KR100661356B1 - 밸런스 코일 및 백 라이트 구동용 인버터 - Google Patents

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KR100661356B1
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coil
bobbin
balance
inverter
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박철진
류이치 기무라
문진규
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 의한 LCD 등의 백 라이트 구동용 인버터는, 다수의 램프를 구동하기 위한 구동회로와 상기 구동회로와, 상기 다수의 램프를 연결하기 위한 트랜스포머와, 다수의 램프를 지나는 전류의 평형을 위해 적어도 2개의 램프당 하나씩 연결되는 밸런스 코일;을 포함한다. 밸런스 코일은, 적어도 3부분으로 구분된 권선부를 갖는 보빈; 상기 보빈에 내장되는 코어; 및 상기 구분된 권선부에 설치되는 1차 및 2차 코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
인버터, LCD, 백라이트, 형광램프, CCFL, 구동, 회로, 프랜스포머, 커패시터, 인덕턴스

Description

밸런스 코일 및 백 라이트 구동용 인버터{BALANCE COIL AND INVERTER FOR DRIVING BACKLIGHT}
도 1은 일반적인 백 라이트 구동용 인버터의 한 예를 나타낸 도면,
도 2는 종래 밸런스 코일의 구조를 보인 사시도,
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런스 코일을 나타낸 정면도 및 평면도,
도 4a 및 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 밸런스 코일을 나타낸 사시도 및 평면도, 그리고,
도 5는 본 발명에 의한 백 라이트 구동용 인버터를 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10;구동회로 20;밸런스 코일
21;보빈 21a,21b,21c,21d;권선부
21e;코어 삽입홈 22;코어
23;코일 23a,23b;1차 및 2차 코일
30;트랜스포머 31,32;트랜스포머의 주/부코일
40;피드백 제어회로 LP1,LP2;램프
L1,L2;리키지 인덕턴스
본 발명은 액정표시장치(LCD) 등의 백 라이트 구동에 사용되는 인버터에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 다수의 냉음극관(CCFL:Cold Cothode Fluorescent Lamp)을 병렬 구동시키기 위한 밸런스 코일 및 이를 구비하는 백 라이트 구동용 인버터에 관한 것이다.
LCD와 같은 현재의 디스플레이는 소형이면서 고전력 효율성의 백 라이트 유닛을 요구한다. 따라서, CCFL은 백 라이트 유닛의 광원으로 널리 사용되고 있다. 단지 하나의 램프만을 구비한 단일 백 라이트 유닛은 훨씬 높은 조도를 요구하는 대형 디스플레이에는 적합하지 않다. 다수의 램프를 사용하는 다중 백 라이트 유닛은 이러한 요구사항을 만족할 만한 조도 성능을 가진다.
다중 백 라이트 유닛에서는 비용 절감과 구조 간소화를 위하여 다수의 램프를 병렬 구동시키는 기술을 채용하고 있다. 이러한 병렬 구동회로에서는 밸런스 코일을 이용하여 각 램프간의 전류 밸런스를 맞추는 기술이 알려져 있다.
도 1은 그러한 밸런스 코일이 채용된 다중 백 라이트 구동용 인버터를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 밸런스 코일의 구조를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 인버터는 구동회로(1)와 2개의 형광램프(LP1,LP2)를 구동하기 위한 트랜스포머(2)와 피드백 제어회로(3)를 가진다. 또한, 인버터는 제1램프(LP1)와 제2램프(LP2)를 지나는 전류의 평형을 위해 램프에 각각 연결되는 밸런스 코일(4)(4')을 구비한다. 밸러스트 커패시터(C1,C2)는 각 램프(LP1,LP2)로 흐르는 전류가 증가하는 것을 방지하기 위하여 사용되며, 각각의 램프(LP1,LP2)와 직렬로 연결된다. 상기 밸런스 코일(4,4')은 도 2에 도시된 바와 같이, 보빈(11)과 이 보빈(11)의 홈(11a)에 삽입된 코어(12)와 상기 보빈(11)의 외부에 감긴 코일(13)을 포함한다.
상기와 바와 같은 밸런스 코일(4)(4')에 의해 각 램프간 전류 평형이 유지됨으로써 램프간 조도 차이가 없는 안정된 백 라이트 유닛을 제공할 수 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 백 라이트 구동용 인버터에 있어서는 각각의 램프(LP1,LP2)마다 1개씩 밸런스 코일(4)(4')을 연결함으로써 많은 수의 밸런스 코일이 사용되어 비경제적일 뿐만 아니라 인버터 내부에서 많은 공간을 차지함으로써 공간 활용도 측면에서 좋지 않다.
또한, 종래의 인버터는 밸러스트 커패시터(C1,C2)를 이용하여 각 램프의 전류 증가를 방지하고 있는데, 이 밸러스트 커패시터를 사용하면, 트랜스포머(2)의 양단에 높은 전압이 걸려 트랜스포머가 손상(Burnt)될 우려가 있다. 따라서, 안정성 측면에서 상기 밸러스트 커패시터는 좋지 않다.
한편, 종래의 밸런스 코일(4)(4')은 구조상 코어(12)를 크게 하는데 한계가 있어 코어 세츄레이션(Core saturation)으로 인한 불량 발생의 소지도 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 하나의 보빈에 2개의 코일을 권선하여 구성함으로써, 예컨대, 백 라이트 구동용 인버터에서 적어도 2개 의 램프당 하나씩 연결하여 사용 가능한 밸런스 코일을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 코어의 크기를 크게 할 수 있어 코어 세츄레이션으로 인한 불량을 방지할 수 있는 밸런스 코일을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기와 같은 특징을 가지는 밸런스 코일을 구비함으로써 경제적이면서 공간 활용이 용이한 백 라이트 구동용 인버터를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 밸런스 코일의 코일 권선구조에 의해 발생되는 리키지 인덕턴스(Leakage inductance)를 램프의 전류 증가 방지용 소자로 이용함으로써 고전압 발생 우려가 있는 밸러스트 커패시터의 사용을 배제할 수 있어 안전한 백 라이트 구동용 인버터를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 밸런스 코일은, 적어도 3부분으로 구분된 권선부를 갖는 보빈; 상기 보빈에 내장되는 코어; 및 상기 구분된 권선부에 설치되는 1차 및 2차 코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 권선부는 보빈의 중앙부에 위치하고 상기 1차 코일이 감기는 제1권선부, 상기 제1권선부의 양측에 배치되며, 상기 2차 코일이 감기는 제2 및 제3권선부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 권선부는 보빈의 중앙부에 위치하고 상기 1차 코일이 감기는 제1 및 제2권선부와, 상기 제1 및 제2권선부의 양측에 각 각 배치되며, 상기 2차 코일이 감기는 제3 및 제4권선부를 포함한다.
상기 보빈에는 상기 코어 설치를 위한 코어 삽입홈이 길이방향으로 형성된다.
한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 백 라이트 구동용 인버터는, 다수의 램프를 구동하기 위한 구동회로; 상기 구동회로와 상기 다수의 램프를 연결하기 위한 트랜스포머; 및 상기 다수의 램프를 지나는 전류의 평형을 위하여 적어도 2개의 램프당 하나씩 연결되는 밸런스 코일;을 포함한다.
상기 밸런스 코일은, 적어도 3부분으로 구분된 권선부를 갖는 보빈; 상기 보빈에 내장되는 코어; 및 상기 구분된 권선부에 설치되는 1차 및 2차 코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 2개의 램프당 하나의 밸런스 코일을 연결하여 인버터를 구성할 수 있으므로 밸런스 코일의 감소로 인한 비용 절감은 물론 인버터의 공간 활용이 용이한 장점이 있다. 또한, 보빈의 축방향 길이가 길어짐으로써 이 보빈의 축방향으로 삽입 설치되는 코어의 크기를 크게 할 수 있으므로 코어 세츄레이션으로 인한 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 백 라이트 구동용 인버터는 상기 램프의 전류 값에 따라 상기 구동회로를 제어하는 피드백 제어회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 백 라이트 구동용 인버터는 상기 각 램프의 전류 증가를 방지하기 위하여 각 램프와 직렬 연결되는 전류증가방지소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 전류증가방지소자는 상기 밸런스 코일의 코일 권선구조에 의해 발생되는 리키지 인덕턴스를 이용하여 구성할 수 있다. 이에 의하면 고전압의 우려가 있는 밸러스트 커패시터를 사용하지 않아도 되므로 보다 안정적인 인버터를 구성할 수 있다.
본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 백 라이트 구동용 인버터를 구성하는 밸런스 코일(20)의 정면도 및 평면도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 밸런스 코일(20)은 보빈(21)과 코어(22)와 코일(23)을 포함한다.
상기 보빈(21)은 본 발명의 특징에 따라 4개의 권선부(21a,21b,221c,21d)를 구비한다. 그리고, 보빈(21)의 내부에는 코어 삽입홈(21e)이 형성된다. 상기 코어(22)는 상기 보빈(21)의 코어 삽입홈(21e)에 삽입 설치된다. 그리고, 상기 코일(23)은 상기 보빈(21)의 각 권선부(21a,21b,21c,21d)에 감긴다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 권선부(21a)(21b)에는 예컨대, 1차 코일(23a)이 설치되고, 제 3 및 제 4 권선부(21c)(21d)에는 예컨대, 후술되는 두 램프에 각각 연결되는 2차 코일(23b)이 설치된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 밸런스 코일은 하나의 보빈(21)에 적어도 2개 이상, 본 실시예에서는 4개의 권선부(21a-21d)가 마련되어 상기 4개의 권선부를 통하여 1차 코일(23a) 및 2차 코일(23b)을 감아 설치할 수 있다. 따라서, 2개의 램프에 연결되는 코일을 하나의 보빈에 설치할 수 있으므로 인버터를 구성할 때 밸런스 코일의 수를 1/2로 줄일 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 보빈(21)에 4개의 권선부(21a-21d)가 마련되면 보빈의 축방향 길이가 길어지게 되어 이 보빈(21)에 삽입 설치되는 코어(22)의 길이도 크게할 수 있다. 코어(22)의 크기가 커지면 코어 세츄레이션 발생 마진이 커지므로 코어 세츄레이션에 의한 불량 발생을 방지할 수 있다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 밸런스 코일의 사시도 및 평면도를 각각 나타낸 것이다. 도면을 통하여 명백한 바와 같이, 본 실시예에 의한 밸런스 코일(200)은 보빈(210)에 3개의 권선부(210a)(210b)(210c)가 마련되고, 상기 제 1 권선부(210a)에는 1차 코일(230a)이 감기며, 제 2 및 제 3 권선부(210b)(210c)에는 2차 코일(230b) 감긴다는 것을 제외하고는 앞서 설명한 일 실시예와 동일한다. 따라서, 도 3a 및 3b와 연관된 번호를 부여하여 구체적인 설명은 생략한다. 이와 같은 경우에도 2개의 코일(230a)(230b)이 하나의 보빈(210)에 감기므로 램프 2개당 하나의 밸런스 코일을 연결하여 인버터를 구성할 수 있다. 또한, 보빈(210)의 축방향 길이가 길어진 만큼 코어(220)의 크기를 크게할 수 있어 코어 세츄레이션으로 인한 불량도 방지할 수 있다.
한편, 첨부한 도 5는 상기한 바와 같은 특징을 가지는 밸런스 코일(20 또는 200)을 가지는 백 라이트 구동용 인버터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 백 라이트 구동용 인버터는, 예컨대 DC 신호를 AC 신호로 변환하기 위한 구동회로(10)와, 상기 구동회로(10)에 연결되는 주코일(31)과 AC 신호 출력을 위한 부코일(32)을 가지는 트랜스포머(30)와, 제 1 램프(LP1)와 제 2 램프(LP2)를 지나는 전류의 평형을 위해 램프 2개당 하나씩 연결되는 밸런스 코일(20 또는 200)을 구비한다.
상기 밸런스 코일(200:다른 실시예의 경우로 설명한다)은 본 발명의 특징부로서 앞서 설명한 바와 같다. 상기 밸런스 코일(200)의 보빈(210)에 구성된 제 2 및 제 3 권선부(210b)(210c)에 감긴 2차 코일(230b)은 각각 상기 제 1 램프(LP1)와 제 2 램프(LP2)에 연결된다. 즉, 앞서도 언급한 바와 같이, 2개의 램프(LP1)(LP2)에 대하여 하나의 밸런스 코일(200)을 연결하여 전류 평형을 유도할 수 있다. 이런 이유로 종래 램프마다 하나씩의 밸런스 코일을 사용하는 경우에 비하여 밸런스 코일의 수를 1/2로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 인버터는 램프의 전류 값에 따라 상기 구동회로(10)를 제어하기 위한 피드백 제어회로(40)를 구비한다. 이 피드백 제어회로(40)는, 예를 들면 펄스 폭 변조 제어기로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 인버터는 상기 각 램프(LP1)(LP2)의 전류 증가를 방지하기 위하여 각 램프와 직렬 연결되는 전류증가방지소자를 더 포함한다.
상기 전류증가방지소자로, 본 발명은 상기 밸런스 코일(200)의 코일 권선구조에 의해 2차 코일(230b)에서 발생되는 리키지 인덕턴스(L1)(L2)를 이용한다. 상기 리키지 인덕턴스(L1)(L2)는 본 발명의 특징에 따라 상기 밸런스 코일(200)을 구성하면 자연히 생기는 것으로, 이 리키지 인덕턴스가 종래의 밸러스트 커패시터의 역할을 대신할 수 있다.
따라서, 고전압의 염려가 있는 종래와 같은 밸러스트 커패시터를 사용하지 않고 상기한 바와 같은 리키지 인덕턴스(L1)(L2)를 사용하여 각 램프의 전류 증가를 방지할 수 있으므로 보다 안정적인 인버터를 구성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 백 라이트 구동용 인버터는, 트랜스포머(30)에 의해 소정의 전압이 각각의 램프(LP1)(LP2)로 공급될 때, 밸런스 코일(200)의 작용에 의해 각 램프간의 전류 평형을 이룰 수 있으며, 또한, 리키지 인덕턴스(L1)(L2)에 의해 각 램프의 전류가 증가하지 않는 안정된 상태로 다수의 램프가 구동될 수 있다.
한편, 이상에서는 2개의 램프당 하나의 밸런스 코일이 연결된 백 라이트 구동용 인버터에 대하여 도시하고 설명하였으나, 하나의 밸런스 코일을 이용하여 보다 많은 수, 즉 3개, 4개 또 그 이상의 램프간의 전류 평형을 이루도록 구성하는 것도 가능하다.
본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 밸런스 코일의 수를 줄일 수 있으므로 저가의 인버터를 제공할 수 있으며, 또한, 인버터의 공간 활용이 용이한 장점도 있다.
또한, 보빈의 축방향 크기가 커짐으로써 이에 설치되는 코어의 크기도 크게할 수 있기 때문에 코어 세츄레이션 발생 마진이 커져서 코어 세츄레이션으로 인해 발생되는 불량을 방지할 수 있다.
또한, 고전압 인가의 우려가 있는 밸러스트 커패시터를 사용하지 않고 밸런스 코일의 리키지 인덕턴스를 이용하여 램프의 전류 증가를 방지하므로 보다 안정된 인버터를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 다중 백 라이트 유닛에 사용되는 다수의 램프를 병렬 구동시키는 인버터용 밸런스 코일으로서,
    다수의 부분으로 구분된 권선부를 갖는 보빈;
    상기 보빈에 내장되는 코어; 및
    상기 구분된 권선부에 설치되는 1차 및 2차 코일;을 포함하며,
    상기 권선부는 보빈의 중앙부에 위치하고 상기 1차 코일이 감기는 제1권선부, 상기 제1권선부의 양측에 배치되며, 각각의 램프에 연결되는 상기 2차 코일이 감기는 제2 및 제3권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런스 코일.
  3. 다중 백 라이트 유닛에 사용되는 다수의 램프를 병렬 구동시키는 인버터용 밸런스 코일으로서,
    다수의 부분으로 구분된 권선부를 갖는 보빈;
    상기 보빈에 내장되는 코어; 및
    상기 구분된 권선부에 설치되는 1차 및 2차 코일;을 포함하며,
    상기 권선부는 보빈의 중앙부에 위치하고 상기 1차 코일이 감기는 제1 및 제2권선부와, 상기 제1 및 제2권선부의 양측에 각각 배치되며, 각각의 램프에 연결되는 상기 2차 코일이 감기는 제3 및 제4권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런스 코일.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 보빈에는 상기 코어 설치를 위한 코어 삽입홈이 길이방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 밸런스 코일.
  5. 다수의 램프를 구동하기 위한 구동회로;
    상기 구동회로와 상기 다수의 램프를 연결하기 위한 트랜스포머; 및
    상기 다수의 램프를 지나는 전류의 평형을 위하여 적어도 2개의 램프당 하나씩 연결되는 밸런스 코일;을 포함하는 백 라이트 구동용 인버터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 밸런스 코일은,
    적어도 3부분으로 구분된 권선부를 갖는 보빈;
    상기 보빈에 내장되는 코어; 및
    상기 구분된 권선부에 설치되는 1차 및 2차 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 구동용 인버터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 권선부는 보빈의 중앙부에 위치하고 상기 1차 코일이 감기는 제1권선부, 상기 제1권선부의 양측에 배치되며, 상기 2차 코일이 감기는 제2 및 제3권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 구동용 인버터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 권선부는 보빈의 중앙부에 위치하고 상기 1차 코일이 감기는 제1 및 제2권선부와, 상기 제1 및 제2권선부의 양측에 각각 배치되며, 상기 2차 코일이 감기는 제3 및 제4권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 구동용 인버터.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 보빈에는 상기 코어 설치를 위한 코어 삽입홈이 길이방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 백 라이트 구동용 인버터.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 램프의 전류 값에 따라 상기 구동회로를 제어하는 피드백 제어회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 구동용 인버터.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 램프의 전류 증가를 방지하기 위하여 각 램프와 직렬 연결되는 전류증가방지소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 구동용 인버터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류증가방지소자는 상기 밸런스 코일의 코일 권선구조에 의해 발생되는 리키지 인덕턴스를 이용하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 구동용 인버터.
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