KR100780213B1 - 엘시디용 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉음극 형광램프(CCFL)의 이상동작시에도 냉음극 형광램프에 유입되는 전류의 평형을 조정하는 엘시디용 백라이트 장치에 관한 것이다.
본 발명의 엘시디용 백라이트 장치는 교류전원을 입력받아 광을 방출하는 복수의 램프를 갖는 램프부와, 복수의 트랜스포머로 이루어지고, 상기 복수의 트랜스포머는 복수의 1차 코일 및 2차 코일을 가지며, 상기 복수의 1차 코일은 복수의 코일그룹으로 분리되고, 상기 복수의 코일그룹은 각 코일그룹에 포함된 1차 코일을 직렬로 연결하여 복수의 폐루프를 형성하며, 상기 복수의 2차 코일 각각은 상기 복수의 1차 코일과의 상호 전기적인 작용에 의해 상기 램프에 유입되는 전원의 평형을 조정하는 램프평형부와, 상기 복수의 폐루프 중 하나의 폐루프에 형성되는 일부와 다른 하나의 폐루프에 형성되는 타부를 가지며, 상기 일부 및 타부간에 형성되는 상호유도기전력에 의해 상기 하나의 폐루프와 다른 하나의 폐루프간의 전력의 평형을 조정하는 루프평형부를 포함한다.
LCD, 냉음극 형광램프(CCFL), 전류평형(Current Valancing), 루프(loop)

Description

엘시디용 백라이트 장치{BACKLIGHT UNIT FOR LCD}
도 1은 종래의 엘시디용 백라이트 장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 램프의 이상동작시 종래의 엘시디용 백라이트 장치의 전류파형을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치의 일부분을 나타내는 부분회로도이다.
도 5는 램프의 이상동작시 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치의 전류파형을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부호에 대한 상세한 설명>
100...인버터 200..램프부
210,220,230,240...램프 300...램프평형부
310,320,330,340...전류평형 트랜스포머
310a,320a,330a,340a...1차 코일
310b,320b,330b,340b...2차 코일
400...루프평형부 410...제1 코일
420...제2 코일 A...제1 폐루프
B...제2 폐루프
본 발명은 엘시디용 백라이트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉음극 형광램프(CCFL)의 이상동작시에도 냉음극 형광램프에 유입되는 전류의 평형을 조정하는 엘시디용 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, LCD TV 또는 LCD 모니터 등과 같은 LCD 제품에는 LCD 판넬에 광을 제공하는 엘이디용 백라이트 장치가 사용된다. 상기 엘이디용 백라이트 장치에는 유입되는 전류의 평형을 조절하는 전류평형회로가 필요하다.
도 1은 종래의 엘시디용 백라이트 장치를 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 엘시디용 백라이트 장치는 교류전원을 공급하는 인버터(10)와, 상기 인버터(10)로부터 교류전원을 공급받는 램프부(20)와, 상기 램프에 유입되는 전류의 평형을 조정하는 전류평형부(30)를 포함한다.
상기 인버터(10)는 상기 램프부(20)에 교류전원을 공급한다.
상기 램프부(20)는 복수의 냉음극 형광램프(21, 22, 23, 24)를 포함한다. 상기 복수의 램프(21, 22, 23, 24)는 각각 상기 인버터(10)로부터의 교류전원을 공급 받아 발광한다.
상기 전류평형부(30)는 복수의 전류평형 트랜스포머(31, 32, 33, 34)를 포함한다. 상기 복수의 전류평형 트랜스포머(31, 32, 33, 34)는 하나의 루프를 형성하여 연결된 1차 코일(31a, 32a, 33a, 34a)과 각각 상기 복수의 램프에 연결된 2차 코일(31b, 32b, 33b ,34b)로 구성된다.
상기 1차 코일(31a, 32a, 33a, 34a)은 각각 서로 동일한 권선수를 가지며, 마찬가지로 상기 2차 코일(31b, 32b, 33b ,34b)도 각각 서로 동일한 권선수를 갖는다. 이에 따라, 상기 전류평형 트랜스포머(31, 32, 33, 34)는 각 램프(21, 22, 23, 24)에 유입되는 전류를 균등하게 분배하여 전류 평형을 조정한다.
한편, 상기 복수의 램프(21, 22, 23, 24) 중 일부는 사용자의 부주의나 회로의 노화 등으로 인하여 미점등 되거나 오픈(open)될 수 있다. 상술한 바와 같이 이상동작하는 램프가 발생시에는 임피던스가 상승하게 된다. 즉, 각 램프는 등가적으로 임피던스를 가지고 있으며 이러한 임피던스는 램프가 미점등되는 경우 점등되는 램프의 임피던스보다 대략 수십에서 수백배의 임피던스를 갖고, 램프가 오픈된 경우에는 임피던스가 무한대에 이르게 된다.
상술한 이상동작을 하는 램프가 발생되면, 램프에 공급되는 전력은 정상동작을 하는 램프보다 이상동작하는 램프에 집중적으로 공급되며, 이러한 전력의 집중은 전류평형을 저해한다.
즉, 램프의 이상동작에 의한 임피던스의 상승은 램프에 유입되는 전류의 주 파수의 이동을 가져온다.
수학식 (1)
Figure 112006028663511-pat00001
상기 수학식 (1)을 살펴보면, 임피던스(LC)의 변화에 따라 주파수(ｆ)가 이동하는 것을 알 수 있다.
상술한, 전류의 주파수의 이동은 상기 전류평형부(30)의 루프에 흐르는 전류의 파형을 일그러트린다.
도 2는 램프의 이상동작시 종래의 엘시디용 백라이트 장치의 전류파형을 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 2의 전류파형은 상기 전류평형부(30)의 루프에 흐르는 전류의 파형을 나타낸다. 램프의 이상동작시에 생성되는 임피던스 증가에 의해 전류의 주파수 이동이 발생하고, 상기 전류의 주파수 이동에 따른 위상차에 의해 상기 전류평형부(30)의 루프에 흐르는 전류가 일그러지는 문제점이 있다. 상기 일그러진 전류에는 전류의 피크(peak)가 매우 높게 형성되며, 이에 따라 상기 전류평형부(30)에 포함된 각 전류평형 트랜스포머에 인가되는 전압의 피크(peak)도 매우 높게 형성되며 이는 전류평형 트랜스포머의 절연 붕괴를 일으키는 치명적인 문제점이다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 냉음극 형광램프의 미점등 또는 오픈 등의 이상동작시에도 냉음극 형광램프에 유입되는 교류전류의 전류 평형을 조정할 수 있는 엘시디용 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 엘시디용 백라이트 장치는 램프 구동용 고전압을 갖는 교류 전원을 입력받아 광을 방출하는 복수의 램프를 갖는 램프부와, 복수의 트랜스포머로 이루어지고, 상기 복수의 트랜스포머는 복수의 1차 코일 및 2차 코일을 가지며, 상기 복수의 1차 코일은 복수의 코일그룹으로 분리되고, 상기 복수의 코일그룹은 각 코일그룹에 포함된 1차 코일을 직렬로 연결하여 복수의 폐루프를 형성하며, 상기 복수의 2차 코일 각각은 상기 교류 전원을 입력받는 일단과 상기 램프에 연결되어 상기 교류 전원을 상기 램프에 전달하는 타단을 가지고, 상기 복수의 2차 코일 각각은 상기 복수의 1차 코일과의 상호 전기적인 작용에 의해 상기 램프에 유입되는 상기 교류 전원의 평형을 조정하는 램프평형부와, 상기 복수의 폐루프 중 하나의 폐루프에 형성되는 일부와 다른 하나의 폐루프에 형성되는 타부를 가지며, 상기 일부 및 타부간에 형성되는 상호유도기전력에 의해 상기 하나의 폐루프와 다른 하나의 폐루프간의 전력의 평형을 조정하는 루프평형부를 포함한다.
상기 그룹으로 분리된 1차 코일의 개수는 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 루프평형부는 상기 하나의 폐루프에 형성된 제1 코일과 상기 하나의 폐루프에 인접한 상기 다른 하나의 폐루프에 상기 제1 코일과 마주보며 형성된 제2 코일로 이루어질 수 있다.
상기 제1 코일 및 제2 코일은 각각 인덕턴스를 가지며, 상기 제1 코일 및 제2 코일의 인덕턴스에 의해 발생하는 상호유도기전력을 통하여 상기 하나의 폐루프 및 상기 다른 하나의 폐루프간의 전력 평형을 조정할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 코일의 권선수와 제2 코일의 권선수는 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 루프평형부는 상기 하나의 폐루프에 형성된 제1 코일과 상기 다른 하나의 폐루프에 형성된 제2 코일을 갖는 트랜스포머로 이루어질 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치는 교류전원을 공급하는 인버터(100)와, 상기 인버터(100)로부터의 교류전원을 공급받아 광을 방출하는 램프부(200)와, 적어도 둘의 루프를 형성하여 상기 램프부(200)에 유입되는 교류전원의 평형을 조정하는 램프평형부(300)와 상기 루프간의 전력 평형을 조정하는 루프평형부(400)를 포함한다.
상기 인버터(100)는 상기 램프부(200)에 교류전원을 공급한다.
상기 램프부(200)는 복수의 냉음극 형광램프(210, 220, 230, 240)를 포함한다. 상기 복수의 냉음극 형광램프(210, 220, 230, 240)는 상기 인버터(100)로부터 공급되는 교류전원을 각각 공급받아 광을 방출한다.
상기 램프평형부(300)는 복수의 전류 평형 트랜스포머(310, 320, 330, 340)를 포함한다.
도시된 전류평형 트랜스포머(310, 320, 330, 340)는 4개의 전류평형 트랜스포머를 제시하였으며, 제품에 적용됨에 있어서 램프의 증가에 따라 상기 램프와 동일한 개수의 전류평형 트랜스포머가 있을 수 있다. 상기 전류평형 트랜스포머는 복수의 1차 코일(310a, 320a, 330a, 340a)과 복수의 2차 코일(310b, 320b, 330b, 340b)로 이루어진다.
상기 복수의 1차 코일(310a, 320a, 330a, 340a)은 복수의 코일그룹으로 분리되어 복수의 폐루프를 형성한다. 바람직하게는 복수의 코일그룹에 포함된 1차 코일의 개수는 서로 동일할 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 1차 코일 중 하나의 1차 코일(310a, 320a)그룹은 각각의 일단 및 타단이 서로 직렬로 연결되어 제1 폐루프(A)를 형성할 수 있고, 상기 1차 코일 중 나머지 1차 코일(330a, 340a)그룹은 상술한 바와 같이 직렬로 연결되어 제2 폐루프(B)를 형성할 수 있다. 상기 복수의 1차 코일(310a, 320a, 330a, 340a)은 각각 독립적으로 폐루프를 형성할 수도 있고, 둘 이상의 폐루프를 형성할 수도 있다.
상기 2차 코일(310b, 320b, 330b, 340b)의 각각 일단은 상기 인버터(100)에 연결되어 교류전원을 공급받으며, 타단은 각각 상기 복수의 냉음극 형광램프(210, 220, 230, 240)에 연결되어 공급받은 교류전원을 상기 복수의 냉음극 형광램프(210, 220, 230, 240)에 전달한다.
상기 1차 코일(310a, 320a, 330a, 340a)은 각각 동일한 권선수를 가질 수 있으며, 마찬가지로 상기 2차 코일(310b, 320b, 330b, 340b)도 각각 동일한 권선수를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 1차 코일(310a, 320a, 330a, 340a)과 상기 2차 코일(310b, 320b, 330b, 340b)간의 권선비는 동일해지며, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일간의 전기적인 작용에 의하여 상기 2차 코일(310b, 320b, 330b, 340b)를 통하여 유입되는 전류는 균등하게 배분되어 전류 평형을 이룰 수 있다.
상기 루프평형부(400)는 상기 제1 폐루프(A)에 형성된 제1 코일(410)과 상기 제2 폐루프(B)에 형성된 제2 코일(420)을 포함한다.
상기 제1 폐루프(A)와 상기 제2 폐루프(B)는 서로 인접하여 형성되며, 이에 따라 상기 제1 코일(410)과 상기 제2 코일(420)은 서로 마주보며 형성된다. 또한, 상기 폐루프가 3개 이상인 경우 상기 루프평형부(400)는 서로 마주보는 폐루프간에 각각 형성될 수 있으며, 상기 루프평형부(400)는 상기 폐루프의 수에 따라 복수로 형성될 수 있다.
상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)은 각각 인덕턴스를 가지며, 상기 제1 폐루프(A)에 흐르는 전력과 상기 제2 폐루프(B)에 흐르는 전력은 상기 인덕턴스에 의해 발생하는 역기전력에 의해 평형이 제어될 수 있다.
상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)은 각각 소정의 권선수를 가지며, 상기 제1 코일의 권선수와 상기 제2 코일의 권선수는 실질적으로 동일할 수 있다. 실질적으로 동일하다는 의미는 제조상에 발생하는 오차를 포함하여 동일할 수 있다는 의미를 갖는다. 상기 제1 코일의 권선수와 제2 코일간의 권선수가 실질적으로 동일함에 따라, 상기 제1 코일에 흐르는 전류와 상기 제2 코일에 흐르는 전류는 동일할 수 있다.
상기 제1 코일(410)은 하나의 인덕터로 구성될 수 있으며, 마찬가지로 상기 제2 코일(420) 또한 하나의 인덕터로 구성될 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)은 동시에 권선된 하나의 인덕터로 구성될 수 있다. 보다 바람직하게는 제품의 부피를 축소할 수 있으며, 제조를 용이하게 할 수 있도록 상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)은 하나의 트랜스구조로 형성될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치의 일부분을 나타내는 부분회로도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치 중 일 부분인 루프평형부(400)를 확대하여 등가적으로 해석한 회로도를 볼 수 있다.
먼저, 제1 폐루프(A)에 형성된 제1 코일(410)과 제2 폐루프(B)에 형성된 제2 코일(420)의 관계는 다음 수식과 같다.
수식(1)
Figure 112006028663511-pat00002
수식(2)
Figure 112006028663511-pat00003
(여기서, V1은 상기 제1 코일(410)에 인가되는 전압, V2는 상기 제2 코일(420)에 인가되는 전압, N1은 상기 제1 코일의 권선수, N2는 상기 제2 코일의 권선수, Φ는 상기 제1 코일 및 제2 코일간의 자속밀도, i1은 상기 제1 코일에 흐르는 전류, i2는 상기 제2 코일에 흐르는 전류, L1은 상기 제1 코일의 인덕턴스, L2는 상기 제2 코일의 인덕턴스)
상기 수식(1) 및 (2)를 참조하면, 상기 제1 코일(410)의 권선수(N1)와 제2 코일(420)의 권선수(N2)는 동일할 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 코일(410)에 흐르는 전류(i1)는 상기 제2 코일(420)에 흐르는 전류(i2)와 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)이 갖는 인덕턴스는 동일할 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 코일 또는 제2 코일에 흐르는 전류가 비정상적으로 유입되면, 상기 인덕턴스에 의해 형성된 역기전력 및 상기 제1 코일 및 제2 코일간의 상호유도기전력에 의해 상기 비정상적인 전류를 정상적인 전류와 유사해지도록 조정될 수 있다.
예를 들어, 램프부(200)에 포함된 복수의 냉음극 형광램프(210, 220, 230, 240) 중 하나의 냉음극 형광램프(230)가 이상동작한다고 가정하면, 상기 제2 코일(420)에 흐르는 전류(i2)는 도 2의 전류 파형과 같이 일그러져 형성될 것이다. 이때, 상기 제2 코일(420)의 인덕턴스에 의한 역기전력으로 인하여 제2 코일(420)에 유입되는 전류의 변화량은 일차적으로 감소한다. 이후, 상기 제1 코일 및 제2 코일의 인덕턴스에 의해 발생하는 상호 유도기전력에 의하여 상기 제2 코일에 유입되는 전류의 변화량은 이차적으로 저감된다. 상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)의 인덕턴스는 상기 제1 코일 및 제2코일간에 형성된 자속밀도의 변화량(dΦ)에 의해 영향을 받는다. 이에 따라, 상기 제2 코일에 유입되는 비정상전류의 파형은 상기 제1 코일에 유입되는 정상전류의 파형과 유사해지게 된다.
반대로, 상기 냉음극 형광램프(210, 220, 230, 240) 중 타측의 냉음극 형광램프(210, 220)가 이상동작하는 경우에도 상술한 바와 같이 제1 코일(410)에 유입되는 비정상적인 전류의 파형이 제2 코일(420)에 유입되는 정상적인 전류파형과 유사해질 수 있다.
도 5는 램프의 이상동작시 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치의 전류파형을 나타내는 그래프이다.
도 2 및 도 5를 참조하면 상술한 바와 같이, 도 2에 도시된 바와 같은 비정 상전류의 파형에 형성되는 갑작스런 전류의 변화량(피크)은 감소하게 되어 상기 제2 코일(420)에 유입되는 전류의 파형은 도 5에 도시된 정상전류와 유사한 파형으로 형성되며, 이에 따라 상기 램프부(200)에 유입되는 전류의 파형 또한 정상전류의 파형과 유사해진다.
전류의 변화량의 감소는 전압의 변화량의 감소를 가져오고 이에 따라 전류평형 트랜스포머(310, 320, 330, 340)에 인가되는 전압은 정상전압에 유사할 수 있으며, 램프의 이상동작시에 발생되는 이상전압에 의한 절연붕괴를 피할 수 있다.
또한, 전압의 변화량을 감소할 수 있음에 따라, 본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치는 냉음극 형광램프를 스트라이킹 모드에서도 점등할 수 있다.
상기 냉음극 형광램프에는 내부에 가스를 포함하고 있으며, 초기 점등시에는 상기 가스를 활성시키기 위해서 정상동작시의 전압보다 더 높은 전압을 인가시키는데 이것을 스트라이킹 모드라 한다. 상술한 스트라이킹 모드로 상기 램프를 점등하는 것은 초기에 점등을 보다 빠르게 할 수 있는 유리한 점이 있다.
그러나, 정상동작보다 높은 전압을 인가시킬 경우 램프의 이상동작시 전압의 변화량이 급격하게 변하므로 전압의 변화량을 더욱 가중시킬 수 있으며 이는 제품의 신뢰성을 저해할 수 있다.
본 발명에 따른 엘시디용 백라이트 장치는 램프의 이상동작시 전류평형 트랜스포머에 인가되는 전압의 변화량을 감소시킴으로서 상술한 스트라이킹 모드를 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 램프의 이상동작시에도 램프에 균등한 전류를 전달하여 램프의 전류 평형을 조정할 수 있고, 또한 램프의 이상동작시에 발생하는 고전압을 완화시켜 전류평형 트랜스포머의 절연붕괴를 막을 수 있어 램프를 스트라이킹모드에서 점등할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 램프 구동용 고전압을 갖는 교류 전원을 입력받아 광을 방출하는 복수의 램프를 갖는 램프부;
    복수의 트랜스포머로 이루어지고, 상기 복수의 트랜스포머는 복수의 1차 코일 및 2차 코일을 가지며, 상기 복수의 1차 코일은 복수의 코일그룹으로 분리되고, 상기 복수의 코일그룹은 각 코일그룹에 포함된 1차 코일을 직렬로 연결하여 복수의 폐루프를 형성하며, 상기 복수의 2차 코일 각각은 상기 교류 전원을 입력받는 일단과 상기 램프에 연결되어 상기 교류 전원을 상기 램프에 전달하는 타단을 가지고, 상기 복수의 2차 코일 각각은 상기 복수의 1차 코일과의 상호 전기적인 작용에 의해 상기 램프에 유입되는 상기 교류 전원의 평형을 조정하는 램프평형부;및
    상기 복수의 폐루프 중 하나의 폐루프에 형성되는 일부와 다른 하나의 폐루프에 형성되는 타부를 가지며, 상기 일부 및 타부간에 형성되는 상호유도기전력에 의해 상기 하나의 폐루프와 상기 다른 하나의 폐루프간의 전력의 평형을 조정하는 루프평형부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘시디용 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 코일그룹에 각각 포함된 1차 코일의 개수는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 엘시디용 백라이트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 루프평형부는 상기 하나의 폐루프에 형성된 제1 코일과 상기 하나의 폐루프에 인접한 상기 다른 하나의 폐루프에 상기 제1 코일과 마주보며 형성된 제2 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘시디용 백라이트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 코일 및 제2 코일은 각각 인덕턴스를 가지며, 상기 제1 코일 및 제2 코일의 인덕턴스에 의해 발생하는 상호유도기전력을 통하여 상기 하나의 폐루프 및 상기 다른 하나의 폐루프간의 전력 평형을 조정하는 것을 특징으로 하는 엘시디용 백라이트 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 코일의 권선수와 제2 코일의 권선수는 동일한 것을 특징으로 하는 엘시디용 백라이트 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 루프평형부는 상기 하나의 폐루프에 형성된 제1 코일과 상기 다른 하나의 폐루프에 형성된 제2 코일을 갖는 트랜스포머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘시디용 백라이트 장치.
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