JP2008123991A - 面発光素子の駆動回路及び駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】始動電圧及び電流の最適化によって輝度安定化時間を短縮し、低温始動特性を改善し、平板蛍光ランプ（面発光素子）が適用される製品によって電力を制限できる面発光素子の駆動回路及び駆動方法を提供する。
【解決手段】面発光素子に供給される電流をフィードバックし、前記フィードバックされた電流を基準値と比較して前記面発光素子に印加される電流を制御するインバータコントローラ４１と、前記面発光素子の動作温度を感知するための温度感知部３２と、前記温度感知部３２で感知された動作温度によって駆動条件を判断し、各駆動条件によって前記インバータコントローラ４１に入力されるフィードバック電流を可変する駆動条件判断制御部４２と、を含んで面発光素子の駆動回路を構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、面発光素子の駆動回路及び駆動方法に関するもので、特に、始動電圧及び電流の最適化によって輝度安定化時間を短縮し、低温始動特性を改善できる面発光素子の駆動回路及び駆動方法に関するものである。

最近、多様な種類の光源が開発されており、この光源は、照明分野、情報産業分野及び映像産業分野などの多様な分野に幅広く適用されている。

一般的に、光源は、点形態の光学分布を有する光を発生する１次元光源と、線形態の光学分布を有する光を発生する２次元光源と、面形態の光学分布を有する光を発生する３次元光源とに区分される。

前記１次元光源としては、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）が代表的で、前記２次元光源としては、直管型ランプである冷陰極蛍光ランプ（ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）及び外部電極蛍光ランプ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；ＥＥＦＬ）が代表的で、前記３次元光源としては、平板蛍光ランプ（ｆｌａｔ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ；ＦＦＬ）が代表的である。

一方、液晶表示装置は、自ら発光して映像を表示する表示装置でないので、別途の光源をバックライトとして用いて映像を表示する。また、前記液晶表示装置のバックライト用光源は、広い面積で均一な光を発光すべきであり、低い消費電力を有するべきである。

したがって、前記１、２次元光源を前記液晶表示装置用バックライトとして用いる場合は、輝度均一性を増加させるために、導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐａｎｅｌ；ＬＧＰ）、拡散部材及びプリズムシートなどの光学部材が追加的に要求される。その結果、冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードなどの１、２次元光源をバックライトとして用いる液晶表示装置においては、上記のような光学部材によって体積及び重さが大いに増加する。

上記のような問題点を解決するために、平板形態の３次元面光源装置がバックライト用として新しく提示されている。この面光源装置は、ガラス基板の成形加工によって多数の放電空間を形成する方法、または、２枚のガラス基板の間にガラスまたはセラミック材質の隔壁を配置して多数の放電空間を形成する方法で製造される。

前者の方法によると、成形加工が可能な所定の温度でガラス基板を加熱し、隔壁で分離されて互いに連結される多数の放電チャネルを有するように、特定の金型を用いてガラス基板を成形加工した後、加工されたガラス基板を他のガラス基板とシーリング用フリットを用いて接合することで多数の放電空間を形成する。

後者の方法によると、下部ガラス基板上にガラスまたはセラミックを用いて隔壁を形成し、シーリング用フリットを用いて上部ガラス基板と接合することで多数の放電空間を形成する。

上記のような面光源装置のうち代表的な平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）は、Ｈｇを用いた製品である。前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）は、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）及び外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）などの直管型ランプに比べてランプ面積が大きく、多数のチャネルを有する構造であるため、ランプの点灯後、通常の駆動電圧／電流を用いると、輝度安定化時間が既存のランプに比べて長く要されるという問題を有する。

以下、従来技術に係る光源の輝度特性及び低温始動特性を説明する。

図１は、一般的な２次元光源である外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）と３次元光源である平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）の輝度安定化特性を比較したグラフで、図２Ａ及び図２Ｂは、前記平板蛍光ランプの低温始動及び駆動時の完全点灯不可、及びチャネルの偏りを示した写真である。

図１の（ａ）は、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）の輝度安定化特性を示すもので、図１の（ｂ）は、平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）の輝度安定化特性を示すものである。

図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）の場合、始動後の輝度安定化に要される時間が約５分５０秒であるが、前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）の場合、始動後の輝度安定化に要される時間が約１８分４０秒である。すなわち、前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）の輝度安定化に要される時間が前記外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）の輝度安定化に要される時間の約３倍であるので、上記のような問題点を改善しない限り、前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）を液晶表示装置のバックライトに適用することが困難になる。

また、前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）は、Ｈｇガスを用いたランプであるので、輝度安定化特性のみならず、低温始動特性も改善すべきである。すなわち、周辺環境が低温である状態で前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）を動作させると、水銀（Ｈｇ）ガスが活性化されるまで長い時間がかかる。また、前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）は、大きい断面積及び多数のチャネルを有する構造であるため、不均一な放電が起きる可能性が非常に高い。

したがって、低温始動及び駆動時に適正な電圧及び電流が印加されないと、図２Ａに示すように完全点灯が不可能になり、図２Ｂに示すように未点灯チャネルが発生することで、チャネルの偏りが発生しうる。そして、適正な電圧及び電流を供給するために（電圧及び電流を上昇させる）トランスフォーマーの１次側と２次側の巻線比を増加させると、効率が減少するという問題が発生する。

また、初期輝度安定化のために電圧及び電流のみを増加させると、輝度安定化は可能であるが、印加された電圧及び電流を所定の時間間隔で減少させない場合、ちらつきと一緒に急激な輝度低下が発生する。

すなわち、図３は、一般的な平板蛍光ランプの輝度安定化のために、前記平板蛍光ランプに印加される電圧及び電流を増加させる場合の輝度特性グラフである。

図３に示すように、初期輝度安定化のために電圧及び電流のみを増加させると、輝度は安定化される。しかしながら、前記平板蛍光ランプに印加された電圧及び電流を継続的に維持すると、図３の（Ａ）のように、ちらつきと一緒に急激な輝度低下が発生する。

本発明は、上記のような従来の平板蛍光ランプの問題を解決するためのもので、その目的は、始動電圧及び電流の最適化によって輝度安定化時間を短縮し、低温始動特性を改善し、平板蛍光ランプ（面発光素子）が適用される製品によって電力を制限できる面発光素子の駆動回路及び駆動方法を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明に係る面発光素子の駆動回路は、面発光素子に供給される電流をフィードバックし、前記フィードバックされた電流を基準値と比較して前記面発光素子に印加される電流を制御するインバータコントローラと、前記面発光素子の動作温度を感知するための温度感知部と、前記温度感知部で感知された動作温度によって駆動条件を判断し、各駆動条件によって前記インバータコントローラに入力されるフィードバック電流を可変する駆動条件判断制御部と、を含んで構成されることを特徴とする。

また、上記のような目的を達成するための本発明に係る面発光素子の駆動回路は、面発光素子に供給される電流をフィードバックし、前記フィードバックされた電流を基準値と比較して前記面発光素子に印加される電流を制御するインバータコントローラと、前記面発光素子の動作温度を感知するための温度感知部と、前記温度感知部で感知された動作温度によって駆動条件を判断し、各駆動条件によって前記インバータコントローラに入力されるフィードバック電流を可変し、前記可変されたフィードバック電流によってデューティ比を可変して前記インバータコントローラの駆動をオン／オフ制御する駆動条件判断制御部と、を含んで構成されることを特徴とする。

ここで、前記フィードバックされる電流を分圧して前記インバータコントローラに入力する分圧部と、前記駆動条件判断制御部の制御によって前記分圧部で分圧されて前記インバータコントローラに印加される電流レベルを制限するための少なくとも２個の電流遮断部と、をさらに含むことを特徴とする。

一方、上記のような目的を達成するための本発明に係る面発光素子の駆動方法は、面発光素子に印加される電流を制御するインバータコントローラと、前記面発光素子の動作温度によって駆動条件を判断し、各駆動条件によって前記インバータコントローラから出力される電流を可変するように制御する駆動条件判断制御部と、を含む面発光素子の駆動回路の駆動方法において、前記面発光素子の動作温度を感知する段階と、感知された動作温度のレベルを判断して動作モードを決定する段階と、決定された動作モードによって前記インバータコントローラの出力電流を制御する段階と、を含むことを特徴とする。

ここで、前記動作モード決定段階は、前記面発光素子の動作温度が常温以下の低温であるとき、前記面発光素子に高い電流を印加させるストライキングモードと、前記面発光素子の動作温度が常温であるとき、輝度安定化のために前記ストライキングモードより低い電流を印加させるウォームアップモードと、前記面発光素子の動作温度が常温以上であるとき、前記面発光素子でフィードバックされる電流によって駆動させるノーマルモードによって駆動段階を決定することを特徴とする。

ここで、消費電力を低下させるために、前記面発光素子に印加される電流が高い場合は相対的にデューティ比を低く制御し、前記面発光素子に印加される電流が低い場合は相対的にデューティ比を高く制御することを特徴とする。

本発明に係る面発光素子の駆動回路及び駆動方法は、次のような効果を有する。

第一に、面発光素子の初期駆動時に、輝度安定化のために電流及び電圧を所定レベル以上に増加させることで、輝度安定化時間を短縮できるという効果がある。

第二に、ノーマル動作進行のための動作電流範囲を有するインバータコントローラの他に、温度及び動作条件判断によって駆動パルスを出力し、各動作条件による動作電流範囲を出力させる駆動条件判断制御部によって面発光素子の駆動特性を向上できるという効果がある。

第三に、面発光素子が動作条件によって異なる動作電流範囲の出力を有するように制御することで、低温始動及び駆動特性を向上できるという効果がある。

第四に、所定範囲内でインバータコントローラの比較器入力ポート電圧を一定に変化させることで、急激なランプ電流変化による輝度変化を防止できるという効果がある。

すなわち、電圧及び電流の増加後に輝度安定化曲線を維持するために、所定時間及び所定間隔で特定周波数のＰＷＭ波形と類似した形態のパルスを印加し、電圧及び電流をリニアに減少させることで、輝度安定化特性を改善できるという効果がある。

第五に、輝度安定化時間を短縮して低温始動特性を改善するために、強制的に面発光素子に高い電流を印加する場合も、高い電流が印加される時間の減少によって消費電力Ｗを減少させることで、前記面発光素子を多様な製品に適用できるという効果がある。

以下、上記のような特徴を有する本発明に係る面発光素子の駆動回路及び駆動方法を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図４は、本発明の第１実施例に係る面発光素子の駆動回路の構成図である。

本発明の第１実施例に係る面発光素子の駆動回路は、図４に示すように、抵抗Ｒ１,Ｒ２によって構成され、前記面発光素子に供給される電流をフィードバックして分圧する分圧部３１と、前記分圧部３１を通して前記面発光素子に供給される電流をフィードバックし、前記フィードバックされた電流を基準値と比較して前記面発光素子に印加される電流を制御するためのインバータコントローラ４１と、温度感知センサ（サーミスター）ＲＴ及び抵抗Ｒ７などによって構成され、前記面発光素子の周辺温度を感知するための温度感知部３２と、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ３などによって構成され、前記分圧部３１で分圧されて前記インバータコントローラ４１に印加される電流レベルを制限するための第１電流遮断部３３と、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ４などによって構成され、前記分圧部３１で分圧されて前記インバータコントローラ４１に印加される電流レベルを制限するための第２電流遮断部３４と、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ５，Ｒ６及びキャパシタＣ１などによって構成され、前記分圧部３１で分圧されて前記インバータコントローラ４１に印加される電流レベルを制限するための第３電流遮断部３５と、前記温度感知部３２から面発光素子の周辺温度を感知して低温駆動のためのストライキングモード、輝度安定化のためのウォームアップモード、正常状態の駆動のためのノーマルモードの駆動条件を判断し、前記第１、第２及び第３電流遮断部３３，３４，３５を制御することで、前記インバータコントローラ４１に印加されるフィードバック電流を強制的に調節する駆動条件判断制御部４２と、を含んで構成される。

ここで、前記第１、第２及び第３電流遮断部３３，３４，３５は、前記分圧部３１の第１及び第２フィードバック抵抗Ｒ１，Ｒ２の連結ノードに共通的に連結され、前記駆動条件判断制御部４２の第１、第２及び第３ポートｐｏｒｔ１，ｐｏｒｔ２，ｐｏｒｔ３に連結される。

すなわち、前記第１電流遮断部３３は、前記駆動条件判断制御部４２の第１ポートｐｏｒｔ１に連結され、前記第２電流遮断部３４は、前記駆動条件判断制御部４２の第２ポートｐｏｒｔ２に連結され、前記第３電流遮断部３５は、前記駆動条件判断制御部４２の第３ポートｐｏｒｔ３に連結される。

図４において、前記第１、第２及び第３電流遮断部３３，３４，３５の抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は、互いに異なる抵抗値を有する。すなわち、第１電流遮断部３３の抵抗Ｒ３が、前記第２電流遮断部３４の抵抗Ｒ４より低い抵抗値を有し、前記第３電流遮断部３５の抵抗Ｒ５＋Ｒ６が、前記第２電流遮断部３４の抵抗Ｒ４より低い抵抗値を有するように設計した。前記第３電流遮断部３５がキャパシタＣ１を備えているので、前記駆動条件判断制御部４２の制御によって前記インバータコントローラ４１に印加されるフィードバック電流の急激な変化を防止できるようにした。

ここで、前記電流遮断部３３，３４，３５は、３個のみを示しているが、これに限定されることなく、４個以上に構成することもできる。

前記面発光素子の動作温度を感知するための温度感知部３２は、温度感知センサ（サーミスター）ＲＴ及び抵抗Ｒ７が電源電圧端子ＶＣＣと接地端子との間に直列に連結され、前記温度感知センサ（サーミスター）ＲＴ及び抵抗Ｒ７の連結ノードが前記駆動条件判断制御部４２の第４ポートｐｏｒｔ４に連結される。

ここで、前記インバータコントローラ４１は、前記フィードバック電流を反転端子（−）に入力し、非反転端子（＋）に基準電流を入力して二つの電流差を増幅する差動増幅器（比較器）４１ａを備えている。

前記温度感知部３２は、前記駆動条件判断制御部４２に比較器やＡ／Ｄ変換器を内蔵したタイプである場合、外部回路の追加なしに多様な種類のセンサを用いることができる。

本発明の実施例では、前記インバータコントローラ４１の始動補助回路のみを用いる場合、フィードバックに限界があって所定の電流範囲内のみで動作するので、これを解決するために、前記駆動条件判断制御部４２を備えている。前記駆動条件判断制御部４２によって電流及び電圧を適正な水準に上昇させ、入力電圧変動によって増加した電流でも電圧変動によるフィードバックが可能になる。

以下、上記のように構成された本発明の第１実施例に係る面発光素子の駆動回路の動作を説明する。

図５は、本発明の第１実施例に係る面発光素子の駆動回路の供給電流範囲を示した特性グラフで、図６は、本発明の第１実施例に係る駆動条件判断制御部の出力電流特性グラフで、図７は、本発明の第１実施例に係る面発光素子の駆動回路による輝度安定化特性を示したグラフで、図８は、本発明の第１実施例に係る面発光素子の駆動回路を制御するためのフローチャートである。

電源が投入されると、前記駆動条件判断制御部４２は、第４ポートｐｏｒｔ４に連結された温度感知部３２を通して面発光素子の動作温度を感知して駆動条件を判断する。

すなわち、前記駆動条件判断制御部４２は、感知された面発光素子の動作温度によって低温駆動のためのストライキングモード、輝度安定化のためのウォームアップモード、正常状態の駆動のためのノーマルモードの駆動条件を判断する。

上述したように、平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）は、Ｈｇガスを用いたランプであるので、周辺環境が低温である状態で前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）を動作させると、水銀（Ｈｇ）ガスが活性化されるまで長い時間がかかる。また、前記平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）は、大きい断面積及び多数のチャネルを有する構造であるので、不均一な放電が起きる可能性が非常に高い。したがって、低温駆動時には、相対的に高い電流が印加されるように制御すべきである。

そして、初期輝度安定化のために、最適化された電流を所定時間の間流して初期安定化時間を確保し、所定時間の間進行した後、所定間隔でランプ電流を減少させることで、急激な輝度低下によって発生しうるちらつき及び輝度揺れを防止できるように制御した。

前記ストライキングモードは、インバータ電源の投入時、最初の１回温度感知センサＲＴを用いて、面発光素子の温度が低温範囲（−１０℃〜０℃）であると感知されるときに動作するモードである。

前記ウォームアップモードは、面発光素子の動作温度が４０℃≧動作温度≧１℃であるときに動作するモードである。

前記ノーマルモードは、前記ウォームアップモードが完了した正常状態で動作するモードである。

以下、前記駆動条件判断制御部４２の判断条件によって第１、第２及び第３ポートｐｏｒｔ１，ｐｏｒｔ２，ｐｏｒｔ３をスイッチングし、各条件（ノーマルモードは除く）別に電流量を調節する駆動方法を説明する。

図５に示すように、前記駆動条件判断制御部４２は、電流量を条件に合わせてｓｔｅｐ＃１，ｓｔｅｐ＃２，ｓｔｅｐ＃３に調節することができ、前記インバータコントローラ４１による一つの電流範囲ｓｔｅｐ＃４で動作するのでなく、輝度安定化及び低温駆動時に適切な電流供給を可能にする。

すなわち、前記駆動条件判断制御部４２で前記第１、第２及び第３ポートｐｏｒｔ１，ｐｏｒｔ２，ｐｏｒｔ３に選択的にロー信号を出力すると、前記ストライキングモード及びウォームアップモードでインバータコントローラ４１を制御する。

以下、これを具体的に説明する。

まず、前記駆動条件判断制御部４２の第１、第２及び第３ポートにそれぞれロー信号を出力すると、前記第１、第２及び第３電流遮断部３３，３４，３５の各ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が順方向に動作し、各電流遮断部３３，３４，３５に電流パスが形成されるので、前記インバータコントローラ４１の差動増幅器４１ａの反転端子（−）に印加されたフィードバック電流が最低に減少する。このとき、前記差動増幅器４１ａは、図５のｓｔｅｐ＃１のように、最も高い電流を増幅して出力する。

そして、前記駆動条件判断制御部４２の第１ポートにハイ信号を出力し、第２及び第３ポートにそれぞれロー信号を出力すると、前記第１電流遮断部３３に電流パスが形成されず、第２及び第３電流遮断部３４，３５のみに電流パスが形成されるので、前記インバータコントローラ４１の差動増幅器４１ａの反転端子（−）に印加されたフィードバック電流が、第１、第２及び第３ポートにそれぞれロー信号を出力した場合よりも、多少高くなる。このとき、前記差動増幅器４１ａは、図５のｓｔｅｐ＃２のようなレベルの電流を増幅して出力する。

また、前記駆動条件判断制御部４２の第１及び第２ポートにハイ信号を出力し、第３ポートのみにロー信号を出力すると、前記第１及び第２電流遮断部３３，３４に電流パスが形成されず、第３電流遮断部３５のみに電流パスが形成されるので、前記インバータコントローラ４１の差動増幅器４１ａの反転端子（−）に印加されたフィードバック電流が、第１ポートにハイ信号を出力し、第２及び第３ポートにそれぞれロー信号を出力した場合よりも高くなる。このとき、前記差動増幅器４１ａは、図５のｓｔｅｐ＃３のようなレベルの電流を増幅して出力する。

最後に、前記駆動条件判断制御部４２の第１、第２及び第３ポートにハイ信号を出力すると、前記第１、第２及び第３電流遮断部３３，３４，３５の全てに電流パスが形成されないので、前記駆動条件判断制御部４２によって制御されず、前記インバータコントローラ４１の差動増幅器４１ａの反転端子（−）に印加されたフィードバック電流が最も高くなる。このとき、前記差動増幅器４１ａは、図５のｓｔｅｐ＃４のようなレベルの電流を増幅して出力する。

このとき、前記第３電流遮断部３５によって前記インバータコントローラ４１に入力されるフィードバック電流の電位は、急激に変化せずにスムーズに調節される。

上記のような駆動条件判断制御部の出力電流特性は、図６に示している。

図６の（Ｃ）に示した出力電流の大きさは、前記インバータコントローラ４１の差動増幅器４１ａから出力される電流大きさを示すものである。

上記のような方法で、駆動条件判断制御部４２は、第１、第２及び第３ポートに選択的にロー信号を出力し、前記各モードで面発光素子を駆動する。

すなわち、第１、第２及び第３ポートの全てにロー信号を出力したり、第１ポートにハイ信号を出力し、第２及び第３ポートにロー信号を出力すると、ストライキングモードで駆動され（図５のｓｔｅｐ＃１及び＃２）、第１及び第２ポートにハイ信号を出力し、第３ポートにロー信号を出力すると、ウォーム−アップモードで駆動され（図５のｓｔｅｐ＃３）、第１乃至第３ポートの全てにハイ信号を出力すると、ノーマルモード（図５のｓｔｅｐ＃４）で駆動される。

上記のように、前記インバータコントローラ４１の差動増幅器４１ａの反転端子に印加されるフィードバック電流が前記駆動条件判断制御部４２によって調節され、前記差動増幅器４１ａの出力信号によって面発光素子に印加される電流が調節される。その結果、図７に示すように、低温駆動時に電圧及び電流が所定時間の間増加し、輝度安定化を維持するために電圧及び電流をリニアに減少させることで輝度安定化を改善する。

以下、上記のような方法で動作される本発明の第１実施例に係る面発光素子の駆動方法を、図８に基づいて説明する。

面発光素子を駆動するための電源がオンになると（Ｓ９０１）、前記駆動条件判断制御部４２は、動作モードを選択するために、前記温度感知部３２を通して面発光素子の温度を感知する（Ｓ９０２）。

感知された面発光素子の動作温度が常温であるかを判断する（Ｓ９０３）。本発明の第１実施例では、４０℃〜１℃の温度範囲を常温条件として設定した。

その後、前記感知された温度が常温である場合、輝度安定化のためのウォームアップモードを進行する（Ｓ９０４）。

前記ウォームアップモードは、動作温度を一層細分化することで、４０℃≧動作温度＞１５℃である場合は５分間進行し、１５℃≧動作温度≧１℃である場合は６分間進行することが好ましい。

すなわち、前記駆動条件判断制御部４２では、第１及び第２ポートにハイ信号を出力し、第３ポートにロー信号を出力し、図５のｓｔｅｐ＃３に該当するレベルの電流を面発光素子に印加させる。このとき、上述した方法で、４０℃≧動作温度＞１５℃である場合は５分間進行し、１５℃≧動作温度≧１℃である場合は６分間進行する。

他の方法によると、前記駆動条件判断制御部４２は、１５℃≧動作温度≧１℃である場合、第１ポートにハイ信号を出力し、第２及び第３ポートにロー信号を出力して図５のｓｔｅｐ＃２レベルの電流を面発光素子に印加させ、４０℃≧動作温度＞１５℃である場合、第１及び第２ポートにハイ信号を出力し、第３ポートにロー信号を出力して図５のｓｔｅｐ＃３の電流レベルを面発光素子に印加させる。

そして、上記のようなウォームアップモードの進行によって輝度安定化がなされた後、図５のｓｔｅｐ＃４のレベルで駆動されるノーマルモードで駆動する（Ｓ９０５）。すなわち、前記駆動条件判断制御部４２が第１、第２及び第３ポートの全てにハイ信号を出力し、前記駆動条件判断制御部４２の制御と関係なしにフィードバックされる電流によって、前記インバータコントローラ４１は、面発光素子に供給される電流及び電圧を図５のｓｔｅｐ＃４レベルで駆動する。

上記のようなノーマルモードは、パワースイッチがオフになるまで継続的に進行する（Ｓ９１１）。

前記段階（Ｓ９０３）で、感知された面発光素子の動作温度を判断した結果、動作温度が常温温度範囲内でない場合、低温始動及び駆動のためのストライキングモードであるかを判断する（Ｓ９０６）。

検出された動作温度が−１０℃≦動作温度≦０℃であると、低温始動のためのストライキングモードを進行する（Ｓ９０７）。前記ストライキングモードは、図５のｓｔｅｐ＃１及びｓｔｅｐ＃２のレベルで駆動する。

すなわち、ストライキングモードの駆動時、初期に面発光素子を始動するためには高い電流が必要となる。したがって、前記駆動条件判断制御部４２は、第１、第２及び第３ポートの全てにロー信号を出力し、前記インバータコントローラ４１から瞬間的に最大の電流（図５のｓｔｅｐ＃１）を出力させる。

上記のように最大の電流が面発光素子に印加されることで、面発光素子が始動されると、前記駆動条件判断制御部４２は、第１ポートにハイ信号を出力し、第２及び第３ポートにロー信号を出力して図５のｓｔｅｐ＃２レベルの電流を面発光素子に印加させる。このように、図５のｓｔｅｐ＃２レベルの電流によってストライキングモードで面発光素子を駆動し、面発光素子の駆動温度が０℃以上になると、上述したように、図５のｓｔｅｐ＃３レベルで輝度安定化のためのウォームアップモードを進行する（Ｓ９０８）。

その後、面発光素子の動作温度が常温温度範囲及び低温温度範囲内でない高温である場合（４０℃以上）（Ｓ９０９）、短い時間（例えば、１ｓｅｃ）の間ウォームアップパルス（図５のｓｔｅｐ＃３レベル）を印加し（Ｓ９１０）、図５のｓｔｅｐ＃４のレベルで駆動されるノーマルモードで駆動する。

上記のようなノーマルモードは、スイッチオフによるパワーオフ段階まで継続的に進行する。

以上の制御動作において、駆動電圧及び電流範囲＃１，＃２，＃３，＃４は、図５のレベルに準じて決定される。

本発明の第１実施例は、面発光素子の特性によって動作温度範囲が変わり得るので、一つの例として示したものに過ぎなく、本発明がこれに限定されることはない。

すなわち、一つのインバータ構造を多様な面発光素子ごとに個別的にセッティングできるので、低温の温度範囲を−２０〜０℃にし、常温を１〜１０℃、１１〜３８℃及び３９℃以上に区分して駆動することができる。

一方、本発明の第１実施例では、輝度安定化時間を短縮して低温始動特性を改善するために、駆動条件判断制御部４２によって面発光素子の駆動電流を強制的に増加させた。

すなわち、面発光素子は、正常である場合に約１３０mAで駆動したが、前記駆動条件判断制御部４２によって輝度安定化時間を短縮して低温始動特性を改善するために約２００mAで駆動する。

しかしながら、上記のような面発光素子が適用（装着）される製品、例えば、液晶表示装置は、消費電力（Ｗ）の制限を有する。したがって、本発明の第１実施例のように面発光素子を駆動する場合、該当製品に前記面発光素子を適用できなくなる。

したがって、本発明の第２実施例では、上記のような消費電力（Ｗ）の制限によって面発光素子を駆動できる駆動回路及び駆動方法を提案する。

すなわち、本発明の第２実施例の面発光素子の駆動回路及び駆動方法は、本発明の第１実施例によって供給される瞬間電流をそのまま維持し、供給される時間を減少させることで、消費電力を低下させる。

図９は、本発明の第２実施例に係る面発光素子の駆動回路の構成図である。

本発明の第２実施例に係る面発光素子の駆動回路は、図９に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって構成され、前記面発光素子に供給される電流をフィードバックして分圧する分圧部３１と、前記分圧部３１を通して前記面発光素子に供給される電流をフィードバックし、前記フィードバックされた電流を基準値と比較して前記面発光素子に印加される電流を制御するための駆動パルスを発生するインバータコントローラ４１と、温度感知センサ（サーミスター）ＲＴ及び抵抗Ｒ７などによって構成され、前記面発光素子の周辺温度を感知するための温度感知部３２と、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ３などによって構成され、前記分圧部３１で分圧されて前記インバータコントローラ４１に印加される電流レベルを制限するための第１電流遮断部３３と、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ４などによって構成され、前記分圧部３１で分圧されて前記インバータコントローラ４１に印加される電流レベルを制限するための第２電流遮断部３４と、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ５，Ｒ６及びキャパシタＣ１などによって構成され、前記分圧部３１で分圧されて前記インバータコントローラ４１に印加される電流レベルを制限するための第３電流遮断部３５と、前記温度感知部３２から面発光素子の周辺温度を感知して低温駆動のためのストライキングモード、輝度安定化のためのウォームアップモード、正常状態の駆動のためのノーマルモードの駆動条件を判断し、前記第１、第２及び第３電流遮断部３３，３４，３５を制御して前記インバータコントローラ４１に印加されるフィードバック電流を強制的に調節し、ストライキングモードまたはウォーム−アップモード駆動時に印加される電流のデューティ比を調節して消費電力（Ｗ）を減少させる駆動条件判断制御部４２と、を含んで構成される。

ここで、本発明の第２実施例の全ての構成要素は、第１実施例と同一であるが、前記駆動条件判断制御部４２の構成及び機能において差がある。

すなわち、輝度安定化時間を短縮して低温始動特性を改善するために、ストライキングモードまたはウォーム−アップモード駆動時に面発光素子に強制的に高い電流を印加するので、消費電力Ｗが増加する。したがって、本発明の第２実施例に係る前記駆動条件判断制御部４２は、前記ストライキングモードまたはウォーム−アップモード駆動時に消費電力を減少させるために高い電流を印加させるが、高い電流が印加される時間の減少によって消費電力Ｗを減少させる。したがって、前記駆動条件判断制御部４２の第５ポートでは、前記インバータコントローラ４１の動作時間（デューティ比）を調節するためのオン／オフ信号を出力する。

以下、上記のように構成された本発明の第２実施例に係る面発光素子の駆動方法を説明する。

上述したように、感知された面発光素子の動作温度によってストライキングモード、ウォームアップモード及びノーマルモードで駆動する方法は、図８に示した本発明の第１実施例と同一である。

ただし、ストライキングモード及びウォームアップモード駆動時に消費電力Ｗを減少させるために、インバータコントローラ４１の動作をオン／オフにして動作時間比を調節する。

図１０の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施例に係るインバータコントローラ４１の出力波形図である。

すなわち、動作温度が−１０℃≦動作温度≦０℃であると検出されると、前記駆動条件判断制御部４２は、低温始動（図５のｓｔｅｐ＃１レベルで）のために、第１、第２及び第３ポートの全てにロー信号を出力し、第５ポートから約４５〜５５％のデューティ比を有するオン／オフ制御信号を出力する。したがって、前記インバータコントローラ４１から出力される波形は、図１０の（ａ）に示す通りである。

図１０（ａ）は、インバータコントロール部４１から約２００mAの電流を面発光素子に出力し、４５〜５５％のデューティ比で出力する例を示すものである。

また、上記のように駆動して前記面発光素子が始動されると、前記駆動条件判断制御部４２は、第１ポートにハイ信号を出力し、第２及び第３ポートにロー信号を出力して図５のｓｔｅｐ＃２レベルの電流を出力させると同時に、第５ポートから約５５％以上８０％未満のデューティ比を有するオン／オフ制御信号を出力する。したがって、前記インバータコントローラ４１から出力される波形は、図１０の（ｂ）に示す通りである。

図１０（ｂ）は、インバータコントロール部４１から約１８０mAの電流を面発光素子に出力し、５５％以上８０％未満のデューティ比で出力する例を示すものである。

そして、０℃以上の動作温度で、図５のｓｔｅｐ＃３レベルで輝度安定化のためのウォームアップモードを駆動するとき、前記駆動条件判断制御部４２は、第１及び第２ポートにハイ信号を出力し、第３ポートにロー信号を出力して図５のｓｔｅｐ＃３の電流レベルを面発光素子に印加させると同時に、第５ポートから約５５％以上９５％未満のデューティ比を有するオン／オフ制御信号を出力する。したがって、前記インバータコントローラ４１から出力される波形は、図１０の（ｃ）に示す通りである。

図１０の（ｃ）は、インバータコントロール部４１から約１５０mAの電流を面発光素子に出力し、５５％以上９５％未満のデューティ比で出力する例を示すものである。

また、上記のような方法で、図５のｓｔｅｐ＃４のノーマルモードを駆動するとき、前記駆動条件判断制御部４２は、第１、第２及び第３ポートの全てにハイ信号を出力すると同時に、第５ポートから約１００％のデューティ比を有するオン／オフ制御信号を出力する。したがって、前記インバータコントローラ４１から出力される波形は、図１０の（ｄ）に示す通りである。

図１０の（ｄ）は、インバータコントロール部４１から約１３０mAの電流を面発光素子に出力し、９５％以上のデューティ比で出力する例を示すものである。

図１０の（ａ）〜（ｄ）の内容を組み合わせると、上述したデューティ比は、一つの例を示したものに過ぎなく、これに限定されることはない。また、前記面発光素子に印加される電流が高い場合、相対的にデューティ比を低く制御し、前記面発光素子に印加される電流が低い場合、相対的にデューティ比を高く制御することを特徴とする。

以上説明した内容を通して、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であることを理解できるだろう。

したがって、本発明の技術的範囲は、上記の実施例に記載された内容に限定されることなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。

一般的な平板蛍光ランプ及び外部電極蛍光ランプの輝度安定化特性グラフである。 一般的な平板蛍光ランプの低温始動及び駆動時の完全点灯不可を示した写真をディスプレイ上に表示した中間調画像である。 一般的な平板蛍光ランプの低温始動及び駆動時のチャネルの偏りを示した写真をディスプレイ上に表示した中間調画像である。 一般的な平板蛍光ランプの輝度安定化のために、前記平板蛍光ランプに印加される電圧及び電流を増加させる場合の輝度特性グラフである。 本発明の第１実施例に係る面発光素子の駆動回路の構成図である。 本発明の第１実施例に係る面発光素子の供給電流範囲を示した特性グラフである。 本発明の第１実施例に係る駆動条件判断制御部の出力電流特性グラフである。 本発明の第１実施例に係るインバータ駆動回路による輝度安定化特性を示したグラフである。 本発明の第１実施例に係る面発光素子駆動回路を制御するためのフローチャートである。 本発明の第２実施例に係る面発光素子の駆動回路の構成図である。 本発明の第２実施例に係るインバータコントローラの出力波形図である。

符号の説明

３１ 分圧部
３２ 温度感知部
３３ 第１電流遮断部
３４ 第２電流遮断部
３５ 第３電流遮断部
４１ インバータコントローラ
４１ａ 差動増幅器
４２ 駆動条件判断制御部

Claims (19)

1. 面発光素子に供給される電流をフィードバックし、前記フィードバックされた電流を基準値と比較して前記面発光素子に印加される電流を制御するインバータコントローラと、
   前記面発光素子の動作温度を感知するための温度感知部と、
   前記温度感知部で感知された動作温度によって駆動条件を判断し、各駆動条件によって前記インバータコントローラに入力されるフィードバック電流を可変する駆動条件判断制御部と、を含んで構成されることを特徴とする面発光素子の駆動回路。
2. 前記駆動条件は、低温駆動のためのストライキングモードと、輝度安定化のためのウォームアップモードと、正常状態の駆動のためのノーマルモードと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の面発光素子の駆動回路。
3. 前記フィードバックされる電流を分圧して前記インバータコントローラに入力する分圧部と、
   前記駆動条件判断制御部の制御によって前記分圧部で分圧されて前記インバータコントローラに印加される電流レベルを制限するための少なくとも２個の電流遮断部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の面発光素子の駆動回路。
4. 前記少なくとも２個の電流遮断部は、
   ダイオード及び抵抗によって構成される少なくとも一つの第１電流遮断部と、
   フィードバック電流の急激な変化を防止するためにキャパシタ、ダイオード及び抵抗によって構成される第２電流遮断部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の面発光素子の駆動回路。
5. 前記各電流遮断部の抵抗は、互いに異なる抵抗値を有することを特徴とする請求項４に記載の面発光素子の駆動回路。
6. 前記インバータコントローラは、前記フィードバック電流を反転端子（−）に入力し、非反転端子（＋）に基準電流を入力して二つの電流差を増幅する差動増幅器を備えることを特徴とする請求項１に記載の面発光素子の駆動回路。
7. 面発光素子に供給される電流をフィードバックし、前記フィードバックされた電流を基準値と比較して前記面発光素子に印加される電流を制御するインバータコントローラと、
   前記面発光素子の動作温度を感知するための温度感知部と、
   前記温度感知部で感知された動作温度によって駆動条件を判断し、各駆動条件によって前記インバータコントローラに入力されるフィードバック電流を可変し、前記可変されたフィードバック電流によってデューティ比を可変して前記インバータコントローラの駆動をオン／オフ制御する駆動条件判断制御部と、を含んで構成されることを特徴とする面発光素子の駆動回路。
8. 前記フィードバックされる電流を分圧して前記インバータコントローラに入力する分圧部と、
   前記駆動条件判断制御部の制御によって前記分圧部で分圧されて前記インバータコントローラに印加される電流レベルを制限するための少なくとも２個の電流遮断部と、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の面発光素子の駆動回路。
9. 前記少なくとも２個の電流遮断部は、
   ダイオード及び抵抗によって構成される少なくとも一つの第１電流遮断部と、
   フィードバック電流の急激な変化を防止するためにキャパシタ、ダイオード及び抵抗によって構成される第２電流遮断部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の面発光素子の駆動回路。
10. 前記各電流遮断部の抵抗は、互いに異なる抵抗値を有することを特徴とする請求項９に記載の面発光素子の駆動回路。
11. 前記インバータコントローラは、前記フィードバック電流を反転端子（−）に入力し、非反転端子（+）に基準電流を入力して二つの電流差を増幅する差動増幅器を備えることを特徴とする請求項７に記載の面発光素子の駆動回路。
12. 面発光素子に印加される電流を制御するインバータコントローラと、前記面発光素子の動作温度によって駆動条件を判断し、各駆動条件によって前記インバータコントローラから出力される電流を可変するように制御する駆動条件判断制御部と、を含む面発光素子の駆動回路の駆動方法において、
    前記面発光素子の動作温度を感知する段階と、
    感知された動作温度のレベルを判断して動作モードを決定する段階と、
    決定された動作モードによって前記インバータコントローラの出力電流を制御する段階と、を含むことを特徴とする面発光素子の駆動方法。
13. 前記動作モード決定段階は、
    前記面発光素子の動作温度が常温以下の低温であるとき、前記面発光素子に高い電流を印加させるストライキングモードと、前記面発光素子の動作温度が常温であるとき、輝度安定化のために前記ストライキングモードより低い電流を印加させるウォームアップモードと、前記面発光素子の動作温度が常温以上であるとき、前記面発光素子でフィードバックされる電流によって駆動させるノーマルモードの中から駆動条件を決定することを特徴とする請求項１２に記載の面発光素子の駆動方法。
14. 前記面発光素子の動作温度のレベルが４０℃≧動作温度≧１℃の範囲であると、常温と判断してウォームアップモードで駆動し、
    前記面発光素子の動作温度のレベルが０℃≧動作温度≧−１０℃であると、ストライキングモードで駆動し、
    前記面発光素子の動作温度のレベルが動作温度＞４０℃であると、ノーマルモードで駆動することを特徴とする請求項１３に記載の面発光素子の駆動方法。
15. ウォームアップモードは、常温条件の動作温度のレベルを４０℃≧動作温度＞１５℃である場合と、１５℃≧動作温度≧１℃である場合とに分けてウォームアップモードの進行時間を異ならせることを特徴とする請求項１３に記載の面発光素子の駆動方法。
16. 前記面発光素子の動作温度のレベルが０℃≧動作温度≧−１０℃であると、ストライキングモードを進行し、その後、ウォームアップモードを進行することを特徴とする請求項１３に記載の面発光素子の駆動方法。
17. 前記面発光素子の動作温度のレベルが動作温度＞４０℃であると、ウォームアップモードを進行せずに基準時間の間だけウォームアップパルスを印加し、直ちにノーマルモードを進行することを特徴とする請求項１３に記載の面発光素子の駆動方法。
18. ウォームアップパルスを印加する時間は、１ｓｅｃに設定することを特徴とする請求項１７に記載の面発光素子の駆動方法。
19. 消費電力を低下させるために、前記面発光素子に印加される電流が高い場合は相対的にデューティ比を低く制御し、前記面発光素子に印加される電流が低い場合は相対的にデューティ比を高く制御することを特徴とする請求項１３に記載の面発光素子の駆動方法。