KR20030037842A - 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 외부전극으로서 주전극과 보조전극을 가진 엘시디용 면발광 형광램프에 하전입자 생성을 위한 초기 점등 전압을 인가하고 하전입자 생성후 입자들이 소멸되기 전에 점등 유지용 전압을 인가하여 면발광 형광램프의 점등을 유지하기 위한 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치에 관한 것이다.
본 발명의 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치는, 엘시디 컨트롤러(60)로부터의 제어신호에 따라서 외부전극 면발광 형광램프(50)를 점등시키기 위한 메인컨트롤러(10), 상기 메인컨트롤러(10)로부터의 제어신호에 의하여 외부전극 면발광 형광램프(50)에 초기하전입자를 생성하기 위하여 보조전극(5)에 전원을 공급하는 프라이밍회로(20)와, 상기 프라이밍회로(20)에 의하여 생성된 하전입자를 이용하여 점등 유지 전압을 인가하도록 주전극(3)에 전원을 공급하는 점등유지회로(30), 및 외부전극 면발광 형광램프(50)에 흐르는 전류를 검출하고 이것을 전압으로 변환하여 상기 메인컨트롤러(10)에 입력하여 점등유지회로(30)에 의한 밝기조정용 인가전압을 조정하기 위한 피드백회로(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘시디용 면발광 형광램프 구동장치{Device for driving the fluorescent lamp with external electrodes of LCD}
본 발명은 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 외부전극으로서 주전극과 보조전극을 가진 엘시디용 면발광 형광램프에 하전입자 생성을 위한 초기 점등 전압을 인가하고 하전입자 생성후 입자들이 소멸되기 전에 점등 유지용 전압을 인가하여 면발광 형광램프의 점등을 유지하기 위한 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치에 관한 것이다.
LCD 셀은 자체적으로 발광하지 못하기 때문에 광원으로서 백라이트를 사용하고 있으며, 종래에는 주로 음극선 형광램프(CCFL)를 사용하고 있다. 이러한 음극선 형광램프의 구동을 위하여 사용되는 구동장치는 DC를 AC로 변환해 주는 인버터부와 CCFL의 밝기를 조절해 주기 위한 DC/DC 컨버터, 즉, 2개의 전력 변환기를 사용하여 음극선 형광램프을 구동하고 휘도를 조절하였다.
그러나 종래 음극선 형광램프와 구동장치는 점점 소형화되는 LCD에 적합하지 않기 때문에 본 출원인에 의하여 면발광 형광램프가 개발되어 제시되어 있다. 상기한 면발광 형광램프는 직하형 방식으로서 넓은 면적에 균일하게 광을 조사할 수 있기 때문에 고휘도, 고휘도균일도를 제공할 수 있는 이점이 있다. 상기 면발광 형광램프는 설펀틴(serpentine) 형상을 가지는 램프본체의 양단부에 한 쌍의 주전극이 형성되어 있으며, 그 주전극을 통하여 전원이 인가되어 면발광 형광램프가 점등되도록 구성되어 있다.
그러나 상기와 같은 면발광 형광램프는 종래 음극선 형광램프에 사용되던 구동장치(인버터와 컨버터)를 사용하고 있으나, 면발광 형광램프는 종래 형광램프보다 그 형상적인 특징에 의하여 전체 길이가 길어지기 때문에 초기점등시에 매우 높은 방전전압이 필요하게 되며, 이에 따라서 면발광 형광램프의 구동을 위하여 구동장치의 부피가 증가하게 되므로 소형, 박형화에 역행되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 주전극과 보조전극을 동시에 구비한 면발광 형광램프가 개발, 출원되어 있다. 도 1은 본 출원인에 의하여 기출원된 면발광 형광램프(1)의 구조를 나타내는 평면도로서, 표면으로부터 소정거리 이내에서 휘도균일도를 최대화시키기 위한 소정의 단면을 가지며 설펀틴형상으로 구성되는 소정 두께의 램프상판과, 평판 구조를 가지며 상기 램프상판과 상하 결합되어 상호연통되는 채널을 이루도록 구성되는 소정두께의 램프하판과, 상기 램프상판의 양측단부의 표면상에 외부전극으로서 각각 주전극(3)과 보조전극(5)을 포함하고 있다.
주전극(3)과 보조전극(5)에는 서로 다른 성질을 가진 전원(7,7a)이 공급되어야 한다. 주전극(3)은 면적이 넓은 형태의 도전체로 구성되며, 보조전극(5)은 가늘고 긴 형태의 도전체로 구성되어 있다. 특히 보조전극(5)은 면발광 형광램프(1)의 표면에 다양한 형태로 설치될 수 있다.
상기 주전극(3)은 면발광 형광램프(1)의 점등을 유지하기 위한 것이며, 보조전극(5)은 고전압을 인가하지 않고 저전압을 이용하여 점등시킬 수 있도록 하기 위하여 소정시간 동안만 작동되어서 하전입자를 면발광 형광램프의 내부에 생성시킨다. 따라서 상기와 같이 주전극(3)과 보조전극(5)을 가지는 면발광 형광램프(1)에 전원을 공급하기 위한 새로운 형태의 면발광 형광램프 구동장치가 요구되고 있는 형편인 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 주전극과 보조전극을 가진 엘시디용 면발광 형광램프에 하전입자 생성을 위한 초기 점등 전압을 인가하고 하전입자 생성후 입자들이 소멸되기 전에 방전 유지용 전압을 인가하여 면발광 형광램프의 점등을 유지하기 위한 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 저전압에서도 안정적으로 작동되며, 초기점등시의 고전압으로 인한 트랜스포머의 지속적인 스트레스와 스위칭소자의 손실을 감소시킬 수 있는 주전극과 보조전극을 구비한 면발광 형광램프를 제어하는 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치를 제공하는데 있다.
도 1은 외부전극을 가진 면발광 형광램프의 구조를 나타내는 평면도,
도 2는 본 발명에 의한 면발광 형광램프 구동장치의 일실시예의 블럭도,
도 3은 본 발명에 의한 면발광 형광램프 구동장치의 다른실시예의 블럭도,
도 4는 도 2의 면발광 형광램프 구동장치의 상세회로도,
도 5는 도 3의 면발광 형광램프 구동장치의 상세회로도,
도 6은 본 발명의 면발광 형광램프 구동장치의 작동상태 흐름도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1 : 면발광형광램프, 3 : 주전극
5 : 보조전극 7,7a: 전원
10: 메인컨트롤러 20: 프라이밍회로
30: 점등유지회로 40: 피드백회로
50: 외부전극 면발광형광램프 60: 엘시디컨트롤러
본 발명의 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치는, 주전극과 보조전극을 구비한 엘시디용 면발광 형광램프에 전원을 공급하기 위한 구동장치에 있어서, 엘시디 컨트롤러로부터의 제어신호에 따라서 외부전극 면발광 형광램프를 점등시키기 위한 메인컨트롤러, 상기 메인컨트롤러로부터의 제어신호에 의하여 외부전극 면발광 형광램프에 초기하전입자를 생성하기 위하여 보조전극에 전원을 공급하는 프라이밍회로와, 상기 프라이밍회로에 의하여 생성된 하전입자를 이용하여 점등 유지 전압을 인가하도록 주전극에 전원을 공급하는 점등유지회로 및 외부전극 면발광 형광램프에 흐르는 전류를 검출하고 이것을 전압으로 변환하여 상기 메인컨트롤러에 입력하여 점등유지회로에 의한 밝기조정용 인가전압을 조정하기 위한 피드백회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구동장치는 면발광 형광램프에 흐르는 전류를 검출하고 이것을 전압으로 변환하여 상기 메인컨트롤러에 입력하여 점등유지회로에 의한 인가전압을 조정하기 위한 피드백회로를 더 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 구동장치의 일실시예의 블럭도로서, 상위제어부인 엘시디 컨트롤러(60)로부터의 제어신호에 따라서 외부전극 면발광 형광램프(50)를 점등시키기 위한 메인컨트롤러(10), 상기 메인컨트롤러(10)로부터의 제어신호에 의하여 외부전극 면발광 형광램프(50)에 초기하전입자를 생성하기 위하여 보조전극(5)에 전원을 공급하는 프라이밍회로(20)와, 상기 프라이밍회로(20)에 의하여 생성된 하전입자를 이용하여 점등 유지 전압을 인가하도록 주전극(3)에 전원을 공급하는 점등유지회로(30)를 포함하고 있다.
상기에서 외부전극 면발광 형광램프(50)는 도 1에 도시된 면발광 형광램프(1)과 본질적으로 동일한 것이며, 설명의 편의를 위하여 하기에서는 도면부호 50으로 통일하여 서술한다. 또한 외부전극은 주전극(3)과 보조전극(5)을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 도 1에 도시된 것과 같이 연결되어 있다.
상기와 같은 구성을 가진 구동장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
상위제어부인 LCD 컨트롤러(60)에서 구동장치의 작동을 개시하기 위한 구동 신호가 입력되면, 메인컨트롤러(10)에서 프라이밍(priming) 회로(20)로 구동 신호를 출력한 후 프라이밍회로(20)를 오프(Off)시킨다. 이 때 외부전극 면발광 형광램프(50)의 내부에 생성된 하전입자가 소멸되기 전에 메인컨트롤러(10)에서 점등유지회로(30)에 구동 신호를 인가하여 생성된 하전입자를 이용하여 외부전극 면발광형광램프(50)를 구동하게 된다. 이러한 점등상태는 엘시디 컨트롤러(60)로부터 메인컨트롤러(10)에 오프제어신호가 입력될 때 까지 지속된다.
도 4는 상기와 같은 본 발명의 구동장치의 상세회로도로서, 상기 메인컨트롤러(10)는 LCD 컨트롤러(60)로부터 입력되는 제어신호(contorl signal)에 의하여 미리 설정된 소정시간동안 보조전극(5)에 전원을 인가하여 초기점등을 수행하고 그 후에 주전극(3)에 점등전원을 인가하는 타이밍컨트롤러를 포함하고 있으며, 또한 프라이밍회로(20)와 점등유지회로(30)에 각각 구동신호를 인가하기 위하여 직렬연결되는 한 쌍의 저항(R11,R12)를 포함하고 있다.
따라서 LCD 컨트롤러(60)로부터 점등신호가 입력되면 메인컨트롤러(10)에서 타이밍을 조절하여 프라이밍회로(20)로부터 보조전극(5)을 통하여 인가된 전원에 의하여 외부전극 면발광 형광램프(50)에 하전입자를 생성시키고, 생성된 하전입자가 소멸되기 전에 점등유지회로(30)로부터 주전극(3)을 통하여 전원을 인가하여 저전압으로 외부전극 면발광 형광램프(50)를 동작시키는 것이다. 상기 프라이밍회로(20)를 구동하기 위한 소정시간은 면발광 형광램프(50)에 충분한 하전 입자를 생성하기 위한 형광체의 발광유지시간에 의해 결정된다.
또한 상기 프라이밍회로(20)는 자려식구동을 위한 트랜스포머(T1)와, 공진커패시터(C22)와, 한 쌍의 스위칭트랜지스터(Q1,Q2)와, 상기 메인컨트롤러(10)의 신호를 전달받아서 상기 스위칭트랜지스터(Q1,Q2)를 구동하기 위한 트랜지스터(Q3)와, 게이트에 입력되는 전압, 전류를 제어하기 위한 저항(R21,R22), 및 입력되는 전류의 안정화를 위한 라인필터(L21,C21)로 구성되어서 외부전극 면발광 형광램프(50)의 보조전극(5)에 전압을 인가한다.
또한 상기 점등유지회로(30)는, 상기 프라이밍회로(20)에 의하여 외부전극 면발광형광램프(50)의 내부에 형성된 하전입자들이 소멸되기 전에 메인컨트롤러(10)로부터의 신호를 받아서 주전극(3)을 통하여 고전압을 인가하는 것으로서, 자려식 구동을 위한 트랜스포머(T2)와, 공진커패시터(C32)와, 한 쌍의 스위칭 트랜지스터(Q3,Q4)와, 메인컨트롤러(10)로부터 제어신호를 받아서 상기 한 쌍의 스위칭 트랜지스터(Q3,Q4)를 구동하기 위한 한 쌍의 트랜지스터(Q5,Q6))와, 게이트에 입력되는 전압, 전류를 제어하기 위한 저항(R31,R32)와, 그리고 입력되는 전류의 안정화를 위한 라인필터(L31,C31)로 구성되어서, 외부전극 면발광 형광램프(50)의 주전극(3)에 전압을 인가한다.
또한 도 3은 피드백회로(40)를 더 포함하는 본 발명의 구동장치의 다른 실시예의 블럭도로서, 엘시디 컨트롤러(60)로부터의 제어신호에 따라서 외부전극 면발광형광램프(50)를 점등시키고 사용자가 설정한 밝기로 외부전극 면발광 형광램프(50)의 밝기를 조절하기 위하여 제어신호를 출력하는 메인컨트롤러(10), 상기 메인컨트롤러(10)로부터의 제어신호에 의하여 외부전극 면발광형광램프(50)에 초기하전입자를 생성하기 위하여 보조전극(5)에 전원을 공급하는 프라이밍회로(20)와, 상기 프라이밍회로(20)에 의하여 생성된 하전입자를 이용하여 점등 유지 전압을 인가하도록 주전극(3)에 전원을 공급하는 점등유지회로(30)와, 외부전극 면발광형광램프(50)에 흐르는 전류를 검출하고 이것을 전압으로 변환하여 상기 메인컨트롤러(10)에 입력하여 점등유지회로(30)에 의한 램프의 밝기를 조정하기 위한 피드백회로(40)를 포함하고 있다. 이것은 도 2와 비교하면 피드백회로(40)가 더 포함되어 있으며, 피드백회로(40)의 궤환작용에 의하여 메인컨트롤러(10)에서 외부전극 면발광 형광램프(50)의 밝기를 조절하는 기능을 더 포함된다.
다시말하면, 점등유지회로(3)에 의하여 전원이 공급되면 외부전극 면발광형광램프(50)에 흐르는 전류는 피드백회로(40)에 의해 감지되어 전압값으로 변환되어 메인컨트롤러(10)에 입력되고 이 입력된 전압에 의해 메인컨트롤러(10)는 점등유지회로(30)에 PWM 신호를 인가하여 외부전극 면발광 백라이트(50)의 밝기를 조정하게 되는 것이다. 밝기 조절 설정값은 사용자에 의해 엘시디 컨트롤러(60)에 입력되었다가 LCD 컨트롤러(60)의 구동신호와 함께 외부전극 면발광 구동장치의 메인컨트롤러(10)로 입력된다.
도 5는 도 3의 상세회로도로서, 도 4의 회로와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다. 상기 피드백회로(40)는, 외부전극 면발광 형광램프(50)에 흐르는 전류를 검출하기 위하여 한 쌍의 다이오드(D41,D42)로 구성된 정류기와, 흐르는 전류를 전압으로 변환하기 위한 저항(R41)과, 상기 저항(R41)으로부터 입력되는 전압신호를 상기 메인컨트롤러(10)로 안정적으로 전달하기 위한 것으로 커패시터(C41)와 저항(R42)으로 구성되는 라인필터를 포함한다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치의 작동상태를 도 6의 흐름도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 사용자가 엘시디가 장착되어 있는 장치를 작동하기 위하여 전원등을 온시키면, 엘시디 콘트롤러(60)에서 엘시디용 구동장치에 구동신호를 입력시킨다(S1). 엘시디 콘트롤러(60)로부터의 구동신호는 구동장치의 메인컨트롤러(10)에 입력된다. 메인컨트롤러(10)에서는 구동신호가 입력되면 먼저 프라이밍회로(20)에 구동신호를 출력한다(S2). 프라이밍회로(20)는 RC시정수에 의하여 설정된 시간동안 작동된다. 프라이밍회로(20)의 작동이 종료(S3)된 후에 메인컨트롤러(10)에서는 외부전극 면발광 형광램프(50)의 점등을 위하여 점등유지회로(30)에 구동신호를 출력한다(S4). 다시말하면, 먼저 외부전극 면발광 형광램프(50)의 보조전극(5)에 전원을 인가하여 외부전극 면발광 형광램프(50)에 하전입자를 형성한 후에, 하전입자가 소멸되기 전에 점등유지회로(30)를 이용하여 주전극(3)을 통하여 전원을 공급하는 것이다. 피드백회로(40)가 더 포함되지 않으면 이러한 동작이 계속 수행된다.
상기와 같이 점등유지회로(30)에 의하여 전원이 공급되면 외부전극 면발광 형광램프(50)는 점등상태를 유지하여 엘시디화면에 광원을 공급하는 것이다. 이러한 점등유지동작은 엘시디 컨트롤러(60)로부터 오프제어신호가 입력될 때 까지 계속된다.
또한 도 3에서와 같이 피드백회로(40)가 더 구비되면, 메인컨트롤러(10)에서는 피드백회로(40)로부터 입력되는 전압값을 이용하여 사용자설정값과 피드백되어 오는 측정값을 비교한 후에 PWM방식으로 점등유지회로(30)에 전압신호를 출력하여 밝기를 제어한다(S5). 이러한 밝기 조정은 엘시디 컨트롤러(60)로부터 오프제어신호가 입력될 때 까지 계속된다.
이와 같은 본 발명에 의하면 주전극과 보조전극을 가진 엘시디용 면발광 형광램프에 하전입자 생성을 위한 초기 점등 전압을 인가하고 하전입자 생성후 입자들이 소멸되기 전에 방전 유지용 전압을 인가하여 면발광 형광램프의 점등을 유지할 수 있으며, 또한 저전압에서도 안정적으로 작동되며, 초기점등시의 고전압으로 인한 트랜스포머의 지속적인 스트레스와 스위칭소자의 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (7)

  1. 주전극과 보조전극을 구비한 엘시디용 면발광 형광램프에 전원을 공급하기 위한 구동장치에 있어서,
    엘시디 컨트롤러(60)로부터의 제어신호에 따라서 외부전극 면발광 형광램프(50)를 점등시키기 위한 메인컨트롤러(10);
    상기 메인컨트롤러(10)로부터의 제어신호에 의하여 외부전극 면발광 형광램프(50)에 초기하전입자를 생성하기 위하여 소정시간동안 보조전극(5)에 전원을 공급하는 프라이밍회로(20); 및
    상기 프라이밍회로(20)에 의하여 생성된 하전입자를 이용하여 점등 유지 전압을 인가하도록 주전극(3)에 전원을 공급하는 점등유지회로(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치.
  2. 주전극과 보조전극을 구비한 엘시디용 면발광 형광램프에 전원을 공급하기 위한 구동장치에 있어서,
    엘시디 컨트롤러(60)로부터의 제어신호에 따라서 외부전극 면발광형광램프(50)를 점등시키고 사용자가 설정한 밝기로 외부전극 면발광 형광램프(50)의 밝기를 조절하기 위하여 제어신호를 출력하는 메인컨트롤러(10);
    상기 메인컨트롤러(10)로부터의 제어신호에 의하여 외부전극 면발광형광램프(50)에 초기하전입자를 생성하기 위하여 소정시간동안 보조전극(5)에 전원을 공급하는 프라이밍회로(20);
    상기 프라이밍회로(20)에 의하여 생성된 하전입자를 이용하여 점등 유지 전압을 인가하도록 주전극(3)에 전원을 공급하는 점등유지회로(30); 및
    외부전극 면발광 형광램프(50)에 흐르는 전류를 검출하고 이것을 전압으로 변환하여 상기 메인컨트롤러(10)에 입력하여 점등유지회로(30)에 의한 램프의 밝기를 조정하기 위한 피드백회로(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치.
  3. 제1항 또는 제2항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인컨트롤러(10)는 LCD 컨트롤러(60)로부터 입력되는 제어신호에 의하여 미리 설정된 소정시간동안 보조전극(5)에 전원을 인가하여 초기점등을 수행하고 그 후에 주전극(3)에 점등전원을 인가하는 타이밍컨트롤러를 포함하고 있으며, 또한 프라이밍회로(20)와 점등유지회로(30)에 각각 구동신호를 인가하기 위하여 직렬연결되는 한 쌍의 저항(R11,R12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치.
  4. 제1항 또는 제2항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 프라이밍회로(20)를 구동하기 위한 소정시간은 상기 면발광 형광램프에 충분한 하전 입자를 생성하기 위한 형광체의 발광 유지 시간에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치.
  5. 제1항 또는 제2항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 점등유지회로(30)는, 상기 프라이밍회로(20)에 의하여 외부전극 면발광형광램프(50)의 내부에 형성된 하전입자들이 소멸되기 전에 메인컨트롤러(10)로부터의 신호를 받아서 주전극(3)을 통하여 고전압을 인가하는 것으로서, 자려식 구동을 위한 트랜스포머(T2)와, 공진커패시터(C32)와, 한 쌍의 스위칭 트랜지스터(Q3,Q4)와, 메인컨트롤러(10)로부터 제어신호를 받아서 상기 한 쌍의 스위칭 트랜지스터(Q3,Q4)를 구동하기 위한 한 쌍의 트랜지스터(Q5,Q6))와, 게이트에 입력되는 전압, 전류를 제어하기 위한 저항(R31,R32)와, 그리고 입력되는 전류의 안정화를 위한 라인필터(L31,C31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 피드백회로(40)는, 외부전극 면발광 형광램프(50)에 흐르는 전류를 검출하기 위하여 한 쌍의 다이오드(D41,D42)로 구성된 정류기와, 흐르는 전류를 전압으로 변환하기 위한 저항(R41)과, 상기 저항(R41)으로부터 입력되는 전압신호를 상기 메인컨트롤러(10)로 안정적으로 전달하기 위한 것으로 커패시터(C41)와 저항(R42)으로 구성되는 라인필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 메인컨트롤러(10)에서 출력되는 램프밝기를 조절하기 위한 제어신호가 PWM신호인 것을 특징으로 하는 엘시디용 면발광 형광램프 구동장치.
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