KR200332868Y1

KR200332868Y1 - 이엘 발광소자용 전원장치

Info

Publication number: KR200332868Y1
Application number: KR20-2003-0026250U
Authority: KR
Inventors: 박용규
Original assignee: 주식회사 신우테크
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2003-11-10

Abstract

본 고안은 저주파 트랜스포머(Transformer)를 사용하지 않고 인버터 회로를 구성함으로써 발생 소음 및 열손실 등을 효율적으로 제거할 뿐만 아니라 장치의 소형, 경량화가 용이한 EL 발광소자용 전원장치에 관한 것이다.

본 고안의 EL 발광소자용 전원장치는, 별도의 저주파 변압기 없이 가청주파수 이상의 고주파 발진회로에 의해 스위칭 소자를 온/오프 제어하여 승압코일에 고전압의 역기전력을 유기시키고 이를 정류하여 EL 소자의 구동전압으로 승압시키는 직류 승압부와, 승압된 직류 전력을 EL 소자의 구동 주파수를 갖는 교류 전력으로 변조하는 주파수 변조부와, 상기 변조된 교류 전력으로 EL 소자를 동작시키는 EL 구동부로 이루어진다.

Description

이엘 발광소자용 전원장치{Power supply device for Electro Luminescence emitting element}

본 고안은 EL 발광소자용 전원장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 저주파 트랜스포머(Transformer)를 사용하지 않고 인버터 회로를 구성함으로써 발생 소음 및 열손실 등을 효율적으로 제거할 뿐만 아니라 장치의 소형, 경량화가 용이한 EL 발광소자용 전원장치에 관한 것이다.

발광용 형광체가 도포된 투명한 유기필름 또는 선형구조물에 교류전압이 인가될 경우, 그 발생 전계(電界)로 인해 형광체에는 충전과 방전이 빠르게 이뤄진다. 이 충,방전 순환과정에서 전자의 움직임이 빛으로 보이게 되는 현상을 EL(electro luminescence)이라고 한다.

이러한 EL 현상을 이용한 발광소자로는 현재 EL 쉬트(sheet), EL 와이어(wire), EL 스트립(strip) 등이 개발되어 있으며, 얇고 가벼울 뿐만 아니라 단파장의 부드러운 빛을 방출하고 다양한 색상을 용이하게 표현할 수 있기 때문에, 휴대용 단말기, 액자, 인테리어 등의 소품에 장식용으로 사용되거나 광고 간판, 사인(sign), 차량 장식 등 다양하게 응용되고 있다.

이러한 EL 발광소자들은 보통 AC 100V ~ 240V의 전압과 400Hz ~ 4kHz의 주파수로 동작되는데, 전원 공급장치(보통, EL용 인버터라 함)가 입력 전압 및 주파수를 가변시킴으로써 그 빛의 밝기 및 점멸 속도 등을 제어하고 다양한 칼라를 연출하게 된다.

도 1은 종래 일반적인 EL 발광소자용 전원 공급장치에 대한 개략적인 블록 구성도로서, 주파수 변조부(10)는 입력전압(보통, DC 3V~24V)을 EL 발광소자에 필요한 AC 파형과 주파수(400Hz~4kHz)를 갖는 신호로 변환 출력시키고, 승압 및 구동부(12)는 상기 변조된 AC 전력을 저주파 변압기(Transformer)를 사용하여 EL소자(14)의 구동 전압(보통, 100V~240V)으로 승압시키게 된다.

이와 같은 종래 EL용 인버터는 그 구조가 간단하고 구현이 용이하다는 장점이 있지만, 승압을 위해 저주파 변압기를 사용하는 관계로 이에 따른 많은 문제점들을 갖고 있다.

즉, 저주파 영역에서 동작하므로 효율 등을 고려할 경우 승압용 변압기의 부피는 상대적으로 커지게 되고 결과적으로 전원장치의 소형 및 경량화에 한계가 있다. 또한, 가청 주파수대에서 발진 및 승압 동작이 이루어지므로 변압기에서 상당한 소음이 발생하게 된다.

또한, 변압기에서 열손실 및 장치의 과열 현상이 발생되어 장치의 전력효율을 감소시키는 문제점이 있다.

이외에도 부하량에 따른 출력 조절을 위해서는 복잡한 부가회로를 추가해야 하고, 기타 각종 안전 장치를 구현함에 있어서도 많은 어려움을 갖고 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 저주파 변압기를 사용하지 않고 승압 및 주파수 변조 회로를 구성함으로써, 장치의 소형, 경량화를 도모할 수 있고 소음 및 열손실 등을 효과적으로 제거할 수 있으며, 또한 부하량에 따른 출력 조절, 과전류 보호 등의 다양한 부가기능을 보다 용이하게 구현할 수 있도록 하는 EL 발광소자용 전원장치를 제공하는데 있다.

상기 본 고안의 목적을 달성하기 위한 이엘 발광소자용 전원장치는, 직류 입력 전원을 EL 소자의 구동 전압의 크기로 승압하는 직류 승압부와, 상기 승압된 직류 전력을 EL 소자의 구동에 필요한 소정 주파수의 교류 전력으로 변조하는 주파수변조부와, 상기 변조된 교류 전력으로 EL 소자를 동작시키는 EL 구동부로 이루어지며,

상기 직류 승압부는, 스위칭 소자의 온/오프에 의해 입력전원이 도통되거나 차단됨에 따라 고전압의 역기전력이 유기되는 승압코일과, 상기 유기된 역기전력을 DC 전력으로 정류하여 출력시키는 정류부와, 상기 정류된 DC 출력을 측정하여 승압용 발진부로 궤환시키는 궤환 센서부와, 20kHz 내지 60kHz의 고주파 신호를 발진하여 상기 스위칭 소자를 온/오프시키며, 상기 궤환 신호에 따라 그 발진주파수를 증,감 조정하여 출력 DC 전력이 일정하게 유지되도록 하는 승압용 발진부로 구성된다.

도 1은 종래의 EL 발광소자용 전원장치의 개략적인 블록 구성도.

도 2는 본 고안에 따른 EL 발광소자용 전원장치에 대한 블록 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 직류 승압부에 대한 회로도.

도 4는 본 고안에 따른 직류-교류 변환 및 주파수 변조 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 직류 승압부 21: 승압용 발진부

22: 승압코일 23: 정류부

24: 궤환 센서부 30: 주파수 변조 및 구동부

35: EL용 발진부

이하, 본 고안에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안에 따른 EL 발광소자용 전원장치에 대한 블록 구성도 이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 EL 전원장치는 직류 입력전원(Dc 3V~24V)을 EL 소자의 발광에 필요한 직류 전원(보통, DC 240V)으로 승압하는 직류 승압부(20)와, 상기 승압된 직류 전원을 인버팅(inverting) 변환하여 EL 소자(40)의 발광에 필요한 주파수(400Hz~4kHz)를 발생시키는 주파수 변조 및 구동부(30)로 구성된다.

본 고안은 EL 소자의 발광 조건에 맞는 전압으로 먼저 승압한 후, EL 소자의 발광에 필요한 주파수로 변조하는 것에 일 특징이 있다. 즉, 본 고안의 직류 승압부(20)는 저주파 변압기를 사용하지 않기 때문에 그 전단에서 직류 입력전원을 교류 전력으로 변환할 필요가 없게 된다.

이와 같이 본 고안은 별도의 저주파 변압기 없이 승압을 실행하고 승압과 주파수 변조의 실행 순서를 바꿈으로써, 기존 EL 인버터에 비해 전력 효율과 많은 장점을 갖게 된다.

도 3은 본 고안에 따른 직류 승압부(20)에 대한 일 실시 회로도로서, 별도의 변압기 없이 직류 입력전원을 소정의 EL 구동 전압으로 변환시키는 회로구조를 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, 직류 승압부(20)는, 스위칭 소자(Q)와, 가청 주파수 이상의 고주파로 스위칭 소자(Q)를 ON/OFF 제어하는 승압용 발진부(21)와, 스위칭 소자(Q)가 고주파로 온/오프 됨에 따라 입력 전원이 도통 또는 차단되어 고전압의 역기전력이 유기되는 승압코일(22)과, 상기 유기된 역기전력을 DC 전력으로 정류시키는 정류부(23)와, 출력 DC 전력을 상기 승압용 발진부(21)로 궤환하여 그 발진 주파수가 증,감 조정 되도록 하는 궤환 센서부(24)로 구성된다.

상기 궤환 센서부(24)는 출력 전압을 측정하여 이를 상기 승압용 발진부(21)로 피디백시키기 위한 것으로, 도 3에서와 같이 제너다이오드(D1)를 사용하여 구현할 수 있을 뿐만 아니라 기타 다양한 전압측정 센서 장치로 구현될 수도 있다.

상기 승압용 발진부(21)는 마이콤(25)과 발진부(26)로 이루지며, 마이콤(25)은 발진 주파수를 제어하는 장치로서 상기 궤환 센서부(24)로부터의 제어신호에 따라 발진 주파수의 크기를 증,감 조정한다. 또한, 발진부(26)는 상기 마이콤의 제어에 따라 발진 신호를 발생시키고 이를 통해 상기 스위칭 소자(Q)을 온/오프시킨다.

또 다른 실시예로서, 상기 승압용 발진부(21)는 상기 궤환 센서부(24)로부터의 제어신호와 기준 신호(240V)를 비교하여 그 오차 정도에 따라 발진 주파수의 크기를 증,감 조정하는 형태로도 구현될 수 있다.

이러한 각 구성요소에 의해 이뤄지는 직류 승압 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다.

상기 승압용 발진부(21)는 20kHz~60kHz의 고주파로 발진을 하여 출력하고, 이 출력에 의해 상기 스위칭 소자(Q)는 ON/OFF를 반복하게 된다.

이로 인해, 승압코일 L(22)에 입력전원(Vcc, DC 12V)이 공급되었다가 차단되는 현상이 반복되고, 승압코일 L(22)에는 상당히 높은 역기전력이 발생하게 된다. 또한, 이 역기전력은 정류 다이오드 D2(23)에 의해 정류되어 직류 전력으로 출력된다.

이때, EL 소자의 구동 전압이 DC 240V 정도인데 비해, 정류 다이오드 D2(23)를 거친 출력 전압(Vo)는 수백~수천 볼트의 전압이 발생할 수 있으며, 또한 부하의 변동에 의해 일정하게 유지되지 못한다.

따라서, 일정한 구동 전압(DC 240V)으로 유지시키기 위해 출력 Vo를, 제너다이오드 D1과 저항 R로 이뤄진 궤환 센서부(24)를 통해, 상기 승압용 발진부(21)로 궤환시킨다.

이때, 제너다이오드 D1은 역항복 전압이 240V(EL 구동전압)인 것을 사용하며, 출력전압(Vo)이 240V 이상이 되면 역방향으로 전류가 흐르게 되고 이 신호는상기 승압용 발진부(21)에 공급된다. 또한, 상기 마이콤(25)은 이 신호에 따라 상기 발진부(26)의 발진 주파수를 변화시킴으로써 상기 승압코일 L(22)에 유기되는 역기전력을 제어한다. 결과적으로 출력전압(Vo)을 DC 240V로 일정하게 유지할 수 있게 된다.

즉, 출력전압(Vo)이 DC 240V 이상이 되면 궤환신호가 승압용 발진부(21)에 전달되고, 이에 따라 상기 마이콤(25)은 상기 발진부(26)의 발진주파수를 감소시켜 상기 승압코일 L(22)에 유기되는 역기전력을 낮게 하고, 반대로 출력전압(Vo)이 DC 240V 이하이면 상기 마이콤(25)은 발진주파수를 유지 또는 증가시켜 승압코일 L(22)에 발생되는 역기전력을 높아지게 함으로써, 출력전압을 구동 전압으로 일정하게 유지시키게 된다.

한편, 도 4는 상기 주파수 변조 및 구동부(30)에 대한 일실시 회로도이다.

도 4에서, EL용 발진부(35)는 소정의 주파수로 소자 Q1,Q2,Q3,Q4의 스위칭을 제어하여 상기 직류 승압부(20)의 출력 Vo(Dc 240V)을 400Hz~4kHz 주파수의 AC 전력으로 변조시킴으로써, EL 소자(40)의 구동에 필요한 교류 전력을 공급하게 된다.

상기 EL용 발진부(35)는 마이콤(Micom)이나 기타 발진회로로 구성되고, 출력 전력을 정현파에 근접하도록 하기 위해 그 스위칭 제어신호를 적절하게 발생시킨다. 이러한 제어기법으로는 PWM(pulse-with-modulation), SPWM(sinusoidal Pulse-with-modulation) 등 다양한 제어기법이 적용될 수 있다. 또한, 출력단에 소정의 AC 필터를 구비하여 실현할 수 도 있다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 이엘 발광소자용 전원장치는, 많은 문제점을 유발하는 저주파 변압기를 사용하지 않고 승압 및 주파수 변조 회로를 구성함으로써, EL용 인버터 장치의 소형화, 경량화, 및 다기능화를 용이하게 실현할 수 있으며, 발생 소음 및 열손실을 제거하고 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 이엘 발광소자용 전원장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

직류 입력 전원을 EL 소자의 구동 전압의 크기로 승압하는 직류 승압부와, 상기 승압된 직류 전력을 EL 소자의 구동에 필요한 소정 주파수의 교류 전력으로 변조하는 주파수 변조부와, 상기 변조된 교류 전력으로 EL 소자를 동작시키는 EL 구동부로 이루어지며,

상기 직류 승압부는,

스위칭 소자(Q)의 온/오프에 의해 입력전원이 도통되거나 차단됨에 따라 고전압의 역기전력이 유기되는 승압코일(22)과,

상기 유기된 역기전력을 DC 전력으로 정류하여 출력시키는 정류부(23)와,

상기 정류된 DC 출력을 측정하여 승압용 발진부(21)로 궤환시키는 궤환 센서부(24)와,

20kHz 내지 60kHz의 고주파 신호를 발진하여 상기 스위칭 소자를 온/오프시키며, 상기 궤환 신호에 따라 그 발진주파수를 증,감 조정하여 출력 DC 전력이 일정하게 유지되도록 하는 승압용 발진부(21)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이엘 발광소자용 전원장치.