KR101060858B1 - 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치 - Google Patents

확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디밍 제어 신호가 일정 듀티 이하일 경우 사전에 설정된 피드백 신호를 제공하여 최소 듀티의 디밍 신호에서도 정상 동작할 수 있는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치에 관한 것으로, 입력 전원을 스위칭하여 램프 구동용 전원으로 공급하는 전원부와, 조절되는 듀티를 갖는 디밍 신호와, 램프에 흐르는 전류에 따라 상기 전원부의 스위칭을 제어하는 휘도 제어부와, 상기 디밍 신호의 듀티가 사전에 설정된 듀티 이하이면 상기 휘도 제어부에 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 피드백 신호를 제공하는 피드백 신호 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치를 제공하는 것이다.
Figure R1020090098195
엘시디(Liquid Crystal Display;LCD), 휘도(Luminance), 디밍(Dimming)

Description

확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치{LAMP DRIVER HAVING EXTENDED DIMMING RANGE}
본 발명은 램프 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디밍 제어 신호가 일정 듀티 이하일 경우 사전에 설정된 피드백 신호를 제공하여 최소 듀티의 디밍 신호에서도 정상 동작할 수 있는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치에 관한 것이다.
오늘날 정보화 시대의 도래와 함께 다양한 정보의 신속한 전달을 위해, 영상, 그래픽, 문자 등의 각종 정보를 표시하는 고성능의 디스플레이에 대한 요구가 급증하고 있다. 이와 같은, 요구에 따라 최근 디스플레이 산업은 급속한 성장을 보이고 있다.
특히, 액정 표시 장치는 음극선관에 비해 소비 전력이 낮고, 두께가 얇으며, 가벼워 차세대 첨단 디스플레이 소자로 수년간 크게 진보하여 왔으며, 전자시계, 전자 계산기, 컴퓨터, 텔레비전 등에 폭넓게 사용되고 있다.
한편, 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널, 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함한다.
상술한 액정 패널은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극 등을 포함하는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 및 공통전극 등을 포함하는 컬러 필터 기판을 구비한다. 액정 패널은 화소 전압이 인가되면 액정이 구동되어 백라이트 유닛으로부터 공급된 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시한다.
백라이트 유닛은 형광 램프 또는 발광다이오드 등을 사용한다. 최근에는 저소비전력 및 색재현성이 우수한 발광다이오드가 백라이트 유닛으로 많이 사용된다.
한편, 이러한 액정 표시 장치는 백라이트 유닛의 형광 램프 또는 발광 다이오드의 휘도를 제어하여 화면 밝기를 조정하는 디밍(Dimming) 제어 방식이 사용되는데, 이러한 디밍 제어 방식에 사용되는 제어 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 채용되어 제어 신호의 듀티에 따라 형광 램프 또는 발광 다이오드에 공급되는 전력량을 조절하여 밝기를 조정할 수 있다.
한편, 형광 램프 또는 발광 다이오드에 공급되는 전력은 형광 램프 또는 발광 다이오드에 흐르는 전류의 피드백 신호에 기초하여 상용 교류 전원을 변환하여 공급되는데, 이때 일정 듀티 이하의 디밍 제어 신호가 입력되면 피드백 신호의 전압 레벨이 기준 레벨 이하가 되어, 전력 변환 회로에 채용된 스위칭 IC는 스위칭 동작을 중단하는 보호 모드로 동작할 수 있다.
그러나, 디밍 제어 신호는 그 신호 특성상 순간적으로 듀티를 최소화시킨 이후 다시 정상적으로 듀티를 제공할 수 있으나, 이 경우 스위칭 IC가 기준 레벨 이하의 피드백 신호를 인지하여 보호 모드로 동작하여, 백라이트 유닛이 정상 동작하지 못하는 문제점이 발생한다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 디밍 제어 신호가 일정 듀티 이하일 경우 사전에 설정된 피드백 신호를 제공하여 최소 듀티의 디밍 신호에서도 정상 동작할 수 있는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 입력 전원을 스위칭하여 램프 구동용 전원으로 공급하는 전원부와, 조절되는 듀티를 갖는 디밍 신호와, 램프에 흐르는 전류에 따라 상기 전원부의 스위칭을 제어하는 휘도 제어부와, 상기 디밍 신호의 듀티가 사전에 설정된 듀티 이하이면 상기 휘도 제어부에 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 피드백 신호를 제공하는 피드백 신호 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 피드백 신호 제공부는 상기 디밍 신호의 듀티를 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 검출 결과에 따라 상기 피드백 신호를 생성하는 신호 생성부와, 상기 신호 생성부로로부터의 상기 피드백 신호를 안정화시키는 안정화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 검출부는 상기 디밍 신호를 입력받는 베이스, 접지에 연결된 이미터 및 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전원을 입력받는 컬렉터를 갖는 제1 트랜지스터를 포함하여 상기 디밍 신호의 듀티를 반전시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 신호 생성부는 상기 검출부로부터의 검출 결과를 입력받는 베이스, 접지에 연결된 이미터 및 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전원을 입력받는 컬렉터를 갖는 제2 트랜지스터와, 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터에 입력되는 전원을 공급받는 베이스, 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전원을 입력받는 이미터 및 상기 피드백 신호를 출력하는 컬렉터를 갖는 제3 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 안정화부는 상기 신호 생성부로부터의 피드백 신호를 정류하는 다이오드와, 상기 다이오드로부터 정류된 피드백 신호를 안정화시키는 저항 및 캐패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원부는 상용 교류 전원을 정류 및 평활하는 정류부와, 상기 정류부로부터의 정류된 전원의 역률을 보정하는 역률 보정부와, 상기 역률보정부로부터 입려된 전원을 상기 휘도 제어부의 제어에 따라 스위칭하는 인버터부와, 상기 인버터부로부터의 인버팅된 전원의 전압 레벨을 변압하는 변압부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 디밍 제어 신호가 일정 듀티 이하일 경우에도 사전에 설정된 피드백 신호를 스위칭 IC에 제공하여 최소 듀티의 디밍 신호에서도 램프 구동 장치가 정상 동작할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 램프 구동 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 램프 구동 장치(100)는 전원부(110), 휘도 제어부(120) 및 피드백 신호 제공부(130)를 포함할 수 있다.
전원부(110)는 정류부(111), 역률 보상부(112), 인버터부(113) 및 변압부(114)를 포함할 수 있다.
정류부(111)는 상용 교류 전원(AC)를 입력받아 정류 및 평활할 수 있다.
역률 보상부(112)는 정류부(111)로부터 입력되는 전원의 전류 및 전압 간의 위상차를 조정하여 역률(Power Factor)을 보상할 수 있다.
인버터부(113)는 적어도 하나의 스위치를 구비할 수 있고, 역률 보상부(112)로부터 입력되는 전원을 스위칭하여 전원의 전기적 성질을 인버팅(Inverting)할 수 있다. 상술한 인버터부(113)는 휘도 제어부(120)의 제어에 따라 역률 보상부(112)로부터 입력되는 전원을 스위칭할 수 있다.
변압부(114)는 사전에 설정된 권선수를 갖는 일차 권선과 이차 권선을 구비할 수 있고, 상기 일차 권선과 이차 권선은 서로 전자기 결합하여 권선비를 형성할 수 있으며, 상술한 권선비에 의해 인버터부(113)로부터 입력된 전원의 전압 레벨을 변압하여 램프부(140)에 공급할 수 있다.
휘도 제어부(120)는 외부로부터 디밍 신호를 입력받을 수 있고, 전원부(110)로부터 램프부(140)에 공급된 램프 구동용 전원의 피드백 신호(FB1)를 입력받을 수 있다. 피드백 신호(FB1)은 램프부(140)의 각 램프에 흐르는 램프 구동용 전원의 전류에 해당하는 피드백 신호일 수 있다. 상기 디밍 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식일 수 있고, 이에 따라 상기 디밍 신호는 듀티가 가변할 수 있으며, 휘도 제어부(120)는 상기 디밍 신호의 듀티에 따라 인버터부(113)의 스위칭을 제어할 수 있다.
이에 따라, 상기 디밍 신호의 온(On) 듀티가 길어지면 램프부(140)에 공급되는 램프 구동용 전원의 전력량이 늘어나고, 상기 디밍 신호의 온(On) 듀티가 짧아지면 램프부(140)에 공급되는 램프 구동용 전원의 전력량이 줄어들 수 있다.
이때, 램프부(140)로부터의 피드백 신호(FB1)는 각 램프에 흐르는 램프 구동용 전원의 전류에 해당되므로 램프 구동용 전원의 전력량에 따라 가변되는 전압 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 휘도 제어부(120)는 램프부(140)로부터의 피드백 신호(FB1)가 일정 전압 레벨 이하이면, 인버터부(113)의 스위칭 제어 동작을 중단할 수 있으며, 이에 의해 램프부(140)에 램프 구동용 전원의 공급이 중단될 수 있 다.
상술한 전원 공급 중단을 방지하게 위해, 본 발명의 램프 구동 장치(100)는 피드백 신호 제공부(130)를 포함한다.
피드백 신호 제공부(130)는 상기 디밍 신호의 듀티에 따라 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 피드백 신호(FB2)를 휘도 제어부(120)에 제공한다. 즉, 상기 디밍 신호의 듀티가 사전에 설정된 듀티 이하이면 램프(140)로부터의 피드백 신호(FB1)의 전압 레벨이 일정 전압 레벨 이하일 수 있으므로, 휘도 제어부(120)에 일전 전압 레벨을 갖는 피드백 신호(FB2)를 제공하여 본 발명의 램프 구동 장치(100)가 일정 듀티 이하의 디밍 신호에서도 디밍 동작을 수행할 수 있도록 한다.
도면을 참조하여 피드백 신호 제공부(130)에 관해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 램프 구동 장치에 채용된 피드백 신호 제공부의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다.
도 1과 함께 도 2를 참조하면, 피드백 신호 제공부(130)는 검출부(131), 신호 생성부(132) 및 안정화부(133)를 포함할 수 있다.
검출부(131)는 제1 트랜지스터(Q1), 복수의 저항(R1~R4) 및 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(Q1)의 베이스(base)와 디밍 신호 입력단 사이에는 저항(R1)이 직렬되고, 저항(R2)가 병렬 연결된다. 상기 디밍 신호는 저항(R1)을 통해 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 입력된다. 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터(collector)는 저항(R3)을 통해 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전원(Vcc)를 공급받는다. 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터(emitter)는 접지에 연결된다. 제1 트랜지스터(Q1)은 NPN 트랜지스터이므로, 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터(collector)로부터의 출력 신호(Vo)는 상기 디밍 신호의 듀티가 반전된 신호일 수 있다. 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터(collector)로부터의 출력 신호(Vo)는 저항(R4)와 캐패시터(C1)의 필터링에 의해 직류 성분이 제거되어 신호 생성부(132)에 전달된다.
신호 생성부(132)는 제2 및 제3 트랜지스터(Q2,Q3)를 포함할 수 있다.
제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 검출부(131)로부터의 출력 신호(Vo)가 입력되고, 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터는 저항(R6)을 통해 구동 전원(Vcc)를 공급받으며, 제2 트랜지스터(Q2)의 이미터는 접지에 연결된다. 이때, 제2 트랜지스터(Q2)는 NPN 트랜지스터일 수 있다.
제3 트랜지스터(Q3)의 베이스는 저항(R7)을 통해 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 연결되고, 제3 트랜지스터(Q3)의 이미터는 저항(R6)을 통해 구동 전원(Vcc)를 공급받으며, 제3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터는 피드백 신호(FB2)를 출력할 수 있다. 즉, 제3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터는 캐패시터(C2)를 통해 접지에 연결되며, 이에 따라 제3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터로부터의 출력 신호는 캐패시터(C2)를 통해 충전되어 제3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터는 피드백 신호(FB2)를 출력할 수 있다. 이때, 제3 트랜지스터(Q3)는 PNP 트랜지스터일 수 있다.
안정화부(133)는 제3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터로부터의 피드백 신호(FB2)를 안정화시켜 휘도 제어부(120)에 전달할 수 있다.
이에 따라, 안정화부(133)는 제3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터로부터의 피드백 신호(FB2)를 정류하는 다이오드(D1)와, 다이오드(D1)와 피드백 신호 출력단사이에 병렬 연결된 저항(R8) 및 캐패시터(C3)를 포함할 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)은 본 발명의 램프 구동 장치의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2와 함께 도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 디밍 신호의 듀티가 사전에 설정된 듀티 이상일 경우 본 발명의 램프 구동 장치(100)에 채용된 피드백 신호 제공부(130)는 휘도 제어부(120)에 피드백 신호(FB2)를 제공하지 않는 것을 볼 수 있다. 반면에, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 디밍 신호의 듀티가 사전에 설정된 듀티 이하일 경우 본 발명의 램프 구동 장치(100)에 채용된 피드백 신호 제공부(130)는 휘도 제어부(120)에 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 피드백 신호(FB2)를 제공하는 것을 볼 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 디밍 신호의 온 듀티가 일정 비율 이하일 경우에도 전원부가 정상 동작하여, 적용될 수 있는 디밍 신호의 범위를 사용자의 요청에 따라 용이하게 설정할 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 본 발명의 램프 구동 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 램프 구동 장치에 채용된 피드백 신호 제공부의 개략적인 구성을 나타내는 회로도.
도 3의 (a) 및 (b)은 본 발명의 램프 구동 장치의 전기적 특성을 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
100...램프 구동 장치 110...전원부
111...정류부 112...역률 보상부
113...인버터부 114...변압부
120...휘도 제어부 130...피드백 신호 제공부
131...검출부 132...신호 생성부
133...안정화부 140...램프부

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 입력 전원을 스위칭하여 램프 구동용 전원으로 공급하는 전원부;
    조절되는 듀티를 갖는 디밍 신호와, 램프에 흐르는 전류에 따라 상기 전원부의 스위칭을 제어하는 휘도 제어부; 및
    상기 디밍 신호의 듀티가 사전에 설정된 듀티 이하이면 상기 휘도 제어부에 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 피드백 신호를 제공하는 피드백 신호 제공부
    를 포함하고,
    상기 피드백 신호 제공부는
    상기 디밍 신호의 듀티를 검출하는 검출부;
    상기 검출부의 검출 결과에 따라 상기 피드백 신호를 생성하는 신호 생성부; 및
    상기 신호 생성부로로부터의 상기 피드백 신호를 안정화시키는 안정화부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 검출부는
    상기 디밍 신호를 입력받는 베이스, 접지에 연결된 이미터 및 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전원을 입력받는 컬렉터를 갖는 제1 트랜지스터를 포함하여 상기 디밍 신호의 듀티를 반전시키는 것을 특징으로 하는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 신호 생성부는
    상기 검출부로부터의 검출 결과를 입력받는 베이스, 접지에 연결된 이미터 및 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전원을 입력받는 컬렉터를 갖는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제2 트랜지스터의 컬렉터에 입력되는 전원을 공급받는 베이스, 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전원을 입력받는 이미터 및 상기 피드백 신호를 출력하는 컬렉터를 갖는 제3 트랜지스터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 안정화부는
    상기 신호 생성부로부터의 피드백 신호를 정류하는 다이오드; 및
    상기 다이오드로부터 정류된 피드백 신호를 안정화시키는 저항 및 캐패시터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치.
  6. 입력 전원을 스위칭하여 램프 구동용 전원으로 공급하는 전원부;
    조절되는 듀티를 갖는 디밍 신호와, 램프에 흐르는 전류에 따라 상기 전원부의 스위칭을 제어하는 휘도 제어부; 및
    상기 디밍 신호의 듀티가 사전에 설정된 듀티 이하이면 상기 휘도 제어부에 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 피드백 신호를 제공하는 피드백 신호 제공부
    를 포함하고,
    상기 전원부는
    상용 교류 전원을 정류 및 평활하는 정류부;
    상기 정류부로부터의 정류된 전원의 역률을 보정하는 역률 보정부;
    상기 역률보정부로부터 입려된 전원을 상기 휘도 제어부의 제어에 따라 스위칭하는 인버터부; 및
    상기 인버터부로부터의 인버팅된 전원의 전압 레벨을 변압하는 변압부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장된 디밍 범위를 갖는 램프 구동 장치.
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