KR100911025B1 - Feedback Driving System and Driving Method for Maintaining Glow Discharge of a Flat Backlight - Google Patents
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Abstract
면광원 램프에 구동 전력을 공급하는 구동 회로; 상기 면광원 램프에 흐르는 전류를 측정하는 센싱부; 및 상기 센싱부에서 측정된 전류값을 분석하여, 상기 면광원 램프가 방전수축 또는 부분방전 상태로 천이하는 징후를 감지할 경우, 상기 면광원 램프에 흐르는 전류가 미리 설정된 크기로 유지되도록 상기 구동회로를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 피드백 구동 시스템이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따라 면광원에 흐르는 전류의 값을 측정하여 면광원 구동 회로를 피드백 제어하는 시스템을 구성함으로써, 면광원 램프에 흐르는 전류의 값을 목적하는 범위 이내에 유지할 수 있어 방전수축 또는 부분방전상태로 천이하지 않고 글로우 방전을 유지하는 안정적인 면광원 구동회로를 구성하는 것이 가능하다.A driving circuit for supplying driving power to the surface light source lamp; A sensing unit measuring a current flowing in the surface light source lamp; And analyzing the current value measured by the sensing unit and detecting the indication that the surface light source lamp transitions to the discharge contraction or partial discharge state, so that the current flowing through the surface light source lamp is maintained at a predetermined magnitude. Disclosed is a surface light source feedback driving system comprising a control unit for controlling the control. According to an embodiment of the present invention, by configuring a system for feedback control of the surface light source driving circuit by measuring the value of the current flowing through the surface light source, the value of the current flowing through the surface light source lamp can be maintained within a desired range, thereby discharging discharge or It is possible to construct a stable surface light source driving circuit which maintains glow discharge without transitioning to a partial discharge state.
면광원, 피드백, 구동, 제어 Surface light source, feedback, drive, control
Description
도 1은 면광원 램프의 구동회로 입력 전압과 펄스폭의 관계를 도시한 그래프이다.1 is a graph showing a relationship between a driving circuit input voltage and a pulse width of a surface light source lamp.
도 2a는 방전이 일어나기 전의 면광원 구동 전압과 램프전류를 도시한 그래프이다.2A is a graph showing the surface light source driving voltage and the lamp current before discharge occurs.
도 2b는 램프전류가 증가함에 따른 글로우 방전 상태에서의 면광원 구동 전압과 램프전류를 도시한 그래프이다. 2B is a graph showing the surface light source driving voltage and the lamp current in the glow discharge state as the lamp current increases.
도 2c는 램프전류가 더욱 증가함에 따른 구동 전압과 램프전류를 도시한 그래프이다.2C is a graph illustrating a driving voltage and a lamp current as the lamp current further increases.
도 2d는 램프전류가 증가하여 방전수축 상태로 넘어간 상태의 램프전류를 도시한 그래프이다.FIG. 2D is a graph showing the lamp current in a state where the lamp current is increased and then shifted to the discharge contraction state.
도 3a는 종래 기술에 따른 면광원 구동 회로에서 일정하게 유지되는 램프전류 또는 램프전압과 글로우 방전 유지 시간의 관계를 도시한 그래프이다.FIG. 3A is a graph showing a relationship between a lamp current or a lamp voltage and a glow discharge holding time which are constantly maintained in the surface light source driving circuit according to the prior art.
도 3b는 종래 기술에 따른 면광원 구동 회로에서 증가하는 램프전류 또는 램프전압와 글로우 방전 유지 시간의 관계를 도시한 그래프이다.3B is a graph illustrating a relationship between an increasing lamp current or a lamp voltage and a glow discharge holding time in the surface light source driving circuit according to the related art.
도 3c는 종래 기술에 따른 면광원 구동 회로에서 감소하는 램프전류 또는 램프전압과 글로우 방전 유지 시간의 관계를 도시한 그래프이다.3C is a graph showing a relationship between a lamp current or a lamp voltage and a glow discharge holding time that decrease in a surface light source driving circuit according to the prior art.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 면광원 피드백 구동 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.4 is a block diagram showing the configuration of a surface light source feedback driving system according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 면광원 피드백 구동 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.5 is a flowchart showing each step of the method for driving the surface light source feedback according to the first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 면광원 피드백 구동 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.6 is a flowchart showing each step of the method for driving the surface light source feedback according to the second embodiment of the present invention.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 면광원 피드백 구동 시스템에서 감소되는 램프전압 및 램프전류와 글로우 방전 유지 시간의 관계를 도시한 그래프이다.FIG. 7A is a graph illustrating a relationship between a lamp voltage, a lamp current, and a glow discharge holding time that are reduced in the surface light source feedback driving system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 면광원 피드백 구동 시스템에서 일정하게 유지되는 램프전압 및 램프전류와 글로우 방전 유지 시간의 관계를 도시한 그래프이다.7B is a graph illustrating a relationship between a lamp voltage, a lamp current, and a glow discharge holding time that are constantly maintained in the surface light source feedback driving system according to the embodiment of the present invention.
도 8a는 면광원 램프의 글로우 방전에 따른 전면 방전 상태를 나타내는 사진이다.8A is a photograph showing a front discharge state according to glow discharge of a surface light source lamp.
도 8b는 면광원 램프의 방전수축 상태를 나타내는 사진이다.8B is a photograph showing a discharge contraction state of the surface light source lamp.
도 8c는 면광원 램프가 전력 공급 부족으로 전면 방전에 실패한 상태를 나타내는 사진이다.8C is a photograph showing a state in which the surface light source lamp has failed front discharge due to insufficient power supply.
본 발명은 면광원 피드백(feedback) 구동 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 면광원의 동작시간이 길어짐에 따라 방전수축 또는 부분방전 상태로 천이하거나 방전수축 또는 부분방전 상태에서 점등하는 것을 방지하고 안정적으로 동작하도록 하는 피드백 구동 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 개발된 평판 타입 면광원의 경우, 전면방전을 위해서는 방전수축이 아닌 글로우 방전을 이용하게 된다. 도 8a의 사진은 글로우 방전 모드를 통하여 안정적인 전면 방전 상태를 보이는 면광원 램프를 보여준다. 그러나 면광원이 장시간 동작하는 경우 면광원의 방전상태 변화 및 구동회로의 열적 변화로 인하여, 도 8b에 도시되는 바와 같이 면광원의 동작점이 방전수축 영역으로 넘어갈 수 있다. 이 경우 광원의 동작점에 따라서 글로우 방전에서 방전수축 상태로 천이하거나, 아예 방전수축 상태에서 점등하게 되는 문제점이 있다. 또는 이와 다르게, 동일한 환경 변화 및 자체 구동특성 변화로 인하여 전력공급이 부족해질 경우, 도 8c에 도시되는 바와 같이 전면 방전이 아닌 부분 방전에 그치는 경우도 있다.In the case of the recently developed flat panel type surface light source, the glow discharge is used for the front discharge, not the discharge shrinkage. The photo of FIG. 8A shows a surface light source lamp showing a stable front discharge state through a glow discharge mode. However, when the surface light source is operated for a long time, due to the change in the discharge state of the surface light source and the thermal change of the driving circuit, as shown in FIG. 8B, the operating point of the surface light source may pass to the discharge contraction region. In this case, there is a problem that the transition from the glow discharge to the discharge contraction state or the lighting is turned on at all in the discharge contraction state according to the operating point of the light source. Alternatively, when the power supply is insufficient due to the same environmental change and the change in its own driving characteristics, there may be a partial discharge instead of the front discharge as shown in FIG. 8C.
도 1은 면광원 구동회로 입력 전압과 펄스(pulse)폭의 관계를 도시한 그래프이다. 그래프의 X축은 펄스폭을 나타내며, Y축은 구동회로 입력 전압을 나타낸다. 하단의 그래프(12)는 펄스폭에 따라 면광원 램프가 구동하기 위한 최소 입력 전압의 값을 도시한다. 반면 상단의 그래프(11)는 면광원 램프가 글로우 방전을 유지할 수 있는 최대 입력 전압을 도시하는 것으로, 상단 그래프(11)보다 더 큰 구동회로 입력 전압을 갖게 되는 경우 방전수축 상태로 천이하게 된다. 따라서 동작점이 두 그래프 사이의 영역에 위치할 경우, 면광원이 글로우 방전 상태를 유지할 수 있다.1 is a graph showing the relationship between the surface light source driving circuit input voltage and the pulse width. The X axis of the graph represents a pulse width and the Y axis represents a drive circuit input voltage. The
도 2a는 글로우 방전 전 상태에서의 구동 전압(21) 및 램프전류(22)를 도시한 그래프이다. 그러나 글로우 방전 상태에서 면광원 램프가 구동됨에 따라, 도 2b에 도시되는 바와 같이 면광원 내부의 플라즈마 온도 상승 및 패널 온도 상승에 의한 방전변화 및 주변 환경의 변화로 인하여 램프전류(22)가 증가하기 시작한다. 도시된 상태에서 면광원 램프가 구동된 채로 시간과 주변 환경의 변화에 따라 램프전류(22)는 도 2c에 도시되는 바와 같이 더욱 증가하게 되고, 결국 급격한 램프전류(22) 증가와 함께, 도 2d에 도시되는 바와 같이 방전수축 상태로 넘어가게 된다.2A is a graph showing the
도 3a 및 도 3b는 램프전압 또는 램프전류에 따라 글로우 방전이 방전수축 상태로 천이하는데 걸리는 시간을 나타내는 그래프이다. 면광원의 구동이 개시되면 동작점은 도 3에 + 기호로 도시되는 지점에 위치한다. 그러나 시간이 흐름에 따라 동작점은 도 3a에 도시되는 바와 같이 그래프의 Y축인 시간축을 따라 이동하거나, 도 3b에 도시되는 바와 같이 램프전압 또는 전류의 증가로 인하여 X축 방향으로의 증가를 수반하며 Y축 방향으로 이동하고, 결과적으로 글로우 방전에서 방전수축 영역으로 넘어가게 된다. 도시되는 바와 같이 램프전압 또는 램프전류가 증가할수록 글로우 방전을 유지할 수 있는 시간이 짧아지는 것을 알 수 있다. 이와 반대로, 도 3c에 도시되는 바와 같이 램프전압 또는 램프전류의 감소에 의하여 전면방전이 아닌 부분 방전 영역으로 넘어갈 수도 있다.3A and 3B are graphs showing the time taken for the glow discharge to transition to the discharge contraction state according to the lamp voltage or the lamp current. When driving of the surface light source is started, the operating point is located at the point indicated by the + symbol in FIG. 3. However, as time passes, the operating point moves along the time axis, which is the Y axis of the graph, as shown in FIG. 3A, or increases in the X-axis direction due to an increase in lamp voltage or current, as shown in FIG. 3B. It moves in the Y-axis direction, and as a result, it passes from the glow discharge to the discharge shrinkage region. As shown in the figure, as the lamp voltage or lamp current increases, the time for maintaining the glow discharge is shortened. On the contrary, as shown in FIG. 3C, the light may be transferred to the partial discharge region instead of the front discharge by the reduction of the lamp voltage or the lamp current.
따라서 면광원의 안정적인 동작을 위해서는 램프전압 및 램프전류가 바람직한 범위 내에 유지되도록 적절히 통제할 필요가 있다. 확실한 통제 방법은 면광원 램프의 동작 상태를 피드백함으로서 방전수축 영역에 들어가는 것을 저지하는 것이다. 이를 위해서는 피드백 동작을 위한 센싱부 및 적절한 구동회로 조절을 위한 제어부가 필요하나, 현재 면광원 피드백 구동회로에 대한 연구는 전무한 실정이다. 가장 간단하게 생각할 수 있는 방법으로는, 조도센서를 통하여 직접 램프 밝기를 센싱하는 방법이 있으나, 가격, 부피 및 느린 동특성 등의 제약조건으로 인하여 실제 피드백 구현에 있어서 어려움이 많다.Therefore, for stable operation of the surface light source, it is necessary to properly control the lamp voltage and the lamp current to be maintained within the desired range. An obvious control method is to prevent entry into the discharge contraction area by feeding back the operating state of the surface light source lamp. To this end, a sensing unit for a feedback operation and a control unit for adjusting an appropriate driving circuit are required, but there is currently no research on the surface light source feedback driving circuit. The simplest way to think about is to sense the brightness of the lamp directly through the illuminance sensor. However, due to constraints such as price, volume, and slow dynamics, there are a lot of difficulties in implementing the actual feedback.
다른 방법으로, 밝기와 램프 전력의 상관관계를 이용하여 제어하는 방법이 요구된다. 일단 방전수축이 발생하게 되면, 방전 공간상의 불균등한 하전입자 분포와 방전공간의 국부적 가열로 인하여 방전전류가 급격하게 증가하게 된다. 이러한 징후를 예측하거나 사후적으로 조치하여, 면광원 램프가 글로우 방전 영역에서 안정적으로 동작하도록 할 수 있는 방법이 요구된다.Alternatively, a method of controlling using the correlation between brightness and lamp power is desired. Once discharge contraction occurs, the discharging current rapidly increases due to uneven charge particle distribution in the discharge space and local heating of the discharge space. There is a need for a method that can predict or post-measure such indications to allow the surface light source lamp to operate stably in the glow discharge region.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 램프전류를 측정함으로써 면광원의 상태를 파악하고 피드백하여, 면광원의 동작점이 글로우 방전 영역에 머물도록 하는 면광원 피드백 구동회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a surface light source feedback driving circuit for determining and feeding back a state of a surface light source by measuring a lamp current so that the operating point of the surface light source stays in the glow discharge region. The purpose.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 면광원 피드백 구동 시스템은, 면광원 램프에 구동 전력을 공급하는 구동 회로; 상기 면광원 램프에 흐르는 전류를 측정하는 센싱부; 및 상기 센싱부에서 측정된 전류값을 분석하여, 상기 면광원 램프가 방전수축 또는 부분방전 상태로 천이하는 징후를 감지할 경우, 상기 면광원 램프에 흐르는 전류가 미리 설정된 크기로 유지되도록 상기 구동회로를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a surface light source feedback driving system including: a driving circuit configured to supply driving power to a surface light source lamp; A sensing unit measuring a current flowing in the surface light source lamp; And analyzing the current value measured by the sensing unit and detecting the indication that the surface light source lamp transitions to the discharge contraction or partial discharge state, so that the current flowing through the surface light source lamp is maintained at a predetermined magnitude. It may be configured to include a control unit for controlling the.
본 발명의 다른 측면에 따른 면광원 피드백 구동 방법은, 면광원 램프에 흐르는 전류를 측정하는 단계; 측정된 상기 전류를 표준화하는 단계; 상기 표준화된 전류를 분석하는 단계; 및 분석한 결과 상기 면광원 램프가 방전수축 또는 부분방전 상태로 천이하는 징후를 감지할 경우, 상기 전류가 미리 설정된 크기로 유지되도록 상기 면광원 램프에 공급되는 구동 전력을 제어하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a surface light source feedback, the method including: measuring a current flowing in a surface light source lamp; Normalizing the measured current; Analyzing the normalized current; And controlling the driving power supplied to the surface light source lamp so that the current is maintained at a predetermined size when detecting the indication that the surface light source lamp transitions to a discharge contraction or partial discharge state. Can be.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴본다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 면광원 피드백 구성 시스템을 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 상기 실시예는 구동회로(41), 센싱부(43) 및 제어부(44)를 포함할 수 있으며, 면광원 램프(42)에 흐르는 전류의 세기를 센싱부(43)에서 측정하고, 센싱부(43)에서 측정된 전류값이 제어부(44)로 전달되며, 제어부(44)가 구동 회로(41)를 피드백 제어하여 면광원 램프(42)에 인가되는 구동 전력을 조절하도록 구성된다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 면광원 구동회로의 피드백 제어방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at in detail a preferred embodiment of the present invention. 4 is a block diagram showing a surface light source feedback configuration system according to an embodiment of the present invention. As shown, the embodiment may include a driving
구동 회로Driving circuit
본 발명의 일실시예에 포함되는 구동회로(41)는 면광원 램프(42)의 동작을 위하여 면광원 램프(42)에 구동 전압 또는 구동 전류를 공급할 수 있는 회로이다. 구동회로(41)는 인덕터, 커패시터, 다이오드, 스위치 및 전압원 또는 전류원을 포함할 수 있으며, 또는 기술 분야에 공지된 다른 구성으로 이루어질 수 있다. 구동회로(41)는 면광원의 구동을 위한 전력(예컨대, 펄스 형태의 전압 또는 전류)을 생성하여 면광원 램프(42)에 인가한다(S501, S601). 면광원 구동회로의 일실시예는 2006년 6월 9일 출원되어, "액정 표시 장치의 면광원 구동회로"의 명칭을 가진 특허출원 제2006-52017호에 기술되어 있어 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.The driving
구동 회로(41)가 면광원 램프(42)를 구동하는 방식은 실시예에 따라 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 면광원 램프(42)는 일반적으로 주 전극과 보조 전극을 포함하며, 구동 회로(41)는 면광원 램프(42)의 주 전극 사이의 전압 또는 보조 전극 사이의 전압을 제어함으로써 면광원 램프(42)를 제어하게 된다. 면광원 램프 구조의 일실시예는 2006년 4월 12일 출원되어, "고효율의 무수은 면광원 구조체, 면광원 장치 및 그 구동방법"의 명칭을 가진 특허출원 제2006-33281호에 기술되어 있어 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.The manner in which the
센싱부Sensing Part
구동 전력이 인가되면 면광원 램프(42)에 램프전류가 흐르게 되며, 피드백을 위해서는 상기 램프전류의 세기를 측정하여야 한다. 램프전류를 측정하는 위치는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 일실시예에서 램프전류는 면광원 램프(42)에 직접 도선을 연결하여 측정될 수 있으나, 다른 실시예에서는 구동 회로의 방식에 따라 면광원 램프(42)에 스위치, 인덕터 또는 변압기를 연결하여 연결된 회로에서 램프전류를 측정함으로써 간접적으로 측정할 수 있다. When driving power is applied, a lamp current flows through the surface
예를 들어 변압기를 포함하는 구동 회로(41)를 사용할 경우, 전원부를 변압기 1차측에 연결하고 면광원을 변압기 2차측에 연결하여, 변압기를 통하여 면광원에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 이때, 센싱부(43)는 변압기의 2차측인 면광원 램프(42)측에서 직접적으로 면광원 램프(42)에 흐르는 전류를 센싱할 수 있다. 또는 다른 방법으로, 변압기의 1차측에서 전류를 센싱함으로써 간접적으로 면광원 램프(42)의 전류를 센싱하는 것도 가능하다.For example, when the driving
전술한 바와 같이 측정 위치가 결정되면, 다음으로 램프전류의 세기를 측정한다(S502, S602). 일실시예에서는 도선에 저항을 연결하여, 저항을 통과하며 발생하는 전압 강하를 측정함으로써 도선에 흐르는 전류의 세기를 측정할 수 있다. 다른 실시예에서는 전류 트랜스포머를 사용하여, 전류 트랜스포머의 1차 코일에 전류를 흐르게 하고 2차 코일에서 전류의 세기를 측정함으로써 램프전류의 세기를 측정할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 홀 센서를 사용하여 전류가 흐르는 도선에서 발생되는 자기장을 측정함으로써 자기장의 세기를 통하여 도선에 흐르는 램프전류를 측정할 수도 있다.When the measurement position is determined as described above, the intensity of the lamp current is measured next (S502, S602). In one embodiment, by connecting a resistor to the wire, by measuring the voltage drop generated through the resistance it is possible to measure the strength of the current flowing through the wire. In another embodiment, the current transformer can be used to measure the intensity of the lamp current by flowing a current through the primary coil of the current transformer and measuring the strength of the current in the secondary coil. In another embodiment, the lamp current flowing through the conductive wire may be measured through the strength of the magnetic field by measuring the magnetic field generated by the conductive wire through the Hall sensor.
전술한 전류 측정 방법들은 예시로서 기술되며, 당업자는 기술 분야에 공지된 적당한 방법을 사용하여 램프전류의 세기를 측정할 수 있고 이는 본 발명의 사 상의 범위에 포함된다.The above-described current measuring methods are described by way of example, and those skilled in the art can measure the intensity of the lamp current using any suitable method known in the art, which is included in the scope of the present invention.
측정된 램프전류의 세기는 피드백을 위하여 실시예에 따라 소정의 기준 전류값 Iref 또는 한계 전류값 Ithreshold와 비교되고, 방전수축 상태로 천이하는 징후를 감지하기 위하여 분석되며, 상기 과정들은 제어부(44)와 관련하여 후술된다. 이때, 면광원 램프(42)의 구동 전력은 일반적으로 펄스 형태로 구현되며, 면광원 램프(42)에 흐르는 램프전류도 펄스의 형태를 띠게 된다. 따라서 비교 및 분석을 위해서는 펄스 형태의 램프전류의 값에서 평균값, 피크(peak)값 또는 시간폭 등 적당한 수치를 추출하는 과정이 필요하다. 이하에서, 전술한 적당한 수치를 추출하는 과정을 표준화 과정이라 지칭하며 센싱부(43)는 측정된 전류의 값을 후술하는 방법으로 표준화하는 과정을 수행한다(S503, S603).The measured intensity of the lamp current is compared with a predetermined reference current value I ref or a threshold current value I threshold according to an embodiment for feedback, and analyzed to detect an indication of a transition to a discharge contraction state. 44). In this case, the driving power of the surface
측정하고자 하는 전류의 세기는 실시예에 따라 다양한 구현 방법으로 표준화될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 펄스 형태로 나타내는 램프전류의 전체 평균값을 이용하여 전류의 세기를 측정할 수 있다. 이때, 램프전류를 저주파 필터에 통과시켜 교류 성분을 제거하고 직류 성분의 평균값을 얻을 수 있다. 다른 실시예에서는, 구동 전류의 양의 값의 평균을 이용하여 전류의 세기를 측정할 수 있다. 면광원 램프전류는 양의 값과 음의 값을 반복하여 갖는 펄스이므로, 정류 회로를 거쳐 전류를 양의 값으로 정류한 뒤, 전술한 바와 같이 저주파 필터를 이용하여 평균값을 측정할 수 있다.The strength of the current to be measured can be standardized in various implementations depending on the embodiment. In an embodiment of the present invention, the intensity of the current may be measured using the overall average value of the lamp currents represented in the form of pulses. At this time, the lamp current may be passed through the low frequency filter to remove the AC component and obtain an average value of the DC component. In another embodiment, the intensity of the current can be measured using the average of the positive values of the drive current. Since the surface light source lamp current is a pulse having a positive value and a negative value repeatedly, after rectifying the current to a positive value through a rectifying circuit, the average value may be measured using a low frequency filter as described above.
다른 방법으로, 램프전류의 피크값 또는 램프전류의 펄스가 갖는 시간폭을 측정하여 전류의 세기를 표준화할 수도 있다. 또 다른 방법으로, 램프 전류의 펄스를 적분한 적분값으로 램프 전류를 표준화할 수도 있다. 단, 이 경우에는 시간이 흐름에 따라 램프 전류의 적분값이 계속하여 누적하여 증가할 것이므로, 펄스 주기만큼의 시간이 지날 때마다 적분값이 0으로 리셋 되어야 한다. 또한 샘플 및 홀드(Sample and Hold) 회로를 이용하여 측정된 전류에서 특정 순간의 전류값을 샘플링하여, 샘플링된 전류값으로 램프 전류를 표준화하는 것도 가능하다.Alternatively, the intensity of the current may be normalized by measuring the peak value of the lamp current or the time width of the pulse of the lamp current. Alternatively, the lamp current may be normalized to an integrated value obtained by integrating the pulses of the lamp current. In this case, however, since the integral value of the lamp current will continue to accumulate and increase over time, the integral value should be reset to zero every time the pulse period passes. It is also possible to sample the instantaneous current value from the measured current using a sample and hold circuit, and normalize the lamp current with the sampled current value.
램프전류 펄스 말단에 나타나는 음의 전류값을 사용하여 전류를 표준화할 수도 있다. 전술한 바와 같이 글로우 방전에서 방전수축 상태로 넘어갈 때 램프전류가 급격하게 증가하게 되는데, 도 2d에 도시되는 바와 같이 이때 음의 전류 값이 두드러지게 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서 램프전류 펄스 말단에서 나타나는 음의 전류에 대하여, 전술한 과정과 마찬가지로 직류 성분의 평균값, 전류의 피크값 또는 시간폭을 측정하여 이 수치로서 램프전류를 표준화하는 것도 가능하다. 이러한 방식들에 의하여 표준화된 램프 전류값은 제어부(44)로 전달된다.The current can also be normalized using a negative current value that appears at the end of the ramp current pulse. As described above, the lamp current rapidly increases from the glow discharge to the discharge contraction state, and as shown in FIG. 2D, it can be seen that the negative current value is remarkable at this time. Therefore, with respect to the negative current appearing at the end of the lamp current pulse, it is also possible to measure the average value of the direct current component, the peak value of the current, or the time width in the same manner as described above, and normalize the lamp current as this value. Lamp current values normalized by these schemes are transmitted to the
전술한 표준화 방법들은 예시로서 기술되며, 당업자는 기술 분야에 공지된 적당한 방법을 사용하여 전류의 세기를 표준화할 수 있고 이는 본 발명의 사상의 범위에 포함된다.The foregoing standardization methods are described by way of example, and those skilled in the art can standardize the strength of the current using any suitable method known in the art, which is included in the scope of the spirit of the present invention.
제어부Control
제어부(44)에서는 표준화된 램프 전류값을 전달받아, 이를 분석하고 분석 결 과에 따라 구동 회로(41)의 피드백 제어를 시작한다. 즉 제어부(44)는 램프전류의 값이 방전수축이 발생할 위험이 있을 정도로 크거나 부분 방전이 발생할 위험이 있을 정도로 작을 경우, 구동 회로(41)에서 공급되는 구동 전력의 주파수 또는 펄스폭 등의 제어변수들을 적절하게 조절하여 램프전류가 원하는 영역에 유지되도록 조절한다. 제어부(44)의 피드백 방식은 실시예에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 대표적인 것으로 기준 전류를 사용하는 제어 방식과 한계 전류를 사용하는 제어 방식이 있다.The
본 발명의 제1 실시예에서 제어부(44)는 기준 전류값을 사용하여 구동 회로(41)를 제어한다. 상기 실시예에서 제어부(44)는 측정된 램프전류 I를 기준 전류값 Iref와 비교하는 단계를 수행한다(S504). 기준 전류 Iref 는 면광원 램프(42)가 글로우 방전을 하도록 하는 전류의 값으로 적절하게 설정될 수 있으며, 제어부(44)는 램프전류의 값이 기준 전류의 값에 근접하도록 유지하는 방법으로 램프전류를 피드백한다. 제어부(44)에 의한 피드백의 실시 여부는 램프전류 I와 기준 전류 Iref의 차이가 허용오차 K의 범위 이내에 있는지 여부에 의하여 결정되며, 이는 아래 수학식들에 의하여 표현된다.In the first embodiment of the present invention, the
램프전류 I와 기준 전류 Iref의 차이가 소정의 허용오차 K이내인 경우, 즉 상기 수학식 1을 만족하는 경우에는 램프전류와 기준 전류값의 오차가 크지 않아 글로우 방전의 유지에 문제가 없으므로, 제어부(44)는 제어 동작을 수행하지 않는다.When the difference between the lamp current I and the reference current I ref is within a predetermined tolerance K, that is, when the
반면 램프전류 값 I와 기준전류 Iref의 차이가 허용오차 K이상인 경우, 즉 상기 수학식 2를 만족하는 경우에는 제어부(44)는 램프전류의 값이 증가하거나 감소하도록 구동 회로(41)를 제어한다. 즉 램프전류의 값이 허용오차보다 큰 폭으로 기준 전류보다 작을 경우, 제어부(44)는 구동회로(41)의 구동 전력을 소정의 크기만큼 증가시키며, 램프전류의 값이 허용오차보다 큰 폭으로 기준 전류보다 클 경우에는 구동 전력을 감소시킨다(S505).On the other hand, when the difference between the lamp current value I and the reference current I ref is greater than or equal to the tolerance K, that is, when the
예컨대 기준 전류값이 250이고 허용오차 K가 1 이라고 할 경우, 측정된 램프전류 I의 크기가 248이라면 제어부(44)는 구동회로(41)를 제어하여 램프전류가 249로 증가되도록 하며, I의 크기가 252라면 구동회로(41)를 제어하여 램프전류가 251이 되도록 한다. 이와 같은 방법에 의하여, 제어부(44)는 램프 전류 I가 기준 전류값 근방에 유지되도록 조절할 수 있다.For example, when the reference current value is 250 and the tolerance K is 1, if the measured lamp current I is 248, the
도 7b에 도시되는 바와 같이, 기준 전류가 충분히 작은 경우에는 기준 전류를 유지하는 것만으로도 면광원 램프(42)가 방전수축 상태로 천이하는 것을 막을 수 있다. 그러나, 면광원 램프(42)의 동작점에 따라 기준 전류의 값이 클 경우에는 도 3a에 도시되는 바와 같이 램프 전류의 값이 일정하게 유지되더라도 시간의 경과에 따라 면광원 램프(42)의 특성으로 인하여 방전수축 상태로 천이할 위험이 있다. 따라서, 이 경우에는 기준 전류의 값 자체를 감소시킴으로써 면광원이 글로우 방전을 유지하도록 조절하여야 한다. 반대로 램프 전류의 값이 감소하는 경우에는, 기준 전류의 값 자체를 증가시켜 면광원 램프(42)의 동작점이 도 7b에 점선으로 도시되는 부분방전 영역으로 넘어가는 것을 방지하여야 한다.As shown in Fig. 7B, when the reference current is sufficiently small, the surface
따라서, 제어부(44)는 램프 전류의 값이 기준 전류값에 수렴하도록 조절하는 동시에, 센싱부(43)에서 측정한 표준화된 전류값의 분석을 수행한다(S506). 도 2d와 관련하여 전술한 바와 같이, 면광원 램프(42)가 방전수축 상태로 천이하기 이전에는 램프 전류의 평균값, 피크값, 펄스폭 등에 급격한 변화가 나타난다. 예컨대, 급격하게 램프 전류가 증가하거나, 램프 전류의 말단에 나타나는 음의 전류값이 증가하는 등의 현상이 나타난다. Accordingly, the
그러므로 램프 전류를 분석하여 급격한 전류의 최대값 또는 평균값의 증가 등을 측정함으로써 면광원 램프(42)가 방전수축 상태로 천이하려는 징후를 감지할 수 있다(S507). 면광원 램프(42)가 방전수축 상태로 천이하려는 것으로 판단될 경우 제어부(44)는 기준 전류값을 일정한 크기만큼 감소시켜 글로우 방전을 유지하도록 한다(S508). 도 7a에 도시되듯이, 기준 전류의 크기가 감소하면 제어부(44)는 램프 전류를 감소된 기준 전류의 값과 유사한 값으로 조절하기 때문에 동작점은 그래프의 좌측 상단으로 이동하게 되어, 글로우 방전을 유지할 수 있다.Therefore, by analyzing the lamp current and measuring the maximum value or increase in the average value of the sudden current, it is possible to detect the indication that the surface
반대로, 면광원 램프(42)가 동작함에 따라서 램프 전류가 감소할 수도 있다. 이 경우에 제어부(44)는 램프 전류를 분석하여, 램프 전류값이 지나치게 감소하여 면광원 램프(42)가 글로우 방전을 유지하지 못하고 부분방전으로 천이하려는 징후를 감지할 수 있다(S506, S507). 급격한 램프 전류 감소 등 부분방전으로 천이하는 징후가 감지될 경우, 제어부(44)는 기준 전류값 자체를 일정한 크기만큼 증가시킴으로서 면광원이 글로우 방전을 유지하도록 조절한다(S508). 기준 전류의 크기가 증가하면 램프 전류는 제어부(44)의 제어에 의하여 기준 전류값으로 수렴되므로, 동작점은 글로우 방전 영역에 유지된다.On the contrary, the lamp current may decrease as the surface
다른 피드백 방법으로, 본 발명의 제2 실시예에서 제어부(44)는 한계 전류값을 사용하여 구동 회로(41)를 제어할 수 있다. 상기 실시예에서 제어부(44)는, 측정된 램프전류값을 한계 전류값 Ithreshold 와 비교하는 단계를 수행한다(S604). 비교 결과 램프전류의 값 I가 한계 전류값보다 작은 경우에는(I < Ithreshold) 제어부(44)는 제어 과정을 수행하지 않는다. 반면, 램프전류 값 I가 한계 전류값 이상인 경우(I ≥ Ithreshold), 제어부(44)는 구동 회로(41)를 제어하여 구동회로(41)에서 면광원 램프(42)에 인가되는 구동 전력의 값이 소정의 값만큼 감소되도록 한다(S605).As another feedback method, in the second embodiment of the present invention, the
한계 전류의 값은, 램프전류가 한계 전류값 이상이 될 경우 방전수축이 발생할 위험이 있는 전류의 값이다. 즉, 이는 면광원 램프(42)가 글로우 방전 상태로 유지될 수 있는 최대 전류값이다. 도 3a 에 도시되는 바와 같이, 램프 전류가 일정 하더라도 구동 시간이 길어짐에 따라 방전수축으로의 천이가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 기준 전류의 경우와 마찬가지로, 표준화된 전류를 분석하여(S606) 면광원 램프(42)가 방전수축 상태로 천이하려는 것으로 판단될 경우(S607) 제어부(44)는 한계 전류의 값을 감소시킨다(S608).The value of the limit current is a value of the current at which the discharge shrinkage may occur when the lamp current becomes more than the limit current value. That is, this is the maximum current value at which the surface
제어부(44)에 의한 구동 회로(41)의 제어는 실시예에 따라 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 램프전류의 값을 감소시킬 필요가 있는 경우, 일실시예에서 제어부(44)는 면광원에 인가되는 구동 전력의 주파수를 미리 설정된 값만큼 감소시켜 램프전류의 값을 제어할 수 있다. 다른 실시예에서 제어부(44)는 구동 전력의 펄스폭을 감소시켜 구동 회로의 전류를 제어할 수 있다.Control of the driving
또 다른 실시예에서는, 구동 회로(41)에 입력되는 입력 전압을 직접적으로 제어하여, 면광원 램프(42)에 인가되는 구동 전력의 값이 감소되도록 하여 램프전류를 제어할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 강제적인 전류 제한 방법으로, 저주파 펄스 폭 변조(PWM: pulse width modulation) 또는 구동 회로(41)를 강제적으로 온/오프(on/off) 시키는 방법에 의하여 구동 회로(41)에서 출력되는 전류를 제한할 수 있다.In another embodiment, the lamp current may be controlled by directly controlling the input voltage input to the driving
전술한 제어 방법들은 예시로서 기술되며, 당업자는 기술 분야에 공지된 적당한 방법을 사용하여 구동 전력의 크기를 제어할 수 있고 이는 본 발명의 사상의 범위에 포함된다.The aforementioned control methods are described by way of example, and those skilled in the art can control the magnitude of the driving power using any suitable method known in the art, which is included in the scope of the spirit of the present invention.
상기 다양한 실시예에 따른 방법들에 의하여 구동회로(41)가 제어되면, 구동회로(41)가 면광원 램프(42)에 인가하는 구동 전력의 값이 일정한 영역에 유지되고, 결과적으로 면광원 램프(42)에 흐르는 램프전류의 값을 원하는 범위에 유지할 수 있어 면광원이 방전수축 또는 부분방전 상태로 천이하는 것을 막을 수 있다.When the driving
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 램프전압 및 램프전류와 글로우 방전 유지 시간의 관계를 도시한 그래프이다. 면광원 램프(42)의 동작이 개시되는 시점의 동작점이 + 기호로 도시되며, 시간이 흐름에 따라 동작점은 그래프의 Y축인 시간축을 따라 이동한다. 그러나 도 3a 및 도 3b에 도시된 종래 기술의 경우와 달리, 면광원 피드백 제어회로에 의하여 구동 전력이 제어된다. 그러므로 시간이 흐름에 따라 램프전압 또는 램프전류의 값이 도 7b에 도시되는 바와 같이 일정하게 유지되거나, 또는 도 7a에 도시되는 바와 같이 램프전류의 값이 감소하여 동작점을 나타내는 + 기호가 그래프의 좌측 상단으로 움직인다. 따라서, 글로우 방전에서 방전수축 또는 부분방전 상태로의 천이가 일어나지 않아 면광원을 글로우 방전 상태로 유지하도록 조절할 수 있다. 7A and 7B are graphs showing a relationship between a lamp voltage, a lamp current, and a glow discharge holding time according to an embodiment of the present invention. The operating point at the time when the operation of the surface
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.While specific embodiments of the present invention have been illustrated and described, the technical spirit of the present invention is not limited to the accompanying drawings and the above description, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art, and variations of this form will be regarded as belonging to the claims of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
본 발명에 따라 면광원에 흐르는 전류의 값을 측정하여 면광원 구동 회로를 피드백 제어하는 시스템을 구성함으로써, 면광원 램프에 흐르는 전류의 값을 소정의 범위 이내에 유지할 수 있어, 방전수축 상태 또는 부분 방전 상태로 천이하지 않고 글로우 방전을 지속하는 안정적인 면광원 구동회로를 구성하는 것이 가능하다.According to the present invention, by configuring a system for measuring the value of the current flowing in the surface light source and feedback-controlling the surface light source driving circuit, the value of the current flowing in the surface light source lamp can be maintained within a predetermined range, and thus the discharge contraction state or partial discharge It is possible to construct a stable surface light source driving circuit which sustains glow discharge without transitioning to a state.
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