KR101065491B1 - 트랜스포머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기기내에 구비되어 입력되는 전압을 특정 전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LCD의 액정셀 후면에서 광을 제공하는 백라이트를 구동하기 위한 인버터의 회로를 보호하고 누설 자속에 의한 발열로 인한 전력손실을 억제하기 위한 자속 차폐용 구조를 갖는 것으로, 인쇄회로기판(PCB)에 전기적 연결을 하는 다수의 연결핀이 양단에 형성된 보빈와 코어, 캡으로 이루어지는 트랜스포머에 있어서, 상기 캡의 상면은 알루미늄판에 의해서 덮어짐을 특징으로 한다. 또한, 상기 캡의 상부에는 슬릿홈이 형성되고 상기 알루미늄판은 상기 슬릿홈을 따라 끼워지며, 상기 슬릿홈은 캡 상부의 전후 또는 좌우 중 어느 한쪽에 선택적으로 형성된다.

트랜스포머, 자속 누설, 보빈, 코어, 알루미늄판

Description

트랜스포머{Transformer}

본 발명은 전자기기내에 구비되어 입력되는 전압을 특정 전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LCD의 액정셀 후면에서 광을 제공하는 백라이트를 구동하기 위한 인버터의 회로를 보호하고 누설 자속에 의한 발열로 인한 전력손실을 억제하기 위한 자속 차폐용 구조를 갖는 트랜스포머에 관한 것이다.

일반적으로 PDP(Plasma Display Panel), FED(Feild Emission Display) 등과 같은 평판 디스플레이 패널들 중에서도 LCD(Liguid Crystal Display)와 같은 디스프레이의대부분은 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에 스스로 발광하지 못하므로 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다.

이러한 문제점을 보완하고자 LCD의 디스플레이의 후면에 배치되어 LCD의 전방으로 빛을 균일하게 발생하는 백라이트유닛이 사용되는데, 일반적으로 백라이트유닛은 광원, 도광판, 확산판, 프리즘시트의 기본 구조를 갖는다.

이러한 백라이트유닛의 일례로 냉음극 형광램프 백라이트유닛이 가장 많이 사용되고 있으며, 광원으로 사용되는 냉음극 형광램프는 전력소모가 적고 밝은 백색광을 제공하며 확산판을 이용하여 디스플레이면에 빛이 골고루 조사되게 하는 등의 특성을 가진다.

전술한 냉음극 형광램프를 점등시키고 그 밝기를 조절하기 위하여 LCD 인버터가 사용되는데. LCD 인버터로부터 인가되는 AC 고전압에 의해 냉음극 형광램프의 백색광 출력 양이 결정됨으로써 LCD 도광판을 통하여 LCD 표면의 RGB IMAGE의 밝기가 결정된다.

트랜스포머는 상기와 같은 인버터에서 저전압을 고전압으로 전환시키는 것으로 페라이트 성질의 코어와 그 코어를 감싸며 상부에 권취되는 코일과 절연되도록 하는 합성수지재로 이루어진 보빈으로 구성되어 전압을 변경해야 할 입력회로와 상기 변경(변환)된 전압이 사용되는 출력회로에 코일을 연결하고 입력회로의 교류 전류가 저압코일을 통과할 때, 상기 교류전류에 응답하여 세기와 방향이 변화되는 자속에 의해 자계가 발생된다.

이와 같이, 보빈과 코어의 결합으로 구성되는 트랜스포머는 인버터에 장착되어 전압, 전류의 크기를 변환하거나 임피던스를 바꾸는데 사용되는데, 종래 LCD모듈에 사용되는 트랜스포머에서 누설되어 형성되는 자속은 도1을 참조하여 살표보면 다음과 같다.

LCD모듈(3)은 도시한 바와 같이, 액정 LCD플레이트(33)후면에 광을 제공하는 백라이트유닛(32)이 지지판넬(31)에 의해 구성된다. 그리고, 밸라이트유닛에 포함된 EL, LED, CCFL 등의 램프에 전력을 공급하는 트랜스포머(1)가 인쇄회로기판(2) 에 실장되어 인버터를 구성하고, 상기 지지판넬의 후방에 위치하게 된다.

이때, 인쇄회로기판에 실장된 트랜스포머는 트랜스포머의 효율성을 위해 상기 금속으로된 지지판넬과 소정간격 이격되게 위치한다. 그러나 이격된 간격은 트랜스포머의 성능이 향상되고 고전압을 발생하면서 기능을 상실하게 되고, 입력회로의 교류전류가 저압코일을 통과할 때 상기 교류전류에 응답하여 자속에 의해 세기와 방향이 변화되는 자계가 발생하게 되는데 이때 코어에 의해 형성되는 자로이외를 통과하는 누설자속은 상기 금속으로 지지된 지지판넬에 영향을 미쳐 트랜스포머의 전력 손실을 일으키고 특성값을 내리는 등의 문제점을 발생하며 이를 해결하고자 다수의 방안이 제시된 바 있고, 대한민국 특허출원 2006-0009018에 기재된 방법도 이러한 방법 중의 하나이다.

또한, 이러한 트랜스포머가 실장된 인쇄회로기판이 LCD TV와 Slim형 TV 등에 사용되고 갈수록 더욱 얇은 TV를 요구함으로 인하여 트랜스포머와 LCD TV와 Slim형 TV 등의 철 성분이 함유된 백커버(4) 사이의 간극은 점점 더 줄어들게 되어, 트랜스포머와 백커버에 의해서 발생되는 누설 자속에 의한 발열로 인한 전력손실이 문제가 된다.

따라서, 본 발명은 앞에서 제시된 트랜서폼버와 백커버 사이의 누설자속에 의한 발열로 인한 전력손실의 문제점을 해결하기 위한 구조가 개선된 트랜스포머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인쇄회로기판(PCB)에 전기적 연결을 하는 다수의 연결핀이 양단에 형성된 보빈와 코어, 캡으로 이루어지는 트랜스포머에 있어서, 상기 캡의 상면은 알루미늄판에 의해서 덮어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 캡의 상부에는 슬릿홈이 형성되고 상기 알루미늄판은 상기 슬릿홈을 따라 끼워지며, 상기 슬릿홈은 캡 상부의 전후 또는 좌우 중 어느 한쪽에 선택적으로 형성된다.

본 발명에 따른 트랜스포머는 캡의 상면이 알루미늄판으로 덮어짐으로 인하여 저항이 적은 알루미늄으로 인하여 자속의 대부분이 알루미늄판을 통과하므로 전력손실이 줄어드는 이점이 있다.

도 2은 본 발명의 트랜스포머가 설치된 PCB 기판을 보여주고 있으며, 도 3은 종래의 트랜스포머의 분해 사시도이고, 도 4은 본 발명의 트랜스포머의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 조립된 트랜스포머이며, 도 6은 본 발명의 슬릿홈이 형 성된 캡과 알루미늄판의 결합 구조에 대한 상세도이며, 도 7은 전력손실에 대한 측정값이다.

앞서 설명한 바와 같이 LED TV와 slim형 TV인 경우에는 도1의 PCB기판이 모니터의 뒷면에 부착되고 이를 감싸는 백커버(4)가 설치된다. 그런데 이들 TV의 두께를 더욱 얇게 하기 위해서 PCB기판과 백커버와의 간극은 줄여가는 추세이나 백커버에는 다량의 철 성분이 함유되어 있으므로 트랜스포머에서 발생되는 자속이 철이 함유된 백커버를 관통하게 되고, 철의 처항분에 의해서 자속 로스가 발생되게 된다.

한편, 종래의 PCB기판에 설치되는 트랜스포머는 도3와 같이 외주면(102)에 코일(140)일 권선되고 내부에는 중공부(103)를 형성하며 다수의 연결핀(101)이 양단에 형성된 보빈(100)과 상기 보빈의 중공부가 형성된 외주면과 권선된 코일이 내면(121)에 삽입되는 캡(120)과 상기 보빈의 중공부와 상기 캡의 측면 구멍(122)에 끼워지는 내부코어(111)와 상기 캡의 외측 둘레를 감싸는 외부코어(112)로 이루워진 코어(110)로 이루어진다.

즉, 상기 보빈과 캡이 결합된 후 코어의 내부코어가 캡의 측면 구멍을 통해 보빈의 중공부에 삽입되고 코어의 외부코어가 캡의 외측 둘레를 감싸면서 결합됨으로써 보빈, 캡, 코어가 결합된 상태를 유지하게 된다.

한편, 상기 캡은 도넛츠와 같이 내면이 뚫려 있으며, 이 뚫려있는 내부에 코일이 권선된 보빈의 외주면이 삽입되는 것이다.

도 4와 도5 및 도6은 본원 발명의 트랜스포머의 분해 사시도와 조립도 및 캡의 구체적인 구조에 관한 것으로서 보빈과 캡, 코어의 결합관계는 종래의 트랜스포머와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

즉, 본원 발명의 트랜스포머는 인쇄회로기판(PCB)에 전기적 연결을 하는 다수의 연결핀(101)이 양단에 형성된 보빈과 코어, 캡으로 이루어지는 트랜스포머에 있어서, 상기 캡의 상면은 알루미늄판(130)에 의해서 덮어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 캡의 상부의 전후 또는 좌우 중 어느 한쪽에 선택적으로 슬릿홈(123)이 형성되고 상기 알루미늄판은 상기 슬릿홈을 따라 끼워짐을 특징으로 한다.

즉, 캡의 상면에 알루미늄판을 덮으므로써 기존의 백커버의 철 성분에 의한 누설 자속보다 알루미늄과의 관계로 발생되는 누설자속의 손실이 현저히 줄어들게 되는 것이다.

도 7은 종래의 트랜스포머와 본 발명의 알루미늄판이 캡의 상부를 덮은 경우의 트랜스포머에서의 전력 손실을 측정한 결과이며, 알루미늄판의 두께가 증가할수록 전력 손실은 감소됨을 볼 수 있다. 이는 일차적으로 자속이 알루미늄판을 통해서 흐르고 나머지가 백커버를 통해서 흐르기 때문이며, 알루미늄판의 두께가 증가할수록 거의 모든 자속이 알루미늄판을 통해서 흐르게 된다.

그러나, 이러한 알루미늄판의 두께의 증가는 전체적인 TV의 두께 증가를 가져오므로 백커버와 PCB 기판과의 간극을 고려할 때 알루미늄판의 두께는 0.4mm를 초과할 수는 없으므로, 전력 손실과 간극등을 종합적으로 고려하면 알루미늄판의 두께는 0.2mm에서 0,4mm가 최적의 것이다.

이는 알루미늄이 철 보다 저항치가 적기 때문에 철 보다는 자속의 원활한 흐름이 발생되기 때문으로 여겨지며, 자속의 원활한 흐름으로 인하여 발생되는 열도 감소하게 된다.

한편, 캡의 상면을 덮는 것으로 알루미늄판을 기초로 하여 설명하였으나 알루미늄판에 한정되지는 않고 철 보다 저항이 적은 구리판도 사용할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 다른 트랜스포머를 사용한 LCD 모듈에 형성되는 자속을 보여주는 개략적인 단면도

도 2는 본 발명의 트랜스포머가 설치된 PCB 기판

도 3은 종래의 트랜스포머의 분해 사시도

도 4는 본 발명의 트랜스포머의 분해 사시도

도 5는 본 발명의 트랜스포머의 조립도

도 6는 본 발명의 슬릿홈이 형성된 캡 구조에 대한 상세도

도 7은 전력 손실을 측정한 결과값

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 트랜스포머

2 : 인쇄회로기판

3 : LCD모듈

31 : 지지판넬 32 : 백라이트유닛 33: LCD플레이트

4 : 백커버

100 : 보빈

110 : 코어

120 : 캡

130 : 알루미늄판

Claims (3)

1. 인쇄회로기판(PCB)에 전기적 연결을 하는 다수의 연결핀이 양단에 형성된 보빈과 코어, 캡으로 이루어지는 트랜스포머에 있어서,

   상기 캡의 상면은 두께 0.2mm에서 0.4mm 사이의 알루미늄 금속판이 상기 캡의 상부의 전후 또는 좌우 중 어느 한쪽에 선택적으로 슬릿홈을 따라 끼워짐을 특징으로 하는 트랜스포며
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