KR100896630B1 - 멀티 램프 구동 장치 - Google Patents

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김종덕
김종해
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Abstract

본 발명은 복수의 평형 트랜스포머 각각에 포함된 복수의 레그(Leg)을 이용하여 전류 평형 회로를 구현함에 있어, 복수의 레그 각각에 전류 평형용 코일을 권선하여 복수의 램프에 흐르는 전류를 평형시킬 수 있고 평형 트랜스포머의 사용개수를 줄일 수 있는 멀티 램프 구동 장치에 관한 것이다.
본 발명은 교류 전원을 공급하는 인버터부와, 상기 인버터부로부터의 상기 교류 전원을 전달받는 일차권선과 상기 일차권선과의 전자기 유도 작용에 의해 상기 교류 전원의 전압 레벨을 변환하여 적어도 둘의 램프구동용 전원을 출력하고 상기 둘의 램프 구동용 전원간의 전류 평형을 유지하는 적어도 하나의 이차 권선을 갖는 변압부와, 상기 둘의 램프 구동용 전원단에 각각 연결되는 적어도 둘의 평형 트랜스포머를 갖고, 상기 평형 트랜스포머 각각은 상기 램프구동용 전원단에 각각 연결되어 상기 램프 구동용 전원의 전류 평형을 유지하고 상기 램프 구동용 전원을 각 램프에 전달하는 적어도 둘의 전달 권선을 구비하는 전류 평형부를 포함한다.
Figure R1020070136205
전류 평형(Current Balance), 트랜스포머(Transformer), 멀티 램프(Multi-Lamp)

Description

멀티 램프 구동 장치{MULTI-LAMP DRIVING APPARATUS}
본 발명은 LCD 디스플레이 등의 멀티 램프 시스템에 적용될 수 있는 멀티 램프 구동 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 평형 트랜스포머 각각에 포함된 복수의 레그(Leg)을 이용하여 전류 평형 회로를 구현함에 있어, 복수의 레그 각각에 전류 평형용 코일을 권선하여 복수의 램프에 흐르는 전류를 평형시킬 수 있고 평형 트랜스포머의 사용개수를 줄일 수 있는 멀티 램프 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 최근 LCD 디스플레이를 구성하고 있는 여러 요소중 하나인 인버터 분야에서 제작 단가 절감을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. LCD TV의 백라이트(Backlight)를 제작하기 위해서는 16~24개 정도의 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)이 사용되며 이를 구동하기 위해서는 동일한 수의 인버터가 또한 필요하게 된다.
한편, 하나의 인버터로 다수의 램프를 병렬 구동할 수 있다면, 획기적인 원가 절감을 기대할 수 있다. 그런데, 통상 CCFL은 점화(Ignition)시와 점등(Burning)시의 램프 저항값이 서로 다르게 변하기 때문에 병렬구동이 힘들다고 알려져 있다.
이와 같은 단점을 해결하기 위해 병렬 구동시에 전류 평형 트랜스포머를 이용하면 멀티 램프 점등 및 전류 평형이 가능하다는 것이 알려지게 되었다.
이러한 전류 평형 트랜스포머를 사용하여, 인버터 1개로 여러 개의 램프를 동시에 구동할 수 있는 방식을 전류 평형 방식이라고 하고, 이러한 전류 평형 방식으로는 'Jin' 발란스 방식이나, 'Zaulas' 방식이나 'O2 micro' 방식 등이 있으며, 도 1을 참조하여 'Jin' 발란스 방식을 채용하고 있는 멀티 램프 구동장치에 대해 설명한다.
도 1은 종래 멀티 램프 구동장치의 구성도로서, 도 1을 참조하면, 종래 멀티 램프 구동장치는, 구동 전원을 공급하는 AC 전원(10)과, 상기 AC 전원(10)으로부터의 구동 전원에 의해서 점등되는 복수의 램프(20(1)~20(n))와, 상기 복수의 램프(20(1)~20(n))에 흐르는 전류를 서로 균일하게 평형화하는 전류 발란싱 회로(30(1)~30(n))를 포함한다.
여기서, 상기 전류 발란싱 회로(30(1)~30(n))는, 복수의 램프 각각에 흐르는 전류를 서로 균일하게 하기 위해서, 상기 복수의 램프 각각에 해당되는 복수의 제1 내지 제n 평형 트랜스포머를 포함한다. 상술한 전류 발란싱 회로의 전류 평형 원리는 공지된 사항이므로 설명은 생략하도록 한다.
그러나, 이와 같은 종래 멀티 램프 구동장치는, 전술한 바와 같이 사용되는 복수의 램프 개수만큼 평형 트랜스포머를 사용하여야 하므로, 평형 트랜스포머가 램프의 개수만큼 많이 사용되어야 하고, 이 때문에 전류 평형 회로가 복잡하고 제작 단가가 상승되는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 복수의 평형 트랜스포머 각각에 포함된 복수의 레그(Leg)을 이용하여 전류 평형 회로를 구현함에 있어, 복수의 레그 각각에 전류 평형용 코일을 권선하여 복수의 램프에 흐르는 전류를 평형시킬 수 있고 평형 트랜스포머의 사용개수를 줄일 수 있는 멀티 램프 구동 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 교류 전원을 공급하는 인버터부와, 상기 인버터부로부터의 상기 교류 전원을 전달받는 일차권선과 상기 일차권선과의 전자기 유도 작용에 의해 상기 교류 전원의 전압 레벨을 변환하여 적어도 둘의 램프구동용 전원을 출력하고 상기 둘의 램프 구동용 전원간의 전류 평형을 유지하는 적어도 하나의 이차 권선을 갖는 변압부와, 상기 둘의 램프 구동용 전원단에 각각 연결되는 적어도 둘의 평형 트랜스포머를 갖고, 상기 평형 트랜스포머 각각은 상기 램프구동용 전원단에 각각 연결되어 상기 램프 구동용 전원의 전류 평형을 유지하고 상기 램프 구동용 전원을 각 램프에 전달하는 적어도 둘의 전달 권선을 구비하는 전류 평형부를 포함하는 멀티 램프 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 변압부는 상기 일차 권선과 전자기 유도 작용에 의해 상기 교류 전원의 전압 레벨을 변환하여 제1 양(+)의 램프 구동용 전원 및 제1 음(-)의 램프 구동용 전원을 출력하고 상기 제1 양(+) 및 제1 음(-)의 램프 구동용 전원간의 전류 평형을 유지하는 제1 이차 권선과, 상기 일차 권선과 전자기 유도 작용에 의해 상기 교류 전원의 전압 레벨을 변환하여 제2 양(+)의 램프 구동용 전원 및 제2 음(-)의 램프 구동용 전원을 출력하고 상기 제2 양(+) 및 제2 음(-)의 램프 구동용 전원간의 전류 평형을 유지하는 제2 이차 권선을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 평형부는 상기 제1 이차권선으로부터 상기 제1 양(+)의 램프 구동용 전원을 공급받아 복수의 램프에 전달하고 상기 복수의 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지하는 제1 평형 트랜스포머와, 상기 제1 이차권선으로부터 상기 제1 음(-)의 램프 구동용 전원을 공급받아 복수의 램프에 전달하고 상기 복수의 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지하는 제2 평형 트랜스포머와, 상기 제2 이차권선으로부터 상기 제2 양(+)의 램프 구동용 전원을 공급받아 복수의 램프에 전달하고 상기 복수의 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지하는 제3 평형 트랜스포머와, 상기 제2 이차권선으로부터 상기 제2 음(-)의 램프 구동용 전원을 공급받아 복수의 램프에 전달하고 상기 복수의 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지하는 제4 평형 트랜스포머를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제4 평형 트랜스 포머 각각은 복수의 레그(Leg)를 갖는 자기 코어(Core)를 구비할 수 있고, 상기 레그에는 상기 양(+)의 램프 구동용 전원 또는 음(-)의 램프 구동용 전원을 전달받아 해당하는 램프에 각각 전달하고, 서로간의 전자기 유도 작용에 의해 상기 램프에 전달하는 전류의 평형을 유지하는 복수의 전달 권선이 권선될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 자기 코어는 서로 전자기 결합된 제1 내지 제3 레그를 구비할 수 있고, 상기 복수의 전달 권선은 상기 제1 레그에 권선되어 상기 양(+) 또는 음(-)의 램프 구동용 전원을 제1 램프에 전달하는 제1 전달 권선과, 상기 제2 레그에 권선되어 상기 양(+) 또는 음(-)의 램프 구동용 전원을 제2 램프에 전달하는 제2 전달 권선과, 상기 제3 레그에 권선되어 상기 양(+) 또는 음(-)의 램프 구동용 전원을 제3 램프에 전달하는 제3 전달 권선을 포함할 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 전달 권선의 권선 방향은 서로 동일할 수 있다.
본 발명에 따르면, LCD 디스플레이 등의 멀티 램프 시스템에 적용될 수 있는 멀티 램프 구동 장치에서 복수의 평형 트랜스포머 각각에 포함된 복수의 레그(Leg) 각각에 전류 평형용 코일을 권선하여 복수의 램프에 흐르는 전류를 평형시킬 수 있고 평형 트랜스포머의 사용개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 멀티 램프 구동 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 멀티 램프 구동 장치(100)는 AC 전원을 공급하는 인버터부(110)와, 상기 인버터부(110)의 출력단(OUT)을 통해 상기 AC 전원을 병렬로 공급받는 일차 권선(121)과 일차 권선(121)로부터의 전자기 유도 작용에 의해 상기 AC 전원의 전압 레벨을 변환하여 출력하는 적어도 하나의 이차 권선(122)을 갖는 변압부(120)와, 변압부(120)로부터의 램프 구동용 전원의 전류 평형을 유지하여 램프 그룹(140)에 각각 전달하는 전류 평형부(130)를 포함한다.
변압부(120)는 이차 권선(122)를 통해 적어도 하나의 양(+)의 램프 구동용 전원과 적어도 하나의 음(-)의 램프 구동용 전원을 전류 평형부(130)에 전달한다. 상술한 변압부(120)의 램프 구동용 전원은 전류의 평형이 유지된다. 이에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
이차 권선(122)의 일단으로부터의 전류를 I1으로 정의하고, 이차 권선(122)의 타단으로부터의 전류를 I2로 정의하면 회로이론에 따라 다음과 같은 수식1이 성립된다.
(수식1)
I1=VR1/R1
I2=VR2/R2
여기서, R1 및 R2는 각각 이차 권선(122)의 일단 및 타단 이후에 연결된 회로의 등가 저항이며, VR1 및 VR2 는 각각 이차 권선(122)의 일단 및 타단 이후에 연결된 회로에 인가되는 전압이다.
이차 권선(122)은 하나의 도전성 코일로 이루어져 있고, 이에 따라 VR1 과 VR2의 극성을 서로 반대가 된다.
따라서, 다음과 같은 수식2가 성립된다.
(수식2)
VR1 = (HV(+) + HV(-))X(R1/(R1+R2))
VR2 = -(HV(+) + HV(-))X(R2/(R1+R2))
여기서, HV(+)는 양(+)의 램프용 구동 전원의 전압이고, HV(-)는 음(-)의 램프용 구동 전원의 전압이다.
수식2로부터 이차 권선(122)의 일단 및 타단 이후에 연결된 회로에 인가되는 전압(VR1, VR2)은 이차 권선(122)의 일단 및 타단 이후에 연결된 회로의 등가저항(R1, R2)에 각각 비례하므로 상술한 수식2에 수식1은 대입하면 이차 권선(122)의 일단으로부터의 전류 I1의 전류량과 I2의 전류량은 동일한 것을 알 수 있다. 즉, 전류의 평형이 유지되는 것을 알 수 있다.
전류 평형부(130)는 적어도 둘의 평형 트랜스포머(131, 132)를 구비한다.
적어도 둘의 평형 트랜스포머(131, 132)는 각각 양(+)의 램프 구동용 전원과 음(-)의 램프 구동용 전원을 전달받아 이를 램프 그룹(140)에 포함된 복수의 램프에 각각 전달한다.
이때, 평형 트랜스포머(131, 132)는 각각 적어도 둘의 전달 권선(131a, 131b, 132a, 132b)을 포함하여 전달 권선간의 전자기 유도 작용에 의해 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지한다.
도 3을 참조하면, 상술한 변압부(120)는 복수의 이차 권선(122a~122n)을 포함할 수 있으며, 복수의 이차 권선(122a~122n)의 일단 및 타단 각각으로부터의 양(+)의 램프 구동용 전원과 음(-)의 램프 구동용 전원은 전류 평형부(130)에 전달된다. 복수의 이차 권선(122a~122n)을 갖는 변압부(120)는 도 2에서의 변압부(120)와 같은 원리로 전류의 평형이 유지된다.
전류 평형부(130) 또한 복수의 평형 트랜스포머(131~13N)를 포함할 수 있고, 복수의 평형 트랜스포머(131~13N) 각각은 복수의 전달 권선(131a~131n, 132a~132n, 13N-1a~13N-1n, 13Na~13Nn)을 포함할 수 있으며, 전달 권선간의 전자기 유도 작용에 의해 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 멀티 램프 구동 장치의 일 실시형태에 관하여 상세히 설명하도록 한다. 하기의 도면은 실시형태이며 이에 본 발명이 한정되지는 않는다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 멀티 램프 구동 장치의 일 실시형태(200)는 도 2 및 도 3과 마찬가지로, 인버터부(210), 변압부(220) 및 전류 평형부(230)을 포함한다.
인버터부(210)로부터의 AC 전원은 변압부(220)를 통해 램프 구동용 전원으로 변압된다.
이때, 변압부(220)는 하나의 일차 권선(221)과 둘의 이차 권선(222a, 222b)을 포함한다.
제1 이차 권선(222a)의 일단으로부터는 제1 양(+)의 램프 구동용 전원이 출력되고, 제1 이차 권선(222a)의 타단으로부터는 제1 음(-)의 램프 구동용 전원이 출력된다.
마찬가지로, 제2 이차 권선(222b)의 일단으로부터는 제2 양(+)의 램프 구동용 전원이 출력되고, 제2 이차 권선(222b)의 타단으로부터는 제2 음(-)의 램프 구동용 전원이 출력된다.
상술한 도 2에서의 설명과 마찬가지의 원리로, 제1 및 제2 이차 권선(222a, 222b)로부터의 제1 및 제2 양(+)의 램프 구동용 전원과 제1 및 제2 음(-)의 램프 구동용 전원의 전류 평형은 유지된다.
전류 평형부(230)는 제1 이차 권선(222a)의 일단 및 타단과 제2 이차 권선(222b)의 일단 및 타단에 각각 연결되는 제1 내지 제4 평형 트랜스포머(231, 232, 233, 234)를 포함한다.
제1 내지 제4 평형 트랜스포머(231,232, 233, 234) 각각은 서로 전자기 결합된 제1 내지 제3 레그(Leg)(Lg1, Lg2, Lg3)를 구비한다.
제1 내지 제3 레그(Lg1, Lg2, Lg3)에는 제1 내지 제3 전달 권선(231a~234c)이 권선되어 해당하는 램프에 램프 구동용 전원을 전달하고, 각 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지한다.
상술한 전류 평형의 원리에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
상술한 바와 같이 제1 내지 제3 전달 권선은 하나의 평형 트랜스포머에 집적화된다. 이에 따라 제1 내지 제3 전달 권선으로부터 전달되는 전류를 I1, I2, I3라고 하면 다음과 같은 수식 3이 성립된다.
(수식 3)
Figure 112007092503482-pat00001
(여기서, LA=(8/9)PN2, P는 코어의 길이/(투자율*코어의 단면적), N은 권선수)
상술한 행렬을 보면 다이어고널 텀(Diagonal Term)이 구성되는 것을 볼 수 있다. 즉 상기 행렬의 1행1열부터 3행3열까지 대각선에 형성된 동류항은 '2'로 동일하게 구성되며 이는 3개의 램프에 인가되는 전류의 평형이 유지되는 것을 의미한다.
이를 전류에 관하여 정리하면 다음과 같은 수식 4가 성립한다.
(수식 4)
Figure 112007092503482-pat00002
여기서, R1, R2, R3는 각각 제1 내지 제3 전달 권선에 전기적으로 연결된 램프의 등가저항이며, VS는 램프 구동용 전원의 전압을 의미한다.
또한,
Figure 112007092503482-pat00003
이며,
Figure 112007092503482-pat00004
이다.
만일
Figure 112007092503482-pat00005
이라고 가정하면,
Figure 112007092503482-pat00006
가 된다.
즉, 제1 내지 제3 전달 권선으로부터의 전류는 동일한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 멀티 램프 구동 장치는 인버터의 트랜스포머를 사용하여 복수의 평형 트랜스포머에 전달되는 전류의 평형을 유지하고, 복수의 램프에 각각 램프 구동용 전원을 전달하고 전류 평형을 유지하는 복수의 전달 권선을 하나의 평형 트랜스포머에 집적화함으로써 전류 평형에 소요되는 평형 트랜스포머 의 개수를 줄일 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 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
도 1은 종래 멀티 램프 구동장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 멀티 램프 구동 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 멀티 램프 구동 장치의 개략적인 다른 구성을 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 멀티 램프 구동 장치의 일 실시예를 보이는 구성도.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
110,210...인버터부 120,220..변압부
121,221...일차 권선 122,222...이차권선
222a...제1 이차 권선 222b...제2 이차권선
130,230...전류평형부 131,231...제1 평형 트랜스포머
132,232...제2 평형 트랜스포머 131a, 132a...제1 전달 권선
131b,132b...제2 전달 권선
231a,232a,233a,234a...제1 전달 권선
231b,232b,233b,234b...제2 전달 권선
231c,232c,233c,234c...제3 전달 권선
233..제3 평형 트랜스포머
234...제4 평형 트랜스포머
Lg1...제1 레그
Lg2...제2 레그
Lg3...제3 레그

Claims (5)

  1. 교류 전원을 공급하는 인버터부;
    상기 인버터부로부터의 상기 교류 전원을 전달받는 일차권선과 상기 일차권선과의 전자기 유도 작용에 의해 상기 교류 전원의 전압 레벨을 변환하여 적어도 둘의 램프구동용 전원을 출력하고 상기 둘의 램프 구동용 전원간의 전류 평형을 유지하는 적어도 하나의 이차 권선을 갖는 변압부; 및
    상기 둘의 램프 구동용 전원단에 각각 연결되는 적어도 둘의 평형 트랜스포머를 갖고, 상기 평형 트랜스포머 각각은 자기적으로 결합된 복수의 레그를 갖는 자기 코어를 구비하며, 상기 복수의 레그 각각에는 상기 램프구동용 전원단에 각각 연결되어 상기 램프 구동용 전원의 전류 평형을 유지하고 상기 램프 구동용 전원을 각 램프에 전달하는 전달 권선이 권선되는 전류 평형부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변압부는
    상기 일차 권선과 전자기 유도 작용에 의해 상기 교류 전원의 전압 레벨을 변환하여 제1 양(+)의 램프 구동용 전원 및 제1 음(-)의 램프 구동용 전원을 출력하고 상기 제1 양(+) 및 제1 음(-)의 램프 구동용 전원간의 전류 평형을 유지하는 제1 이차 권선; 및
    상기 일차 권선과 전자기 유도 작용에 의해 상기 교류 전원의 전압 레벨을 변환하여 제2 양(+)의 램프 구동용 전원 및 제2 음(-)의 램프 구동용 전원을 출력 하고 상기 제2 양(+) 및 제2 음(-)의 램프 구동용 전원간의 전류 평형을 유지하는 제2 이차 권선
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전류 평형부는
    상기 제1 이차권선으로부터 상기 제1 양(+)의 램프 구동용 전원을 공급받아 복수의 램프에 전달하고 상기 복수의 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지하는 제1 평형 트랜스포머
    상기 제1 이차권선으로부터 상기 제1 음(-)의 램프 구동용 전원을 공급받아 복수의 램프에 전달하고 상기 복수의 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지하는 제2 평형 트랜스포머
    상기 제2 이차권선으로부터 상기 제2 양(+)의 램프 구동용 전원을 공급받아 복수의 램프에 전달하고 상기 복수의 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지하는 제3 평형 트랜스포머; 및
    상기 제2 이차권선으로부터 상기 제2 음(-)의 램프 구동용 전원을 공급받아 복수의 램프에 전달하고 상기 복수의 램프에 전달되는 전류의 평형을 유지하는 제4 평형 트랜스포머
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 평형 트랜스포머 각각은 복수의 레그(Leg)를 갖는 자기 코어(Core)를 구비하고,
    상기 레그에는 상기 양(+)의 램프 구동용 전원 또는 음(-)의 램프 구동용 전원을 전달받아 해당하는 램프에 각각 전달하고, 서로간의 전자기 유도 작용에 의해 상기 램프에 전달하는 전류의 평형을 유지하는 복수의 전달 권선이 권선되는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 자기 코어는 서로 전자기 결합된 제1 내지 제3 레그를 구비하고,
    상기 복수의 전달 권선은
    상기 제1 레그에 권선되어 상기 양(+) 또는 음(-)의 램프 구동용 전원을 제1 램프에 전달하는 제1 전달 권선;
    상기 제2 레그에 권선되어 상기 양(+) 또는 음(-)의 램프 구동용 전원을 제2 램프에 전달하는 제2 전달 권선; 및
    상기 제3 레그에 권선되어 상기 양(+) 또는 음(-)의 램프 구동용 전원을 제3 램프에 전달하는 제3 전달 권선을 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 전달 권선의 권선 방향은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동 장치.
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