segundo anillo compensador se acoplan en los extremos opuestos de las estructuras de lámpara de manera que cada estructura de lámpara se asocie con un devanado primario diferente de dicha primera pluralidad de transformadores de compensación en un extremo y un devanado primario diferentes de dicha segunda pluralidad de transformadores de compensación en otro extremo, y los devanados secundarios de la segunda pluralidad de transformadores de compensación se conecten en serie unos con otros y en fase para formar un segundo bucle cerrado.

8. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, en el que cada uno de los transformadores de compensación tienen un núcleo magnético separado y dicho núcleo magnético:

9. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, en el que cada uno de los transformadores de compensación tienen un núcleo magnético separado y dicho núcleo magnético tiene una permeabilidad relativa alta con una permeabilidad relativa inicial mayor que 5.000.

10. Método para compensar corrientes entre ramas paralelas múltiples de lámparas en un sistema de iluminación posterior y para detectar una condición de fallo, comprendiendo el método las acciones de:

11. Método según la reivindicación 10, en el que dichos transformadores de compensación tienen:

12. Método según la reivindicación 10, en el que la condición de fallo se detecta cuando cualquiera de la pluralidad de voltajes de nodo excede un umbral predeterminado.

13. Método según la reivindicación 10, que comprende adicionalmente generar un voltaje adicional en los devanados primarios acoplados en serie con las lámparas sin encender para mantener las relaciones de amperios-vuelta para los transformadores de compensación respectivos mientras que la corriente común está circulando en los devanados secundarios, en el que se suma un voltaje adicional en fase con la fuente de corriente alterna común para encender las lámparas apagadas.

14. Método según la reivindicación 10, que comprende adicionalmente controlar la corriente conducida por las lámparas de cada rama paralela en base a la relación de transformación del transformador de compensación asociado.

15. Sistema de iluminación posterior según la reivindicación 1, en el que una corriente de bucle circula en el primer bucle cerrado cuando por lo menos una de las estructuras de lámpara está encendida, se genera un voltaje adicional en dichos devanados primarios conectados a las estructuras de lámpara sin encender mientras que la corriente de bucle circula para mantener las relaciones amperios-vuelta para los transformadores de compensación respectivos, y el voltaje adicional se suma en fase con la fuente de corriente alterna común para encender las estructuras de lámpara apagadas.