KR100892874B1 - 전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치 - Google Patents

전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가청주파수 대역의 발진주파수를 사용하면서도 공진현상을 이용함으로써 발진에 따른 소음을 최소화할 수 있는 전계 발광 시트용 저 소음 구동장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치는, 인가되는 상용전원을 정류하여 직류전압을 출력하는 인버터; 교번적으로 인가되는 구동신호를 발생하는 구동신호발생부; 상기 구동신호에 따라 교대로 턴온되는 스위칭 소자를 포함하는 컨버터; 상기 컨버터로부터 출력되는 전류의 증감에 따라 유기되는 전압을 전계 발광 시트의 발광에 이용하는 기동용 리액터; 및 상기 전계 발광 시트의 두 전극 사이에 병렬 연결되어 공진을 유도하는 공진용 유도성 소자를 포함할 수 있다.
전계, 발광, 시트, 소음, 구동

Description

전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치{LOW NOISE DRIVER FOR ELECTROLUMINESCENCE SHEET}
본 발명은 전계 발광 시트에 관한 것으로, 구체적으로는 조명 장치로 사용되는 전계 발광 시트용 저 소음 구동장치에 관한 것이다.
근래, 자발광소자로서 전계발광시트가 주목받고 있다. 그 중 유기 EL 시트는 유기 화합물로 되는 얇은 막의 발광층을 전극으로 협지한 구성으로, 전극간에 전류를 공급하여 발광하는 소자이다. 유기 EL 시트를 액정 표시 장치의 백라이트나 조명 장치의 광원으로 하여 이용하는 경우, 조명 부분의 박형화가 가능한 것으로, 장치 전체의 소형화, 경량화가 용이하다.
유기 EL 시트는 전극간에 공급되는 전류의 방향에 따라 발광 또는 소등하기 때문에 직류가 공급되는 경우 지속적으로 발광하고, 교류가 공급되는 경우 점멸 발광한다. 점멸 발광에서는 지속 발광시와 비교하여 휘도는 저하되지만, 발광 수명의 향상을 위하여 유기 EL 시트를 조명 장치에 이용하는 경우에는 교류 전원을 이용하는 것이 바람직하다.
그러나, 종래의 조명 장치에서는 상용 전원의 주파수를 사용하는 경우, 즉, 60Hz의 주파수를 사용하는 경우에 발진음이 이용자에게 불쾌한 소음으로 느껴지는 경우가 있었다. 그리고, 상용주파수가 아니라 하더라도 가청주파수 대역의 발진주파수를 사용하는 경우, 전계 발광 시트(Electroluminescence sheet)는 2개의 판상의 평면 전극으로 구성되어 있으므로, 구동시 구동주파수에 상응하는 진동음이 매우 크게 발생한다. 이 진동음은 주기적으로 반복되는데 사용자에게 매우 큰 불편을 초래하여 전계 발광 시트를 조명 장치로 상용화하는 데에 걸림돌이 되었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 가청주파수 대역(18 ~ 20,000 Hz)을 벗어나는 발진주파수를 사용하는 기술에 개발되어 상용화되고 있으나, 이는 발진주파수가 높아 두가닥의 배선 간격을 소정 거리 이격시켜야 하거나, 누설전류가 흐르지 않도록 두가닥의 배선 사이를 차폐시켜 절연성을 강화하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 전계 발광 시트에 적합한 가청주파수 대역의 발진주파수를 갖는 전계 발광 시트용 저 소음 구동장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가청주파수 대역의 발진주파수를 사용하면서도 공진현상을 이용함으로써 발진에 따른 소음을 최소화할 수 있는 전계 발광 시트용 저 소음 구동장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
삭제
본 발명에 따른 전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치는, 전계 발광 시트용 구동 장치에 있어서, 인가되는 상용전원을 정류하여 직류전압을 출력하는 인버터; 교번적으로 인가되는 구동신호를 발생하는 구동신호발생부; 상기 구동신호에 따라 교대로 턴온되는 제1 및 제2 스위칭 소자 - 상기 제1 스위칭 소자의 일단부는 상기 인버터의 제1 출력단부에 연결되고, 상기 제1 스위칭 소자의 타단부는 상기 제2 스위칭 소자의 일단부에 연결되며, 상기 제2 스위칭 소자의 타단부는 상기 인버터의 제2 출력단부에 연결됨 - 를 포함하는 컨버터; 상기 컨버터로부터 출력되는 전류의 증감에 따라 유기되는 전압을 상기 전계 발광 시트의 발광에 이용하는 기동용 리액터 - 상기 기동용 리액터의 일단부는 상기 전계 발광 시트의 일단부에 연결되고, 상기 기동용 리액터의 타단부는 상기 상기 컨버터를 통해 상기 인버터의 제1 및 제2 출력단부와 전기적으로 교번적으로 연결됨 - ; 및 상기 전계 발광 시트의 두 전극 사이에 병렬 연결되어 공진을 유도하는 공진용 유도성 소자 - 상기 공진용 유도성 소자의 일단부는 상기 기동용 리액터의 일단과 연결되고, 상기 공진용 유도성 소자의 타단부는 상기 제1 스위칭 소자의 타단부에 연결됨 - 를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 컨버터는 하프 브릿지 형이거나, 풀 브릿지 형일 수 있다.
바람직하게는, 상기 전계 발광 시트의 커패시턴스와 상기 공진용 유도성 소자에 따라 발생하는 공진주파수는 7.8 내지 8.2 킬로헤르쯔이다.
본 발명은 전계 발광 시트에 적합한 낮은 대역의 발진주파수를 가지므로 전원선의 배치가 용이하고, 높은 절연 성능이 불필요하며, 유도전류 및 누설전류를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 가청주파수 대역의 발진주파수를 사용하면서도 공진현상을 이용함으로써 발진에 따른 소음을 최소화할 수 있어 백 라이트 유닛용이 아닌 조명 장치용으로 사용하는 데에 걸림돌이었던 소음 문제를 완전히 해결하는 유리한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 회로의 구성소자 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 발광 시트용 저 소음 구동장치 회로도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전계 발광 시트용 저 소음 구동장치는 인버터(110), 하프 브릿지형 컨버터(120), 기동용 리액터(130), 공진용 유도성 소자(140), 전계 발광 시트(150), 구동신호발생부(160), 및 튜닝저항부(170)를 포함한다.
인버터(110)는 인가되는 상용전원을 정류하여 직류전압을 출력한다. 구동신호발생부(160)는 교번적으로 인가되는 구동신호를 발생하며, 하프 브릿지형 컨버터(120)는 교번적으로 인가되는 구동신호에 따라 교대로 턴온되는 전계 효과 트랜지스터(Q1, Q2)와, 충방전을 번갈아 수행하는 커패시터(C1, C2)를 포함한다. 기동용 리액터(130)는 전류의 증감에 따라 유기되는 전압을 전계 발광 시트의 발광에 이용한다. 공진용 유도성 소자(140)는 전계 발광 시트(150)의 두 전극 사이에 병렬 연결되어 공진을 유도한다. 튜닝저항부(170)는 LC 공진주파수를 정확하게 튜닝하기 위하여 채용되는 저항(RF)이다.
위와 같은 구성을 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 발광 시트용 저소음 구동장치는 다음과 같이 동작한다.
게이트1(g1)이 온이면, 트랜지스터 Q1가 턴온되어, 인버터(110) -> 전계 효과 트랜지스터 Q1 -> 전계 발광 시트(150) -> 리액터(L, 130) -> 커패시터 C2 의 루프를 형성하게 된다. 그리고, 게이트2(g2)가 온이면, 전계 효과 트랜지스터 Q2가 턴온되어, 인버터(110) -> 커패시터 C1 -> 리액터(L, 130) -> 전계 발광 시트(150) -> 전계 효과 트랜지스터 Q2 의 루프를 형성하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도시되지는 않았으나, 하프 브릿지형 컨버터(120) 대신 풀 브릿지형 컨버터를 사용할 수 있다. 즉, 하프 브릿지형 컨버터 내 커패시터(C1, C2) 대신 스위칭 소자(Q3, Q4)를 사용할 수 있다. 이 때에는, 트랜지스터(Q1, Q4)와 트랜지스터(Q2, Q3)를 각각 쌍으로 하여 구동신호를 인가할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 발광 시트의 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전계 발광 시트는 전도성 메시층(203) 및 전도성 고분자층(205)으로 구성되는 원단(PET), 원단(PET)의 하층에 접착되는 형광층(207), 형광층(207)의 하층에 형성되어 광 확산 및 반사가 뛰어난 유전층(209), 유전층(209)의 하층에 형성되어 알루미늄 및/혹은 구리 필름 처리되며 10오옴/제곱미터 내외의 저항을 갖는 배면 전극층(211), 배면 전극층(211)의 하층과 전도성 매시층(203)의 상층에 각각 형성된 특수합성 수지층(201, 213)을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 전계 발광 시트의 주파수 대비 휘도/전류 특성 그래프이다.
본 발명에 따른 전계 발광 시트는 7.8 내지 8.2 kHz 대역에서 공진 현상을 가지고 있으며, 이 대역에서 램프의 휘도가 매우 우수함을 알 수 있다. 즉, 7.8 내지 8.2 kHz의 주파수 대역을 벗어나서 예컨대, 6 kHz 혹은 13 kHz 대역의 주파수로 전계 발광 시트를 구동하게 되면, 진동으로 발생하는 소음이 클 뿐만 아니라 램프의 휘도가 매우 낮아 램프로서 기능하기가 어렵다.
또한, 본 발명에 따른 전계 발광 시트는 구동 주파수가 증가할수록 구동전류도 증가하나, 7.8 내지 8.2 kHz 대역의 구동 주파수에서는 구동 전류가 감소하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 공진용 유도성 소자(140)는 본 발명의 전계 발광 시트의 공진 주파수를 만족시키도록 정할 필요가 있다.
한편, 에너지의 축적과 방출을 위한 공진 주파수를 만족시키는 공진용 유도성 소자(140)의 리액턴스값은 다음식에 따라 결정될 수 있다.
Z = R + jX = R + jwL + 1/(jwC)으로부터,
공진을 위하여 jX = 0 인 바,
X = wL - 1/(wC) = 2πfoL - 1/(2πfoC) = 0
Figure 112008080509082-pat00001
이다.
여기서, 위 공진주파수와 관련되는 리액턴스값은 공진용 유도성 소자(140)가 영향을 미치고, 커패시턴스값은 전계 발광 시트(150)가 영향을 미친다.
위 식으로부터 fo = 8kHz를 만족시키는 값의 리액터를 선택하면 소음은 최소화될 수 있다. 즉, 본 발명의 발명자는 전계 발광 시트에서 발생하는 소음과 휘도 사이에는 반비례 관계가 있음을 밝힌 것이다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 발광 시트용 저 소음 구동장치 회로도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 발광 시트의 구성도, 및
도 3은 본 발명에 따른 전계 발광 시트의 주파수 대비 휘도/전류 특성 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
110: 인버터 120: 하프 브릿지형 컨버터
130: 기동용 리액터 140: 공진용 유도성 소자
150: 전계 발광 시트 160: 구동신호발생부
170: 튜닝저항부

Claims (4)

  1. 전계 발광 시트용 구동 장치에 있어서,
    인가되는 상용전원을 정류하여 직류전압을 출력하는 인버터;
    교번적으로 인가되는 구동신호를 발생하는 구동신호발생부;
    상기 구동신호에 따라 교대로 턴온되는 제1 및 제2 스위칭 소자 - 상기 제1 스위칭 소자의 일단부는 상기 인버터의 제1 출력단부에 연결되고, 상기 제1 스위칭 소자의 타단부는 상기 제2 스위칭 소자의 일단부에 연결되며, 상기 제2 스위칭 소자의 타단부는 상기 인버터의 제2 출력단부에 연결됨 - 를 포함하는 컨버터;
    상기 컨버터로부터 출력되는 전류의 증감에 따라 유기되는 전압을 상기 전계 발광 시트의 발광에 이용하는 기동용 리액터 - 상기 기동용 리액터의 일단부는 상기 전계 발광 시트의 일단부에 연결되고, 상기 기동용 리액터의 타단부는 상기 상기 컨버터를 통해 상기 인버터의 제1 및 제2 출력단부와 전기적으로 교번적으로 연결됨 - ; 및
    상기 전계 발광 시트의 두 전극 사이에 병렬 연결되어 공진을 유도하는 공진용 유도성 소자 - 상기 공진용 유도성 소자의 일단부는 상기 기동용 리액터의 일단과 연결되고, 상기 공진용 유도성 소자의 타단부는 상기 제1 스위칭 소자의 타단부에 연결됨 -
    를 포함하는 전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터는 하프 브릿지 형인 것을 특징으로 하는 전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터는 풀 브릿지 형인 것을 특징으로 하는 전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전계 발광 시트의 커패시턴스와 상기 공진용 유도성 소자에 따라 발생하는 공진주파수는 7.8 내지 8.2 킬로헤르쯔인 것을 특징으로 하는 전계 발광 시트용 저 소음 구동 장치.
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