KR100629510B1 - 백라이트 인버터 시스템 및 그 시동 제어 방법 - Google Patents

백라이트 인버터 시스템 및 그 시동 제어 방법 Download PDF

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Abstract

백라이트 인버터 시스템 및 그 시동 제어 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 백라이트 인버터 시스템은, 온도환경에 따라 최적의 시동전압를 백라이트 램프에 인가하여 시스템에 무리를 주지 않고 안정적으로 백라이트 램프가 시동되도록 한다. 백라이트 램프에 소정 레벨의 시동전압 인가에 의해 램프가 정상적으로 시동되지 못한 경우에는 시동전압 레벨을 순차적으로 높여 램프를 시동시킨다. 본 발명에서는 각각 스위칭 소자를 구비하는 병렬로 결합된 복수개의 커패스터를 이용하여 램프에 유입되는 전류량을 제어함으로서 시동전압 레벨을 조정한다. 또한, 백라이트 인버터 시스템은 이상 전류가 감지되면 자동적으로 시스템의 동작을 중지하는 자동 셧다운 기능을 구비하여 과전류 등으로부터 시스템을 보호한다.
백라이트 인버터 시스템, 백라이트 시동 제어방법, 시동전압조정, 자동 셧다운

Description

백라이트 인버터 시스템 및 그 시동 제어 방법{Backlight inverter system and the control method of the system start-up}
도 1은 본 발명에 의한 백라이트 인버터 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 시동 전압 조정부의 상세 회로도, 그리고
도 3은 본 발명에 의한 백라이트 인버터 시스템의 시동 제어 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 펄스 발생부 20 : 고압 발생부
30 : 백라이트 램프 40 : 램프 구동 검출부
50 : 시동 전압 조정부 60 : 이상 전류 감지부
본 발명은 시스템에 전원이 처음 인가될 때 백라이트를 안정되게 시동시키고, 정상 상태로 백라이트 램프를 구동시킬 수 있는 백라이트 인버터 시스템 및 그 시동 제어 방법에 관한 것이다.
최근에는 뷰파인더의 표시수단으로서 소형, 경량의 LCD(Liquid Crystal Display)를 채택하는 경우가 많다. 일반적으로 LCD는 그 자체로는 발광하지 못하는 수광소자이므로, 액정판 후면에 투과율이 큰 백라이트(back light)를 부착시킴으로서 균일한 휘도로 LCD에 표시된 화상 정보를 선명하게 볼 수 있도록 만들어 진다. 보통 백라이트의 발광 수단으로 일반 조명용의 형광 램프를 가능한 한 그 효율성을 유지시키면서, 백라이트의 크기에 맞도록 축소화한 백라이트 램프를 사용한다.
백라이트 램프는 그 내부에 +, - 양 방전 전극, 수은 증기, 아르곤 가스 및 램프의 외곽면에 도포되어 있는 형광막을 포함하고 있다. 방전 전극에 전압을 가하게 되면 내부의 가스들이 서로 충돌을 하면서 형과막을 때림으로서 빛을 발생하게 된다. LCD에 전원이 인가되어 백라이트 램프를 시동시킬 때에는 램프 내부를 활성화 시키기 위해 정상 동작시 보다 높은 고전압을 인가하여야 한다.
특히, 백라이트 인버터 시스템을 저온에서 정상적으로 시동시키기 위해서는 상온에서 보다 더 높은 인가 전압을 필요로 한다. 그러나, 저온 시동을 위해 설정된 시동 전압을 상온에서 인가하면, 백라이트 내부가 파손되거나 입력 전압 이상일 경우, 자동 셧다운(shut-down) 되어야 함에도 그렇지 못하여 시스템에 손상을 가져올 우려가 있다. 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 상온과 저온에서 문제가 발생하지 않을 중간값 정도의 전압을 인가하는 수동적이고 종속적인 방식을 택하고 있다. 이에 주변 온도 환경에 대응하여 백라이트 인버터 시스템을 안정적으로 시동시킬 수 있는 방법의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 시스템의 시동(start-up)시 백라이트가 켜졌는지 확인하고, 백라이트가 켜지지 않으면 시동 전압을 소정 레벨까지 순차적으로 높여 백라이트를 켜고, 백라이트가 켜진것이 확인되면 정상 전압을 인가하여 안정적인 시동 동작을 하는 백라이트 인버터 시스템 및 그 시동 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 의한 백라이트 인버터 시스템의 펄스 발생부는, 백라이트 램프를 처음 시동시킬 경우에는 소정의 제1 펄스를 발생시키며, 백라이트 램프가 시동된 후에는 정상 구동을 위해 소정의 제2 펄스를 발생시킨다. 그리고, 고압 발생부는 펄스 신호에 대응하여 고주파 고전압을 발생시켜, 백라이트 램프에 소정 레벨의 시동전압 및 정상전압을 인가한다.
백라이트 램프에 현 온도환경에서 충분한 레벨의 시동전압이 인가되면, 백라이트 램프는 시동되어 고휘도의 조명을 제공한다. 램프 구동 검출부는, 이러한 백라이트 램프가 정상적으로 시동된 것으로 판단되면, 펄스 발생부에 대응하는 신호를 출력하여 상기 제2 펄스를 발생시키도록 한다. 그러나, 시동되지 못한 경우에는 시동전압 조정부로 대응되는 신호를 출력하여 시동전압 레벨을 높이도록 한다.
시동 전압 조정부는 고압 발생부와 백라이트 램프에 연결된 노드에 연결되며, 그 일단이 접지전극에 연결된 적어도 하나의 제1 커패스터와 제1 커패스터의 어느 하나에 각각 병렬로 연결되어 각각 스위칭 소자를 구비하는 복수개의 제2 커패스터를 포함한다. 여기에서, 스위칭 소자는 램프 구동 검출부로부터의 신호에 따 라 온오프되도록 구성된다.
한편, 백라이트 인버터 시스템은 이상 전류 감지부를 더 포함하여, 제1 커패스터를 포함하는 지로에서 이상 전류가 검출되면, 펄스 발생부에 그 동작을 중지하도록 함으로서 과전류 등으로부터 시스템을 보호한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 백라이트 인버터 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 백라이트 인버터 시스템은, 소정 주기와 폭을 갖는 펄스를 발생시키는 펄스 발생부(10), 상기 펄스를 입력 받아 고주파 고압을 발생시키는 고압 발생부(20), 고압을 방전 전극에 인가함으로서 발광되는 백라이트 램프(30), 백라이트 램프(30)가 정상적으로 작동하는지를 검출하는 램프 구동 검출부(40), 고압 인가에도 불구하고 백라이트 램프(30)가 정상적으로 작동하지 않으면 인가 전압 레벨을 높이는 시동 전압 조정부(50) 및 이상 전류 감지부(60)를 포함한다.
백라이트 램프(30)를 작동시켜 LCD에 고휘도의 광원을 제공하기 위해서는 대략 1kV의 고전압을 백라이트 램프(30)의 방전 전극에 인가하여야 한다. 이하에서는, 백라이트 램프(30)를 처음 켤때 인가되는 전압을 시동 전압이라 하고, 백라이트 램프(30)가 안정적으로 시동된 후의 구동을 위해 인가되는 전압을 정상 전압이라 한다. 파워온 초기에 요구되는 시동 전압이 정상 전압 보다 더 높으며, 주변 온도가 낮을수록 백라이트 램프(30)의 시동을 위해 더 높은 시동 전압이 요구된다.
LCD에 전원이 인가되면, 펄스 발생부(10)에 백라이트 램프(30)의 구동 명령 신호로서 일반적으로 +5V의 직류 전압(Vcc)이 인가된다.
펄스 발생부(10)는 직류 전압(Vcc)이 인가되면, PWM(pulse width modulation), PFM(pulse frequency modulation) 파형을 생성하여 고압 발생부(20)에 출력한다. 펄스 발생부(10)는 내부에 구비된 스위칭 동작에 따라 파워온 초기에는 펄스 주기가 작은 파형(또는 펄스폭이 큰 파형)을 출력하고, 백라이트 램프(30)가 활성화를 거쳐 정상 구동되면, 펄스 주기가 큰 파형(또는 펄스폭이 작은 파형)을 출력한다. 여기에서 스위칭 동작은 백라이트 램프(30)에 흐르는 전류에 의해 생성되는 피드백 전압에 따라 제어된다.
펄스 신호를 입력 받은 고압 발생부(20)는, 이를 증폭하여 고주파 고압을 발생시킴으로서 백라이트 램프(30)로 소정 전류가 흐르게 한다. 백라이트 램프(30)에 유입되는 소정 전류에 대응하는 고전압이 인가되어 정상적으로 시동되면, 백라이트 램프(30)는 발광하여 고휘도의 균일한 광을 LCD에 제공하게 된다.
램프 구동 검출부(40)는, 백라이트 램프(30)에 흐르는 전류에 의한 전압을 정류 및 필터링하여 피드백 전압으로 생성하는 피드백 회로를 이용하여 구현되며, 피드백 전압으로부터 백라이트 램프(30)가 정상적으로 구동되는지 여부를 검출한다. 그리고 램프 구동 검출부(40)는, 검출 결과 백라이트 램프(30)가 켜지지 않은 경우에는 시동 전압 조정부(50)로 대응되는 신호를 출력하고, 백라이트 램프(30)가 켜져 안정적으로 구동되고 있는 경우에는 펄스 발생부(10) 및 백라이트 램프(30)로 각각 대응되는 신호를 출력한다.
시동 전압 조정부(50)는 램프 구동 검출부(40)로부터 입력되는 신호에 따라 백라이트 램프(30)에 인가되는 시동 전압의 레벨을 조정하는 역할을 한다.
도 2는 도 1에 도시된 시동 전압 조정부의 일예를 나타내는 상세 회로도이다. 도 2를 참조하면, 고압 발생부(20)에서 백라이트 램프(30)를 잇는 지로상의 노드 a에 제1 및 제2 커패스터(C1, C2)가 직렬 연결되며, 제2 커패스터(C2 )는 접지 전극에 연결된다. 그리고, 스위칭 소자(S1, S2, S3)를 포함하는 소정개수의 커패스터(C3, C4, C5)가 각각 제2 커패스터(C2)에 대하여 병렬 연결된다. 각각의 스위칭 소자(S1, S2, S3)는 램프 구동 검출부(40)로부터의 입력 신호에 따라 제어된다.
고압 발생부(20)에서 발생된 고전압에 의해 노드 a로 유입되는 전류(ia)는 백라이트 램프(30)로 흐르는 전류(ib)와 시동 전압 조정부(50)로 흐르는 전류(id)로 분기된다. 백라이트 램프(30) 양단에 걸리는 전압(VL)은 백라이트 램프(30)로 흐르는 전류(ib) 크기에 비례하므로, 백라이트 램프(30)로 흐르는 전류(ib) 크기를 적절히 조정하면, 안정적인 백라이트 램프(30)의 시동이 가능하다.
백라이트 램프(30)로 흐르는 전류(ib) 크기는 스위칭 소자(S1, S2, S 3)의 온오프에 따라 결정된다. 본 실시예에서는 백라이트 램프(30)로 흐르는 전류(ib) 크기는 스위칭 소자(S1, S2, S3)가 전부 온 상태일때 최소가 되며, 오프 상태일때 최대가 된다. 따라서, 처음 펄스 발생부(10)에 직류 전압이 인가되어 백라이트 기동을 위한 소정 펄스가 발생되고 이에 대응되는 고전압이 발생된 때에는, 스위칭 소자(S1, S2, S3)가 전부 온되도록 제어된다. 이때 백라이트 램프(30)가 켜지지 않으면, 기설정된 하나의 스위칭 소자(S3)를 오프시켜 백라이트 램프(30)에 인가되는 시동 전압 레벨을 높인다. 시동 전압 레벨을 높인 후에도 백라이트 램프(30)가 켜지지 않으면 또 하나의 스위칭 소자(S2)를 오프시켜 시동 전압 레벨을 높인다. 이런 방법으로 시스템에 무리가 가해지지 않는 범위내에서 소정 레벨씩 시동 전압을 높인다. 백라이트 램프(30)가 켜진 경우에는 램프 구동 검출부(40)의 신호에 따라 펄스 발생부(10)에서 정상 전압 인가를 위한 펄스를 생성하여 출력한다.
이상 전류 감지부(60)는 도 2에서 시동 전압 조정부(50)로 흐르는 전류(id)의 크기를 입력 받아 기준치 이상인 경우에는, 백라이트 램프(30)가 오픈되었거나 시스템에 손상이 있는 것으로 판단하여 펄스 발생부(10)에 자동 셧다운 기능을 수행하도록 하는 신호를 보낸다.
이상과 같은 구성으로 구현되는 백라이트 컨버터 시스템은 온도 환경에 대응되는 시동 전압을 인가함으로서, 시스템에 무리 없이 안정적으로 백라이트 램프가 시동된다.
이하에서는 백라이트 인버터 시스템의 시동 제어 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 백라이트 인버터 시스템의 시동 제어 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, LCD에 전원이 인가되어 펄스 발생 부(10)에 소정의 직류 전압(Vcc)이 인가되면(S100), 펄스 발생부(10)에서 백라이트 램프를 기동시키기 위한 소정의 제1 펄스 신호를 생성하여 출력하고, 고압 발생부(20)에서는 제1 펄스 신호에 대응하는 고전압을 발생시켜 백라이트 램프(30)에 소정의 전류가 흐르게 한다(S110). 이와 동시에 백라이트 램프(30)가 오픈 되거나 백라이트 램프(30)로 과전류가 흐르는 등의 이상 전류 발생시에는 펄스 발생부(10)의 동작을 중지시키는 자동 셧다운 기능을 작동시킨다(S120).
S110단계에서 인가된 시동 전압에 의해 백라이트 램프(30)가 정상적으로 켜졌는지 여부를 피드백 전압 신호로부터 판단한다(S130). 램프가 켜지지 않은 경우에는 시동 전압 레벨을 소정량 높인다(S140). S140단계는 소정 전압 레벨 내에서 백라이트 램프(30)가 켜질때까지 반복 수행된다. S130단계에서 백라이트 램프(30)가 켜진 것으로 판단되면, 백라이트 램프(30)에 정상 전압을 인가한다(S150).
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 백라이트 램프를 기동시킬 경우 최적의 시동 전압을 인가하기 때문에, 필요 이상의 고전압을 인가함으로서 발생하는 문제점들을 해결할 수 있어, 온도 환경에 맞춰 안정적으로 시동 가능한 백라이트 인버터 시스템의 제공이 가능하다. 또한 자동 셧다운 기능을 구비하고 있어 이상 전류의 발생에 대한 시스템의 손상을 막을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발 명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (7)

  1. 백라이트 램프를 시동시키기 위해 소정의 제1 펄스를 발생시키며, 상기 백라이트 램프가 시동된 후 정상 구동을 위해 소정의 제2 펄스를 발생시키는 펄스 발생부;
    상기 펄스 발생부에서 출력된 상기 펄스 신호에 대응하여 고주파 고전압을 발생시켜, 상기 백라이트 램프에 소정 레벨의 시동전압 및 정상전압을 인가하는 고압 발생부;
    상기 백라이트 램프에 인가되는 시동전압의 레벨을 조정하는 시동전압 조정부; 및
    상기 백라이트 램프가 시동된 것으로 판단되면, 상기 펄스 발생부에 대응하는 신호를 출력하여 상기 제2 펄스를 발생시키도록 하고, 시동되지 못한 것으로 판단되면, 상기 시동전압 조정부로 대응되는 신호를 출력하여 상기 시동전압 레벨을 높이도록 하는 램프 구동 검출부;를 포함하는 백라이트 인버터 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시동 전압 조정부는,
    상기 고압 발생부와 상기 백라이트 램프에 연결된 노드에 연결되며, 그 일단은 접지전극에 연결된 적어도 하나의 제1 커패스터; 및
    상기 제1 커패스터의 어느 하나에 각각 병렬로 연결되며, 각각 스위칭 소자에 연결된 적어도 하나의 제2 커패스터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 인버터 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는,
    상기 램프 구동 검출부로부터의 신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 백라이트 인버터 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 커패스터를 포함하는 지로에 흐르는 전류를 감지하고, 이상 전류가 검출되면, 상기 펄스 발생부에 그 동작을 중지하도록 대응 신호를 출력하는 이상 전류 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 인버터 시스템.
  5. 백라이트를 구동시키는 백라이트 인버터 시스템의 시동 제어 방법에 있어서,
    (a) 소정의 직류 전압이 인가되면, 상기 백라이트의 램프 시동을 위한 제1 레벨의 고전압을 발생시켜 상기 백라이트 램프에 소정의 시동전압이 인가되도록 하 는 단계;
    (b) 상기 백라이트 램프가 정상적으로 시동되었는지 판단하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계의 결과 백라이트 램프가 시동되지 않은 것으로 판단되면, 상기 백라이트 램프에 인가되는 시동전압을 소정 레벨로 높이는 단계;
    (d) 상기 (b)단계의 결과 백라이트 램프가 시동된 것으로 판단되면, 상기 백라이트 램프의 정상 구동을 위한 제2 레벨의 고전압을 발생시켜 상기 백라이트 램프에 소정의 정상전압을 인가하는 단계;를 포함하는 백라이트 인버터 시스템의 시동 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 (c)단계의 시동전압 레벨은,
    상기 백라이트 램프에 연결된 노드에, 각각 스위칭 소자가 연결된 병렬 결합된 복수개의 커패스터를 연결하여, 각각의 스위칭 소자의 턴-온 또는 턴-오프에 따라 상기 백라이트 램프로 흐르는 전류량을 제어함으로서 조절되는 것을 특징으로 하는 백라이트 인버터 시스템의 시동 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 커패스터에 이상 전류가 흐르면 시스템의 동작을 중지하는 단계를 더 포함하는 백라이트 인버터 시스템의 시동 제어 방법.
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