KR100616090B1 - 병렬구동 방식을 채용한 엘시디 백라이트의 램프오픈검출장치 - Google Patents

병렬구동 방식을 채용한 엘시디 백라이트의 램프오픈검출장치 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치에 관한 것으로서, 다수개의 램프와; 램프의 구동을 위한 스위칭 제어를 수행하는 제어부와; 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 램프의 구동을 위해 인가되는 입력전원을 스위칭하는 스위칭부와; 램프를 구동하기 위하여 스위칭부를 통해 입력되는 전원을 고압의 교류전압으로 변환시켜 램프로 공급하고, 내부에 구비된 트랜스포머의 1차측에 추가로 코일이 권선되어 있으며, 트랜스포머의 1차측에 추가로 권선된 코일을 통해 램프의 파손 또는 오픈시의 듀티 변화에 대한 신호를 감지하는 고압발생부와; 고압발생부로부터 입력되는 듀티가 변화된 신호인 램프의 상태 검출신호를 병렬 연결된 인덕터 및 컨덴서를 통해 필터링하는 정류부와; 정류부를 통해 정류, 필터링되어 입력되는 램프의 상태 검출신호와 기준전압을 비교하여 램프가 파손되거나 오픈되는 경우 고압발생부에서 설정된 기준 이상의 고압 출력이 이루어지지 않도록 제어부로 피드백 신호를 출력하는 비교검출부를 포함하여 구성되며, 제어부에서 비교검출부로부터 입력되는 피드백 신호에 따라 고압발생부에서 고압의 교류 전압을 발생시켜 램프로 공급되지 않도록 하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위칭부로 출력한다.
따라서, 본 발명은 저온상태에서도 백라이트의 초기 동작을 원활하게 하여 품질향상에 기여하고, 고압의 출력단을 직접 이용하지 않아도 되므로 고압 출력단에 직접 연결된 소자의 비정상 동작시의 이상 현상을 제거할 수 있고, 램프의 종류 에 관계없이 사용이 가능함은 물론 램프에 가해지는 피해를 최소화하고 백라이트의 수명 유지를 크게 연장시킬 수 있으며, 램프의 특성에 따라 심하게 차이가 나는 변화를 줄여 램프 검출기능의 정확성을 기할 수 있는 효과를 제공한다.
LCD 백라이트, 병렬구동, 램프, 오픈, 파손, 검출

Description

병렬구동 방식을 채용한 엘시디 백라이트의 램프오픈 검출장치{Apparatus for detecting open status of lamp in LCD backlight with parallel running type}
도 1은 일반적인 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 각 구성요소의 상세 회로도,
도 3은 도 1의 동작과정을 설명하기 위한 파형도,
도 4는 본 발명에 따른 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 5는 도 4의 각 구성요소의 상세 회로도,
도 6은 도 4의 동작과정을 설명하기 위한 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 램프 120 : 제어부
130 : 스위칭부 140 : 고압발생부
150 : 정류부 160 : 비교검출부
본 발명은 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치에 관한 것이다.
보다 상세하게는 병렬구동 방식을 채용한 백라이트에서 사용환경에 영향을 받지 않고 안정된 램프구동이 가능하도록 하며, 램프의 파손 또는 오픈을 최소화하도록 하는 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치에 관한 것이다.
일반적으로 정보기기의 표시수단으로서 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube)과 비교하여 전력 소모가 적으며 가볍고 휴대가 간편한 LCD의 쓰임새가 증가되고 있는 추세이다.
이러한 LCD는 음극선관, 플라스마 표시장치(Plasma Display Panel), 박형 표시장치(Field Emission Display)와는 달리, 스스로 빛을 내는 장치가 아니므로 액정화면의 배면에 화상을 시각적으로 표현하기 위하여 광원이 필요하게 된다. 이러한 LCD는 액정층의 배면을 조사하기 위하여 액정층의 하면에 백라이트 유닛을 설치하여 사용하게 된다.
즉, 어두운 곳에서 사용할 수 없는 단점을 보완하여 어두운 곳에서도 사용할 수 있도록 정보표시면을 균일하게 면조사하는 장치가 백라이트이며, 이러한 백라이트는 노트북, 모니터용 TFT-LCD의 광원이기 때문에 최소의 전력으로 최대한 밝은 빛을 내야 한다. 백라이트는 선과 같이 가는 형광등(또는, LED)의 빛을 LCD의 표면 구석구석까지 동일한 밝기로 유지시켜 면광으로 바꾸어 주는 역할을 한다.
이러한 역할을 수행하는 LCD 백라이트에서는 광원으로 사용되는 램프의 상태 변화가 발생될 때, 즉 램프가 파손되거나 램프와 램프고정 기구물 간에 오픈이 발생될 때, 램프의 수명 및 안정성 확보를 위하여 보호회로가 구비되어 있다.
도 1은 상술한 바와 같은 일반적인 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 다수개의 램프(1)와, 램프(1)의 구동을 위한 스위칭 제어신호를 스위칭부(5)로 출력하며, 비교검출부(11)로부터 입력되는 피드백 신호에 따라 고압 출력을 억제하기 위한 스위칭 제어를 수행하는 제어부(3)와, 제어부(3)로부터 입력되는 제어신호에 따라 램프(1)의 구동을 위해 인가되는 입력전원(Vin)을 스위칭하는 스위칭부(5)와, 스위칭부(5)를 통해 입력되는 전원을 고압의 교류로 변환하는 고압발생부(7)와, 고압발생부(7)의 출력전압을 정류시키는 정류부(9)와, 정류부(9)를 통해 정류된 고압발생부(7)의 출력전압과 기준전압을 비교하여 램프(1)가 파손되거나 오픈되는 경우 고압발생부(7)에서 설정된 기준 이상의 고압 출력이 이루어지지 않도록 제어부(3)로 피드백 신호를 출력하는 비교검출부(11)로 구성되어 있다.
도 2는 도 1의 각 구성요소의 상세 회로를 나타낸 도면으로서, 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 스위칭부(5)에서는 고속의 스위칭 소자가 구비되어 있으며, 제어부(3)로부터 입력되는 구동신호를 토대로 스위칭 기능을 수행한다.
스위칭부(5)의 스위칭 동작에 따라 인가되는 전압을 고압의 교류로 발생시키는 고압발생부(7)는 주로 트랜스포머(T)가 사용되며, 발생된 고압의 교류전압은 백라이트에 체결된 램프(1)로 공급된다.
이때, 램프(1)를 구동하기 위해서는 정전류 방식과 정전압 방식이 사용되지만, LCD 백라이트에서는 통상적으로 정전류 방식이 사용되며, 항상 일정한 전류가 램프(1)로 공급되도록 한다.
이와 같이 구성된 상태에서 고압발생부(7)의 출력단에 연결되어 있는 램프(1)가 파손되거나 또는 램프(1)와 램프고정 기구물(도시되어 있지 않음) 간에 오픈이 발생되었을 때, 램프(1)의 수명 및 안정성 확보를 위하여 보호회로가 동작된다. 즉, 램프(1)의 상태 변화가 발생되면 고압발생부(7)의 출력단과 제어부(7) 사이에 구비되어 있는 정류부(9)와 비교검출부(11)를 통해 램프(1)의 수명 및 안정성 확보를 위한 보호 기능을 수행하는 것이다.
그 과정을 보다 상세하게 설명하면, 고압의 출력전압이 고압발생부(7)의 트랜스포머(T) 출력측에 병렬로 연결된 컨덴서(C1, C2)를 통해 분배되어 전압이 낮추어지게 되고, 이 전압이 정류부(9)를 통해 정류된 후 컨덴서(C3)와 저항(R)으로 필터링되어 비교검출부(11)의 비반전 단자(+)로 입력된다.
비교검출부(11)의 반전 단자(-)에는 기준전압이 연결되어 있으며, 비반전 단자(+)에는 정류부(9)를 통해 직류로 변환되어 필터링된 전압이 입력된다.
비교검출부(11)에서는 비반전, 반전 단자의 비교 결과에 따라 비교기의 출력이 달라지게 되는데, 램프(1)의 상태 변화가 발생되는 경우에는 비교검출부(11)의 트랜지스터(Q)의 베이스 단자로 비교 결과에 따른 하이(high) 신호가 인가되고, 이에 따라 트랜지스터(Q)가 구동되어 컬렉터 단자를 통해 로우(low) 신호가 제어부(3)로 피드백된다.
이에 따라 비교검출부(11)로부터 로우 신호의 피드백을 입력받은 제어부(3)에서는 고압 출력이 이루어지지 않도록 현재의 스위칭 제어를 변경시켜 고압발생부(7)에서 램프(1)로 고압 출력이 이루어지지 않도록 한다.
한편, 현재의 LCD 백라이트용 램프로는, 콜드 캐소드 형광 램프(CCFL ; Cold Cathod Fluorescent Lamp)와 외부 전극 형광 램프(EEFL ; External Extrude Fluorescent Lamp)가 사용되고 있으며, 백라이트에 체결된 램프의 파손 또는 오픈시 출력전류의 변화는 극히 미세하며, 고압의 출력전압만이 크게 변화하기 때문에 이 출력전압을 검출신호로 사용하는 것이 일반적이다.
도 3은 도 1의 ⓐ, ⓑ단의 파형을 나타낸 도면으로서, 정상적인 동작상태에서 램프(1)의 파손 또는 오픈이 발생되면 출력전압이 상승되는 것을 보여주고 있다. 통상적으로 1개의 램프가 오픈되면 20V 정도 상승된다.
즉, 종래에는 고압의 교류전압을 검출신호로 이용하여 램프(1)의 파손 또는 오픈상태를 검출하였던 것이다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 LCD 백라이트의 램프오픈 검출방식은, 고압발생부에서 발생된 고압의 출력을 분배하여 전압을 낮춘 후 이를 램프의 상태검출신호로 사용하는 방식이지만, 이는 특정 환경(저온상태)에서 램프의 오픈 또는 파손과 동일한 출력전압 상승이 나타나기 때문에 저온 환경에서 램프가 구동될 경우 문제가 발생된다.
이와 같은 이유 때문에 종래에서와 같이 고압발생부에서 발생된 출력전압을 검출신호로 사용하면 오픈 또는 파손램프의 검출 개수를 줄이는데 한계가 있었다. 즉, 램프 개수를 줄일 수 없기 때문에 정상적인 램프에 지속적인 로드가 가해지게 되었으며, 결과적으로 LCD 백라이트 자체의 수명을 크게 단축시키는 문제점이 발생되었다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 병렬구동 방식을 채용한 백라이트에서 사용환경에 영향을 받지 않고 안정된 램프구동이 가능하도록 하며, 램프의 파손 또는 오픈을 최소화하도록 하는 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치는, 다수개의 램프와; 램프의 구동을 위한 스위칭 제어를 수행하는 제어부와; 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 램프의 구동을 위해 인가되는 입력전원을 스위칭하는 스위칭부와; 램프를 구동하기 위하여 스위칭부를 통해 입력되는 전원을 고압의 교류전압으로 변환시켜 램프로 공급하고, 내부에 구비된 트랜스포머의 1차측에 추가로 코일이 권선되어 있으며, 트랜스포머의 1차측에 추가로 권선된 코일을 통해 램프의 파손 또는 오픈시의 듀티 변화에 대한 신호를 감지하는 고압발생부와; 고압발생부로부터 입력되는 듀티가 변화된 신호인 램프의 상태 검출신호를 병렬 연결된 인덕터 및 컨덴서를 통해 필터링하는 정류부와; 정류부를 통해 정류, 필터링되어 입력되는 램프의 상태 검출신호와 기준전압을 비교하여 램프가 파손되거나 오픈되는 경우 고압발생부에서 설정된 기준 이상의 고 압 출력이 이루어지지 않도록 제어부로 피드백 신호를 출력하는 비교검출부를 포함하여 구성되며, 제어부에서 비교검출부로부터 입력되는 피드백 신호에 따라 고압발생부에서 고압의 교류 전압을 발생시켜 램프로 공급되지 않도록 하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위칭부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치를 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 제어부(120)는 다수개의 램프(110) 구동을 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위칭부(130)로 출력하며, 비교검출부(160)로부터 입력되는 피드백 신호에 따라 고압발생부(140)의 고압 발생을 억제하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 스위칭부(130)로 출력한다. 즉, 제어부(120)는 비교검출부(160)로부터 피드백되는 신호에 의거하여 램프(110)에 상태이상이 발생되는 경우 현재 출력중인 스위칭 제어신호를 차단함으로써, 고압발생부(140)에서 램프(110)로 고압의 교류전압이 인가되지 않도록 하고, 결과적으로 램프(110)를 보호하여 백라이트 수명을 유지시킬 수 있도록 하는 것이다.
스위칭부(130)는 제어부(120)로부터 입력되는 제어신호에 따라 램프의 구동을 위해 인가되는 입력전원(Vin)을 스위칭한다.
고압발생부(140)는 램프(110)를 구동하기 위하여 스위칭부(130)를 통해 입력되는 전원을 고압의 교류전압으로 변환시켜 램프(110)로 공급하고, 내부에 구비된 트랜스포머(T10)의 1차측에 추가로 코일(BB)이 권선되어 있으며, 트랜스포머(T10)의 1차측에 추가로 권선된 코일(BB)을 통해 램프(110)의 파손 또는 오픈시의 듀티 변화에 대한 신호를 감지하여 감시된 신호를 정류부(150)로 출력한다.
즉, 고압발생부에서 발생된 고압의 출력을 분배하여 전압을 낮춘 후 이를 램프의 상태 검출신호로 사용하는 종래의 방식과는 달리, 고압발생부(140)의 입력단에 추가로 권선한 코일(BB)을 통해 감지한 입력단의 듀티 변화를 램프(110)의 상태 검출신호로 이용할 수 있도록 하는 것이다.
정류부(150)는 고압발생부(140)로부터 입력되는 듀티가 변화된 신호인 램프(100)의 상태 검출신호를 병렬 연결된 인덕터(L) 및 컨덴서(C)를 통해 필터링하고, 필터링된 상태 검출신호를 비교검출부(160)로 출력한다.
비교검출부(160)는 정류부(150)를 통해 정류, 필터링되어 입력되는 듀티 변화에 대한 램프(110)의 상태 검출신호와 기준전압을 비교하여 램프(110)가 파손되거나 오픈되는 경우 고압발생부(140)에서 설정된 기준 이상의 고압 출력이 이루어지지 않도록 제어부(120)로 피드백 신호를 출력한다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치의 동작과정을 도 5와 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 5는 도 4의 각 구성요소의 상세 회로를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 4의 동작과정을 설명하기 위한 파형도이다.
우선, 스위칭부(130)는 고속 스위칭시에도 스위칭 손실을 최소화하기 위하여 전계효과 트랜지스터(FET;Field Effect Transistor)가 사용되며, 스위칭부(130)의 스위칭에 의해 입력전압(Vin)이 램프(110)를 구동할 수 있는 충분한 고압의 교류전압으로 변환시키는 고압발생부(140)로 입력된다.
고압발생부(140)는 트랜스포머(T10)로 이루어져 1차측과 2차측이 분리되는 방식으로 사용되며, 고압발생부(140)의 1차측에 추가 권선인 코일(BB)을 구비하여 램프(110)의 파손 또는 오픈시 종래에서와 같은 출력전압을 비교하는 방식이 아닌 듀티의 변화를 감지할 수 있도록 한다.
도 6은 정상적으로 동작하는 경우와 램프의 파손 또는 오픈되는 경우의 듀티 변화를 나타낸 파형도로서, 램프(110)가 파손되거나 오픈되면 듀티 폭의 변화가 일어나게 되는데, 듀티 폭이 정상동작의 경우보다 줄어들며, 빗금 부분이 줄어든 듀티를 나타낸다.
이는 병렬구동 방식을 채용한 백라이트에서 고압발생부(140)의 출력전류는 일정하게 유지되는 반면 램프(110)의 상태 변화시 출력전압은 상승하고, 반면 입력측에서 입력전압은 일정하고 입력전류는 줄어드는 점과, 이에 따라 전체 효율이 좋아지고 듀티가 줄어든다는 점에 착안한 것이다.
듀티가 변화된 신호는 정류부(150) 내의 인덕터(L) 및 컨덴서(C)를 통해 필터링되어 비교검출부(160)로 입력된다.
듀티가 줄어든 신호는 전압실효치가 낮아지며, 정상보다 낮아진 전압은 비교검출부(160)의 비반전 단자(+)로 입력되고, 반전 단자(-)에는 기준전압이 연결되어 비교검출부(160)의 비교기 출력은 램프(110)가 파손 또는 오픈 상태를 나타내는 하 이 전압이 출력된다.
이 하이 전압의 출력은 비교검출부(160) 내의 트랜지스터(Q10)의 베이스 단자로 인가되어 트랜지스터(Q10)를 턴 온시키게 되며, 이에 따라 트랜지스터(Q10)의 컬렉터 단자에 연결된 제어부(120)로 로우 전압이 출력된다.
제어부(120)에서는 비교검출부(160)로부터 피드백되는 로우 전압을 토대로 현재 출력중인 스위칭 제어신호를 차단함으로써, 램프(110)를 보호하여 백라이트 수명을 유지시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명의 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치에 따르면, 환경의 변화, 즉 저온 상태에서도 LCD 백라이트의 초기 동작을 원활하게 함으로써 신뢰성 확보를 통해 LCD의 품질향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고압의 출력단을 직접 이용하지 않음으로써, 고압 출력단에 직접 연결된 소자의 비정상 동작시의 이상 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 병렬구동 방식을 채용한 백라이트에 사용되는 램프의 종류에 관계없이 사용이 가능하고, 램프오픈 개수를 줄일 수 있으므로 램프에 가해지는 피해를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 LCD 백라이트의 수명 유지를 크게 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존의 출력전압의 변화를 감지하는 방식을 탈피할 수 있으므로 램프의 특성에 따라 심하게 차이가 나는 변화를 줄일 수 있게 되었으며, 이로 인해 램 프 검출기능의 정확성을 기할 수 있는 효과가 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 다수개의 램프;
    상기 램프의 구동을 위한 스위칭 제어를 수행하는 제어부;
    상기 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 램프의 구동을 위해 인가되는 입력전원을 스위칭하는 스위칭부;
    상기 램프를 구동하기 위하여 상기 스위칭부를 통해 입력되는 전원을 고압의 교류전압으로 변환시켜 상기 램프로 공급하고, 내부에 구비된 트랜스포머의 1차측에 추가로 코일이 권선되어 있으며, 상기 트랜스포머의 1차측에 추가로 권선된 코일을 통해 상기 램프의 파손 또는 오픈시 정상동작의 경우보다 폭이 줄어드는 듀티 변화에 대한 신호를 감지하는 고압발생부;
    상기 고압발생부로부터 입력되는 듀티가 변화된 신호인 상기 램프의 상태 검출신호를 병렬 연결된 인덕터 및 컨덴서를 통해 필터링하는 정류부; 및
    상기 정류부를 통해 정류, 필터링되어 입력되는 상기 램프의 상태 검출신호와 기준전압을 비교하여 램프가 파손되거나 오픈되는 경우 상기 고압발생부에서 설정된 기준 이상의 고압 출력이 이루어지지 않도록 상기 제어부로 피드백 신호를 출력하는 비교검출부를 포함하여 구성되며,
    상기 제어부에서 상기 비교검출부로부터 입력되는 피드백 신호에 따라 상기 고압발생부에서 고압의 교류 전압을 발생시켜 상기 램프로 공급되지 않도록 하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 상기 스위칭부로 출력하는 것을 특징으로 하는 병렬구동 방식을 채용한 LCD 백라이트의 램프오픈 검출장치.
  2. 삭제
KR1020040045988A 2004-06-21 2004-06-21 병렬구동 방식을 채용한 엘시디 백라이트의 램프오픈검출장치 KR100616090B1 (ko)

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