KR200297681Y1 - 냉음극선관 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 액정 디스플레이의 광원으로 사용되는 냉음극선관을 구동하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 100V~240V AC 범위의 교류상용전원에서 냉음극선관을 구동시키는 냉음극선관 구동장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 냉음극선관 구동장치는 입력 교류상용전원을 브리지 회로를 거쳐 평활화하는 구동 전원 정류부와, 상기 구동 전원 정류부의 출력 전력의 전압을 변환하는 트랜스퍼머와, 상기 트랜스퍼머의 출력을 평활화하여 직류로 변환하는 변환부와, 상기 변환부를 거쳐 출력되는 전압과 냉음극선관 구동을 위한 기준 전압과의 차이에 따라 상기 트랜스퍼머를 통해 출력되는 전류량을 검출하는 전류 검출부와, 상기 구동 전원 정류부의 출력을 스위칭하여 초핑된 교류 전압을 가지는 전력으로 출력하되, 상기 전류 검출부로부터 입력된 전류량에 따라 초핑되는 교류 전압의 펄스폭 변조 신호의 듀티비를 제어하는 스위칭부와, 상기 변환부의 출력을 스위칭하여 냉음극선관 구동에 필요한 주파수 및 진폭을 가지는 교류 전력을 출력하는 푸시-풀 출력단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉음극선관 구동장치{Apparatus for driving Cool Cathode Fluorescence Lamp}

본 고안은 액정 디스플레이의 광원으로 사용되는 냉음극선관을 구동하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 100V~240V AC 범위의 교류상용전원에서냉음극선관을 구동시키는 냉음극선관 구동장치에 관한 것이다.

현재 사용되는 라이트 패널은 기존에 TFT LCD 모니터용으로 이용되던 백 라이트 유닛을 이용하여 기존에 사용되던 광고용 패널보다 고선명·고휘도의 이미지를 구현할 수 있다. 이러한 라이트 패널의 원리는 아크릴 면에 부착된 광원(냉음극선관, CCFL:Cool Cathode Fluorescence Lamp 이하 "CCFL"이라 한다)이 아크릴에 인쇄된 패턴에 의해서 아크릴 표면 위로 빛을 균일하게 조사함으로써, 전면에서 밝게 보이도록 한다. 즉 CCFL로부터 가까운 거리에 있는 패턴은 작고 드물며, 멀리 있는 패턴은 크고 촘촘하게 구성되어 빛을 균일하게 조사되도록 한다.

일반적으로 라이트 패널에 사용되는 CCFL의 수명은 종래 사용되는 일반 형광등의 수명이 5,000시간 이내인데 비하여 40,000 ~ 50,000시간 정도이며, 광범위한 사용을 돕기 위해 일반 상용전원을 사용한다.

그러나 상기와 같은 라이트 패널에 사용되는 CCFL의 구동전원은 상용전원에 대한 각각 고정된 전원, 예를 들면 110V 전원이나 220V 전원을 사용함으로써, 교류상용전원을 변경하여 사용하고자 하는 경우에는 CCFL의 구동장치의 교체 없이 기존에 사용한 라이트 패널을 사용할 수 없는 단점이 있었다. 또한 CCFL을 광원으로 사용하는 라이트 패널은 전체적으로 고전압이 인가되기 때문에 누설 전류 및 아크 현상이 발생하며 그에 따른 감전 사고 및 인화 가능성이 커서 화재 위험의 부담이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 본 고안은 교류상용전원의 입력 전원에 관계없이 안정적으로 냉음극선관에 구동 전력을 공급하는 냉음극선관 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 또 다른 목적은 과전류나 누설전류에 의한 화재 위험을 방지하고 냉음극선관으로부터 조사되는 광의 조도에 대한 안전성을 향상시킬 수 있는 냉음극선관 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 냉음극선관 구동장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도.

도 2는 도 1에 도시된 냉음극선관 구동장치의 상세 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

110 : 구동 전원 정류부 111 : 필터부

112 : 정류부 113 : 평활부

120 : 트랜스퍼머 130 : 변환부

140 : 전류 검출부 150 : 스위칭부

160 : 푸시-풀 출력단 170 : 과전류 방지부

U2 : 브리지 U3 : 탑 스위치 ISO : 아이솔레이터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 양상에 따른 냉음극선관 구동장치는 입력 교류상용전원을 브리지 회로를 거쳐 평활화하는 구동 전원 정류부와, 상기 구동 전원 정류부의 출력 전력의 전압을 변환하는 트랜스퍼머와, 상기 트랜스퍼머의 출력을 평활화하여 직류로 변환하는 변환부와, 상기 변환부를 거쳐 출력되는 전압과 냉음극선관 구동을 위한 기준 전압과의 차이에 따라 상기 트랜스퍼머를 통해 출력되는 전류량을 검출하는 전류 검출부와, 상기 구동 전원 정류부의 출력을 스위칭하여 초핑된 교류 전압을 가지는 전력으로 출력하되, 상기 전류 검출부로부터 입력된 전류량에 따라 초핑되는 교류 전압의 펄스폭 변조 신호의 듀티비를 제어하는 스위칭부와, 상기 변환부의 출력을 스위칭하여 냉음극선관 구동에 필요한 주파수 및 진폭을 가지는 교류 전력을 출력하는 푸시-풀 출력단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 이와 같은 양상에 따라 본 고안에 따른 냉음극선관 구동장치는 우선 트랜스퍼머를 통해 변환되어 냉음극선관으로 공급되는 출력 전압과 냉음극선관 구동 기준 전압과의 전위차를 이용하여 트랜스퍼머에서 출력되는 전류량을 검출한다. 이렇게 검출된 전류량을 이용하여 트랜스퍼머로 공급되는 초핑된 교류 전압의 펄스폭 변조(PWM) 신호의 듀티비에 따라 트랜스퍼머를 통해 출력되는 출력 전압을 제어함으로써, 외부로부터 인가되는 입력 교류상용전원의 전압크기(100~240V)에 관계없이 냉음극선관 구동에 필요한 구동 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 장점이 있다.

본 고안의 부가적인 양상에 따라 본 고안에 따른 냉음극선관 구동장치는 교류상용전원의 인가 시 상기 구동 전원 정류부로의 과전류 및 누설전류을 방지하는 과전류 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 이와 같은 양상에 따라 본 고안에 따른 냉음극선관 구동장치는 교류상용전원으로부터 인가되는 과전류에 따른 화재 위험이나 누설전류를 방지할 수있는 장점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 고안을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 냉음극선관 구동장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 냉음극선관 구동장치의 상세 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 냉음극선관 구동장치는 필터부(111)와 정류부(112) 및 평활부(113)를 포함하는 구동 전원 정류부(100)와 트랜스퍼머(120), 변환부(130), 그리고 전류 검출부(140)와 스위칭부(150) 및 푸시-풀 출력단(160)을 포함한다. 그리고 본 고안의 부가적인 양상에 따라 과전류 방지부(170)를 더 포함한다.

상기 구동 전원 정류부(100)는 외부로부터 인가되는 입력 교류상용전원을 브리지 회로(U2)를 거쳐 평활화하여 출력하는 것으로, 필터부(111)와 정류부(112) 및 평활부(113)를 포함한다. 상기 필터부(111)는 입력 교류상용전원의 노이즈를 제거하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 퓨즈의 일단에 연결된 인덕터(L3)로 구성된다. 그리고 상기 정류부(112)는 상기 필터부(111)를 통과한 교류 성분을 정류하여 출력하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 브리지 회로(U2)로 구성된다. 이와 같이 상기 정류부(112)를 통해 출력된 전압은 도2에 도시된 바와 같이 병렬로 연결된 커패시터(C8,C9)들로 구성된 평활부(113)를 통해 평활화된다.

상기 트랜스퍼머(120)는 상기 구동 전원 정류부(100)로부터 입력된 전압을 변환하여 출력한다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 상기 트랜스퍼머(120)는 상기 평활부(113)를 거쳐 입력된 전압을 소정의 전압으로 감압하는 것으로, 본 고안의 실시예에 있어서는 후술하는 스위칭부(150)의 제어에 따라 출력 전압이 변하게 된다.

한편 상기 변환부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 제너다이오드(D1)와 병렬로 연결된 커패시터(C2,C3)들로 구성되며, 상기 트랜스퍼머(120)를 통해 출력된 교류 전압을 평활화하여 직류로 변환하여 출력한다. 이렇게 출력된 전압은 인덕터(L1)를 거치면서 냉음극선관 구동에 필요한 구동 전압을 출력하게 된다. 또한 상기 변환부(130)를 거쳐 출력되는 전압은 상기 트랜스퍼머(120)를 통해 출력되는 전류량을 검출하는데 이용된다.

상기 전류 검출부(140)는 앞에서 상술한 바와 같이 상기 변환부(130)를 통해 출력되는 출력 전압과 냉음극선관 구동을 위한 기준 전압과의 차이에 따라 상기 트랜스퍼머(120)에서 출력되는 전류량을 검출한다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전류 검출부(140)는 저항(R3,R6)과 아이솔레이터(ISO) 및 제너다이오드(D4)로 구성된다. 이와 같이 구성된 상기 전류 검출부(140)에 있어서 상기 제너다이오드(D4)는 일정 전압에 동작하는 것으로, 본 고안에 있어서 상기 제너다이오드(D4)의 정격 전압이 상기 트랜스퍼머(120)를 통해 출력되는 전압에 대한 냉음극선관 구동에 필요한 기준 전압 역할을 한다.

즉 도 2를 참조하여 상기 전류 검출부의 구동 관계를 설명하면, 상기 변환부(130) 출력단의 전압이 상기 제너다이오드(D4)의 정격 전압보다 작은 경우에는 아이솔레이터(ISO)가 동작을 하지 않으며, 이 때 상기 아이솔레이터(ISO)를 통해 출력되는 전류량은 상기 트랜스퍼머(120)를 통해 입력되는 전류에 비하여 소량의 전류가 출력된다. 그러나 상기 변환부(130) 출력단의 전압이 상기 제너다이오드(D4)의 정격 전압보다 큰 경우에는 상기 아이솔레이터(ISO)를 통해 이에 해당하는 전류량을 출력하게 된다.

그리고 상기 스위칭부(150)는 상기 구동 전원 정류부(100)의 출력을 스위칭하여 초핑된 교류 전압을 가지는 전력으로 출력하되, 상기 전류 검출부(140)로부터 입력된 전류량에 따라 초핑되는 교류 전압의 펄스폭 변조(이하 "PWM"이라 한다) 신호의 듀티비를 제어한다.

본 고안에 있어서 상기 스위칭부는 POWER INTEGRATION, INC.사에서 제조된 TOP Switch를 채택하였다. 이와 같은 탑 스위치는 PWM 컨트롤과 고전압전력 MOS FET 및 단일 CMOS 칩에 대한 통제 회로를 통합한 것으로, 시스템 비용을 절감하고설계의 우연성 및 에너지 효율성을 증진시킨다. 이러한 탑 스위치는 패키지 형태에 따라 드레인, 소스 및 컨트롤 터미널 핀과 1내지 3개의 부가 핀을 가지는 것으로, 라인 검색, 예를 들면 라인 오버 볼트(line over-voltage)나 라인 언더 볼트(line under-voltage)검색이나 피드포워드(feedforword), EMI를 위한 지터링 등의 기능을 가진다.

따라서 본 고안에 있어서 상기 스위칭부(150)는 탑 스위치(U3)와 커패시터(C12) 및 저항(R10)으로 구성되고, 이와 같이 구성된 상기 스위칭부(150)는 상기 구동 전원 정류부(100)로부터 인가되는 전압을 상기 커패시터(C12)에 충전하게 된다. 그리고 상기 커패시터(C12)에 충전된 전압을 이용하여 탑 스위치(U3) 내의 컨트롤 회로를 구동하고 이에 따라 PWM신호를 출력하게 된다.

이 때 상기 스위칭부(150)는 상기 전류 검출부(140)로부터 입력되는 전류량에 따라 상기 트랜스퍼머(120)로 출력되는 PWM신호의 듀티비를 제어하게 된다. 예를 들어 상기 전류 검출부(140)로부터 인가되는 전류량이 작은 경우 PWM신호의 듀티비를 증가시키고, 반대로 전류량이 큰 경우에는 상기 PWM신호의 듀티비를 감소시킨다. 따라서 상기 스위칭부(150)는 트랜스퍼머(120)를 통해 출력되는 출력전압을 냉음극선관 구동에 필요한 정격 전압으로 출력되도록 제어한다.

한편 상기 푸시-풀 출력단(160)은 상기 변환부(130)의 출력을 스위칭하여 냉음극선관 구동에 필요한 주파수 및 진폭을 가지는 교류 전력을 출력한다. 이와 같은 푸시-풀 출력단(160)은 본 건 출원일 이전에 이미 공지된 사항으로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서 본 고안에 따른 냉음극선관 구동장치는 스위칭부를 통해 출력된 PWM 신호에 따라 트랜스퍼머는 초핑된 교류 전압을 출력하게 되고, 출력된 초핑 교류 전압은 변환부를 거쳐 직류로 변환된다. 그리고 변환부를 통해 출력된 전압은 전류 검출부로 피드백되고, 전류 검출부를 통해 검출된 전류는 스위칭부로 인가되어 트랜스퍼머를 통해 냉음극선관 구동 전력의 전압이 출력되도록 제어함으로써, 종래와는 달리 프리 볼트(free-voltage)의 입력 교류상용전원에 대해서도 냉음극선관의 구동 전력을 안정적으로 공급할 수 있게 된다.

그리고 본 고안의 부가적인 양상에 따르면, 상기 냉음극선관 구동장치는 과전류 방지부(170)를 더 포함하고 있다. 상기 과전류 방지부(170)는 외부로부터 교류상용전원의 인가 시 상기 구동 전원 정류부(100)로의 과전류 및 누설 전류를 방지하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 저항(R9)과 직렬로 연결된 커패시터(C10,C11)들로 구성된다. 특히 본 고안에 있어서 커패시터(C10)와 커패시터(C11)를 연결한 노드를 그라운드에 연결함으로써, 누설 전류를 방지하여 이로 인한 감전 사고를 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 냉음극선관 구동장치는 교류상용전원의 크기에 관계없이 냉음극선관에 일정 전력을 공급함으로써, 교류상용전원이 100V~240V AC 범위에서 변하더라도 균일하고 고휘도의 빛을 조사할 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 고안에 따른 냉음극선관 구동장치는 과전류 및 누설 전류를 방지함으로써, 화재나 감전 사고와 같은 안전사고의 피해를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 실용신안등록청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (3)

1. 입력 교류상용전원을 브리지 회로를 거쳐 평활화하는 구동 전원 정류부와;

   상기 구동 전원 정류부의 출력 전력의 전압을 변환하는 트랜스퍼머와;

   상기 트랜스퍼머의 출력을 평활화하여 직류로 변환하는 변환부와;

   상기 변환부를 거쳐 출력되는 전압과 냉음극선관 구동을 위한 기준 전압과의 차이에 따라 상기 트랜스퍼머를 통해 출력되는 전류량을 검출하는 전류 검출부와;

   상기 구동 전원 정류부의 출력을 스위칭하여 초핑된 교류 전압을 가지는 전력으로 출력하되, 상기 전류 검출부로부터 입력된 전류량에 따라 초핑되는 교류 전압의 펄스폭 변조(PWM) 신호의 듀티비를 제어하는 스위칭부와;

   상기 변환부의 출력을 스위칭하여 냉음극선관 구동에 필요한 주파수 및 진폭을 가지는 교류 전력을 출력하는 푸시-풀 출력단;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극선관 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 전원 정류부는 :

   입력 교류상용전원의 노이즈를 필터링하는 필터부와,

   상기 필터부를 통과한 교류 성분을 정류하여 출력하는 브리지 회로를 포함하는 정류부와,

   상기 정류부를 통해 정류된 교류 성분을 평활화하는 평활부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극선관 구동장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉음극선관 구동장치가 :

   교류상용전원의 인가 시 상기 구동 전원 정류부로의 과전류 및 누설전류을 방지하는 과전류 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극선관 구동장치.