KR102110961B1 - El발광회로 및 그의 제어방법 - Google Patents

Abstract

일실시예는 전류를 흘릴 경우 승압하는 승압트랜스, 상기 승압트랜스를 구동시키기 위한 상보대칭형 트랜지스터, 상기 상보대칭형 트랜지스터를 동작시키는 구동신호를 출력하는 제어부, 상기 승압트랜스의 교류전압을 입력받아 점등하는 EL발광체 및, 상기 EL발광체에 전압을 공급하는 회로동작시의 직류전원을 구비하고, 상기 제어부는 상기 승압트랜스의 출력전압으로 EL발광체를 충전할시에 그 출력전압의 구배를 추적하여, 전압구배의 극성이 반대로 바뀌려고 하는 시점에 상기 상보대칭형 트랜지스터의 구동신호 중에서 어느 하나의 구동신호를 출력하고, 상기 제어부는 상기 상보대칭형 트랜지스터의 에미터전류를 감지하여, 전원전압에 승산한 값을 통해 상기 출력 구동신호의 폭을 가.감하여 EL발광체의 휘도를 필요한 수준으로 유지하는 것을 특징으로 하는 EL발광회로 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 승압트랜스의 2차코일 출력전압Eo1으로 EL발광체를 충전할때, 제어부는, 2차코일의 출력전압의 구배를 추적하여, 최적 시점에 트랜지스터의 구동신호를 출력하도록 하는 제어방법을 구비함으로서, 최고의 에너지 효율을 내는 효과가 있다.

Description

EL발광회로 및 그의 제어방법{Electro Luminescene emitting circuit and method for controlling thereof}

본 명세서에 개시된 내용은 EL발광회로 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

종래의 EL EL발광회로에 관하여 도1을 사용하여 설명 한다. 도1은, 종래의 EL발광회로의 회로도이다. 종래의 EL발광회로는 도1에 도시한 바와같이 하나의 트랜지스터(9)와, 바이어스저항(10,11)과, 콘덴서(12)와 승압트랜스(6)와, 직류전원(5)와 EL발광체(7)로 구성되어있다.

이러한 기술에 따른 선행기술문헌은 아래의 특허문헌이다.

(특허문헌 1) KR10-1723621 Y1

상기 종래의 EL발광회로의 각 부 접속관계를 설명하면, 직류전원(5)의 Plus(+)측은 트랜지스터(9)의 콜렉터C에 접속되고, 또다시 바이어스저항(10)과 바이어스저항(11)을 통해 트랜지스터(9)의 베이스B에 접속된다. 그리고, 트랜지스터(9)의 에미터E는 승압트랜스(6)의 1차코일(64)과 베이스코일(65)이 서로 만나는점에 접속되고, 직류전원(5)의 Minus(-)는 승압트랜스(6)의 1차코일(64)과 EL발광체(7)와 접지(8)가 서로 만나는점에 접속되어있다.

또, 콘덴서(12)의 일단은 저항(10)과 저항(11)이 서로 만나는QC에 접속되고, 다른 일단은 승압트랜스(6)의 베이스코일(65)과 2차코일(66)이 서로 만나는점과 접속된다. 그리고, 승압트랜스(6)의 2차코일(66)의 다른 일단은 EL발광체(7)의 다른 일단과 접속되어있다.

다음은, 상기 종래의 EL발광회로의 각부에 관하여 설명한다.

도1에 있어서, 트랜지스터(9)의 베이스B와 에미터E간에는 바이어스저항(10,11)에 의해 베이스 바이어스 전류가 흐른다. 그래서, 이러한 경우 트랜지스터(9)의 콜렉터C에서 에미터E로 흐르는 에미터전류가, 승압트랜스(6)의 1차코일(64)을 거쳐 접지로 빠져나간다.

승압트랜스(6)의 1차코일(64)에 전류가 흐르면, 베이스코일(65)에도 전압이 유기되어, 베이스코일(65)의 일단과 콘덴서(12)의 일단이 접속된 단자의 전압이 상승하여, 콘덴서(12)의 전위차를 상쇄시키게 된다. 그리고, 점점 더 진행되면, 트랜지스터(9)의 에미터E와 베이스B간의 전위차도 사라지고, 트랜지스터(9)의 베이스B에는 오히려 역바이어스가 걸려, 결국 트랜지스터(9)는 턴-오프한다.

트랜지스터(9)가 턴-오프하면, 승압트랜스(6)의 1차코일(64)에는, 역기전력이 발생하여, 트랜지스터(9)의 에미터E 전위는 마이너스(-)방향으로 내려갔다가, -정점을 지나 다시 플러스(+)방향으로 복귀한다. 이 과정에서, 콘덴서(12)는 트랜지스터(9)의 에미터E전압이 마이너스 정점까지 하강하는동안 최대값의 충전을 하면서, 트랜지스터(9)의 베이스E에 역바이어스를 유지하여, 트랜지스터(9)가 턴-오프상태에 머물러있도록 한다. 반대로 승압트랜스(6)의 1차코일(64)의 역기전력이 -정점 이후, 서서히 소멸하여 플러스 방향으로 회복할때, 콘덴서(12)는 방전을 시작하여, 일정한 시점이 경과하면, 트랜지스터(9)의 베이스B 바이어스를 역에서 정으로 전환 시킨다. 트랜지스터(9)의 베이스B가 다시 정 바이어스가 되면, 트랜지스터(9)의 콜렉터C에서 에미터E로 다시 전류가 흐르게 된다. 그리고, 이러한 경우 이와같은 일련의 작용을 반복 함으로서, 승압트랜스(6)의 2차코일(66)에는 약100Vrms수준의 교류전압이 발생되어, EL발광체(7)를 점등 시킨다.

이와같이 종래의 EL발광회로는, 구동방식이 전적으로 아날로그방식이다. 아날로그방식의 회로에서는, 트랜지스터에 흐르는 전류의 상승구간과 하강구간에, 주울(Joule)열이 발생하여, 에너지 효율이 크게 떨어지는 단점이 상존한다.

주울열(J) = Vce * Ic * t

Vce : 트랜지스터의 콜렉터와 에미터간 전압,

Ic : 트랜지스터의 콜렉터에서 에미터로 흐르는 전류,

t : 트랜지스터 동작시간.

여기서, Ic는 트랜지스터에 흐른 전류로 정의 했으나, 엄밀하게 구분하자면, 트랜지스터 전류의 구배기간(상승과 하강)으로 한정한다.

주로 건전지를 전원으로 사용하는 소형.박형 EL발광회로는 에너지 효율을 높여, 건전지 수명을 높이는것이 가장 중요한 과제이다. 그러나, 이러한 경우 아날로그방식의 종래 EL발광회로는, 트랜지스터에서 주울열(J)로 날아가는 에너지 손실을 막는것이, 물리적으로 불가능 하다.

또한, 종래의 EL발광회로는 전원전압이 저하하면, 소비전류도 비례적으로 감소하고, 그에따라 승압트랜스의 2차코일 전압도 떨어져, EL발광체의 휘도가 낮아지는 문제가 있지만, 그에대한 대비책이 구비되어있지 않다

EL은 Electro Luminescene의 약자로서 통칭 유기발광이라고 칭한다.

EL발광체는, 등가적으로 콘덴서(CAPACITOR)로 표현되며, 콘덴서의 특성상, 직류전원에는 전혀 반응하지 않고, 교류전압을 인가했을때만 발광하는데, 발광은 전압의 상승구간과 하강구간 즉, 전압 변화구간에서만 발광한다.

종래의 EL발광회로는, 아날로그 구동식으로 되어 있어서, 트랜지스터에 흐르는, 전류의 상승구간과 하강구간에, 주울열이 발생하여, 에너지 효율이 나빠지는 단점이 있다.

또한, 종래의 EL발광회로는, 전원용 전지의 전압이 떨어졌을때, EL발광체의 휘도저하를 보완하는 대책이 구비되어있지않아, 건전지로 동작시키는 경우, 전원용 전지의 전압이 떨어지면, 소비전류도 같이 감소하여 휘도가 낮아지는 문제가 있다.

개시된 내용은, 승압트랜스의 2차코일 출력전압으로 EL발광체를 충전할시에, 최고의 에너지 효율을 내도록 할 수 있도록 한다. 그리고, 이러한 경우 사용 전원의 전압이 떨어졌을시에, 소비전류를 증가시켜, EL발광체의 휘도저하를 보정할 수 있도록 하는 EL발광회로 및 그의 제어방법을 제공하고자 한다.

실시예에 따른 EL발광회로 및 그의 제어방법은,

EL발광회로에 있어서, 교류전압에 의해 발광하는 EL발광체와, 상기 EL발광체에 전압을 공급하는 직류전원과, 1차코일에 전류를 흘리면 2차코일 전압이 상승하는 승압트랜스와, 상기 승압트랜스를 구동시키는 트랜지스터를 포함하여 구성된다. 그리고, 이러한 경우 소비전류를 측정하기 위한 목적으로 상기 트랜지스터에 흐르는 전류를 전압으로 변환하여 제어부로 되돌리는 션트(Shunt)저항을 더 포함하여 구성된다. 또한, 그 경우에 상기 트랜지스터에 상보대칭형 트랜지스터의 구동신호 중에서 어느 하나의 구동신호를 출력하는 제어부로, 구성된것을 특징으로 한다.

실시예들에 의하면, 승압트랜스의 2차코일 출력전압Eo1으로 EL발광체를 충전할때, 제어부는, 2차코일의 출력전압의 구배를 추적하여, 최적 시점에 트랜지스터의 구동신호를 출력하도록 하는 제어방법을 구비함으로서, 최고의 에너지 효율을 내는 효과가 있다.

또한, 제어부는 션트저항을 통해 측정한 전압값을, 실시간으로 A/D 변환하여, 소비전류값으로 환산하고, 이를 전원전압에 승산하여, P = EI가 항상 같은 값이 되도록, 구동신호의 폭을 조정한다. 그래서, 이러한 경우 EL발광체의 휘도를 필요한 수준으로 유지하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 EL발광회로의 회로도
도 2는 종래의 EL발광회로의 중요부분 타이밍도
도 3은 일실시예에 따른 EL발광회로의 회로도
도 4는 일실시예에 따른 EL발광회로의 중요부분 타이밍도

도 3은 일실시예에 따른 EL발광회로의 구성을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예의 회로는 승압트랜스(6), 이를 구동시키는 상보대칭형 트랜지스터(2, 3), 그 상보대칭형 트랜지스터(2, 3)를 구동시키는 제어부(1), 승압트랜스(6)에 의해 점등하는 EL발광체(7) 및 직류전원(5)을 구비한다. 그리고, 상기 제어부(1)는 그 승압트랜스(6)의 출력전압으로 EL발광체(7)를 충전할시에 그 출력전압의 구배를 추적하여, 전압구배의 극성이 반대로 바뀌려고 하는 시점에 그 상보대칭형 트랜지스터(2, 3)의 구동신호 중 하나의 구동신호를 출력한다.

상기 승압트랜스(6)는 전류를 흘릴 경우 낮은 전압을 높은 전압으로 올리는 승압을 수행한다. 이러한 승압트랜스(6)의 2차코일 출력전압(Eo1)으로 EL발광체를 충전하는 것이다.

상기 상보대칭형 트랜지스터(2, 3)는 이러한 EL발광체 충전에 따라 상기 승압트랜스(6)를 구동시키기 위한 것이다.

상기 제어부(1)는 상기 상보대칭형 트랜지스터(2, 3)를 동작시키는 구동신호를 출력하는 것이다. 이러한 제어부(1)는 그 승압트랜스(6)의 2차코일의 출력전압으로 EL발광체를 충전할시에, 이 2차코일의 출력전압의 구배를 추적하여, 최적 시점에 상기 상보대칭형 트랜지스터(2, 3)의 구동신호를 출력한다. 구체적으로는, 상기 제어부(1)가 상기 승압트랜스(6)의 출력전압으로 EL발광체(7)을 충전할시에 그 출력전압의 구배를 추적한다. 그래서, 이러한 경우 그 전압구배의 극성이 반대로 바뀌려고 하는 시점에 상기 상보대칭형 트랜지스터(2, 3)의 구동신호 중에서 어느 하나의 구동신호를 출력한다. 그래서, 최고의 에너지 효율을 낸다.

상기 EL발광체(7)는 상기 승압트랜스(6)의 교류전압을 입력받아 점등하는 것이다.

상기 직류전원(5)은 회로동작에 필요한 직류전원인 것이고, 이러한 직류전원은 상기 EL발광체(7)에 전압을 공급한다.

·

이러한 도 3의 일실시예에 따른 EL발광회로의 동작을 설명한다.

먼저, 일실시예에 따른 EL발광회로는 승압트랜스(6)의 2차코일(63) 출력전압(Eo1)으로 EL발광체를 충전할시에, 제어부(1)가 2차코일(63)의 출력전압Eo1의 구배를 추적한다. 그래서, 이러한 최적 시점에 트랜지스터(2, 3)의 구동신호를 출력 함으로서, 최고의 에너지 효율을 낸다.

구체적으로는, EL발광회로의 제어부(1)에서, 구동신호(T_ON_A)를 출력할 경우, 트랜지스터(2)가 턴.온되어, 승압트랜스(6)의 1차코일(61)에 전류가 흘러, 승압트랜스(6)의 2차코일(63) 출력전압은 +Vpp까지 상승한다. 그 다음 트랜지스터(2)에는 구동신호(T_OFF_A)가 주어지고, 트랜지스터(2)는 오프상태가 된다. 이때 승압트랜스(6)의 2차코일(63) 출력전압은 -측으로 하강하다가, -정점을 통과하여 다시 +방향으로 반전하려는 순간, 제어부(1)에서 이를 포착하고 구동신호(T_ON_B)를 출력하여, 트랜지스터(3)을 턴.온시킨다. 트랜지스터(3)가 턴.온될 경우 승압트랜스(6)의 1차코일(62)에 전류가 흘러, 승압트랜스(6)의 2차코일(63) 출력전압은 -Vpp까지 하강한다. 그 다음 트랜지스터(3)에는 구동신호(T_OFF_B)가 주어지고, 트랜지스터(3)는 오프상태가 된다. 이때 승압트랜스(6)의 2차코일(63) 출력전압은 +측으로 상승하다가, +정점을 통과하여 다시 -방향으로 반전하려는 순간, 제어부(1)에서 이를 포착하고 구동신호(T_ON_A)를 출력한다. 이와같은 일련의 동작이 반복되어, 승압트랜스(6)의 2차코일(63)에는 100Vrms에 상당하는 Eo1 교류전압이 발생되고, 이를 EL발광체(7)에 공급하여 EL발광체(7)를 점등시킨다.

전술한 바와같이 트랜지스터가 턴.오프되면, 승압트랜스의 2차코일 출력전압이 상승 또는 하강을 하다가, 일정 시점이 되면, 상승 또는 하강속도가 둔화되면서, 곡선이 완만하게 변한다. 이러한 경우, 그 이유는 승압트랜스의 2차코일 출력전압이 그 부하에 해당하는 EL발광체로 행하는 충전작용이 끝나가기 때문이다. EL발광체는 등가적으로 콘덴서에 해당한다.

도 3의 일실시예에 따른 EL발광회로의 다른 구성을 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, EL발광회로의 다른 구성에 따른 또다른 일 실시예는, 트랜지스터의 에미터전류가 사실상 EL발광회로의 주 소비전류이므로, 제어부에서 에미터전류를 감지한다. 그래서, 이러한 경우, 이를 전원전압에 승산한 값을 통해, EL발광체의 휘도를 필요한 수준으로 유지하는 기능을 갖는다.

구체적으로는, 트랜지스터(2)와 트랜지스터(3)의 콜렉터C와 에미터E 사이에 흐르는 전류는 결국 션트저항(4)을 거쳐 접지로 흐른다. 션트저항(4)에 전류가 흐르면 션트저항(4) 양단간에 전위차가 발생하고, 그 값을 제어부(1)에서 A/D 변환하여, 필요에 따라 승압트랜스의 출력전압을 증가 또는 감소시켜, EL발광체(7)의 휘도를 조정 한다. EL발광체(7)의 휘도를 높이기 위해서는 승압트랜스(6)의 2차코일전압을 높이면 되는데, 승압트랜스(6)의 2차코일전압을 높이기 위해서는 제어부(1)에서, 트랜지스터(2), 트랜지스터(3)의 도통시간 T_ON_A, T_ON_B를 키워준다.

반대로, EL발광체(7)의 휘도를 낮추기 위해서는 승압트랜스(6)의 2차코일전압을 줄이면 되는데, 승압트랜스(6)의 2차코일전압을 줄이기 위해서는 제어부(1)에서, 트랜지스터(2), 트랜지스터(3)의 도통시간 T_ON_A, T_ON_B를 줄여준다.

제어부(1)는 션트저항(4)을 통해 측정한 전압값을, 실시간으로 A/D 변환하여, 소비전류값으로 환산하고, 이를 전원전압에 승산하여, P = EI가 항상 같은 값이 되도록, 구동신호T_ON_A, 구동신호T_ON_B의 폭을 조정한다. 그래서, EL발광체의 휘도를 필요한 수준으로 유지한다.

도 4는 일실시예에 따른 EL발광회로의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로는, 도 4가 EL발광회로의 중요부분 타이밍도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일실시예의 방법은 승압트랜스를 구동시키기 위해 상보대칭형 트랜지스터를 작동시키는데 있어, 그에 출력하는 구동신호 타이밍은 승압트랜스 출력전압구배를 추적하여 극성이 반대로 바뀌려고 하는 시점에 이뤄지도록 한다.

그 일실시예의 방법에 따른 EL발광회로의 휘도가 저하되는 것을 방지하기 위한 중요부분 타이밍도는 상기 "+정점(또는 -정점)을 통과하여 다시 -방향(또는 +방향)으로 반전하려는 순간, 제어부(1)에서 이를 포착하고 구동신호 T_ON_A (또는 T_ON_B)를 출력한다" 라고 한것이다.

이러한 바는 정점을 통과후 다시 방향을 반전하려는 순간에 트랜지스터를 턴.온시키는것이 에너지 효율을 높이는 최상의 방법이기 때문이다. 상기"정점"은 승압트랜스에서 발생한 전기 에너지가 부하인 EL발광체(7)에 모두 전달된 시점이므로, 이때를 놓치지않고 그 다음 구동신호를 출력하여 동작을 이어나가는것이 에너지 효율을 극대화하는 핵심 포인트가 된다.

가령 상기"정점" 이전에 그 다음 구동신호가 출력되어 트랜지스터가 턴.온 된다면, 그때부터, 정점때까지 갈 승압트랜스의 출력에너지가, 트랜지스터가 턴.온하는 순간 열로 사라지게된다. 즉, 에너지 효율이 떨어지게 된다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 제어부 2, 3 : 상보대칭형 트랜지스터
5 : 직류전원 6 : 승압트랜스
7 : EL발광체

Claims (2)

1. 전류를 흘릴 경우 승압하는 승압트랜스;
   상기 승압트랜스를 구동시키기 위해 직렬 연결된 상보대칭형 트랜지스터;
   상기 상보대칭형 트랜지스터를 동작시키는 구동신호를 출력하는 제어부;
   상기 승압트랜스의 교류전압을 입력받아 점등하는 EL발광체; 및
   상기 EL발광체에 전압을 공급하는 직류전원;을 구비하고,
   상기 제어부는 상기 승압트랜스의 출력전압으로 EL발광체를 충전할시에 전압구배의 극성이 반대로 바뀌려고 하는 시점에 구동신호를 출력하고,
   승압트랜스를 구동시키기 위해 상보대칭형 트랜지스터를 작동시키는데 있어, 제어부가 상보대칭형 트랜지스터에 출력하는 구동신호 타이밍은 승압트랜스 출력전압구배를 추적하여 전압구배 극성이 반대로 바뀌려고 하는 시점에 이뤄지도록 하는 EL발광회로의 제어방법.
   
   
   
2. 삭제

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