KR20040073320A - 다등점등의 방전관용 인버터회로 및 면광원시스템 - Google Patents

Abstract

형광관의 음성저항특성의 값을 관리하여, 그 음성저항특성을 상회하는 리액턴스를 분류트랜스에 갖게 함에 따라 과잉 리액턴스의 설정을 배제하여, 소형이고 또한 고성능인 분류특성을 얻는다.

방전관용 인버터회로의 승압트랜스의 2차권선에 대하여 접속된 두개의 코일이 배치되어, 해당 두개의 코일은 각각에 발생하는 자속이 대향하여, 해당 자속이 상쇄하도록 자기적으로 결합된 전류의 분류트랜스를 구성하고, 해당 두개의 코일의 각각에 방전관이 접속되어, 해당 각 방전관에 흐르는 관전류가 균형있는 방전관용 인버터회로에서, 해당 분류트랜스의 균형에 관계하는 인덕턴스의 해당 인버터회로동작주파수에 있어서의 리액턴스가 방전관의 음성저항을 상회하는 것에 의해 점등시킨다.

Description

다등점등의 방전관용 인버터회로 및 면광원시스템{INVERTER CIRCUIT FOR DISCHARGE LAMPS FOR MULTI-LAMP LIGHTING AND SURFACE LIGHT SOURCE SYSTEM}

본 발명은 냉음극 형광관이나 네온등(燈) 등의 방전관용 인버터회로에 있어서, 다수의 방전관을 점등시키기 위한 전류균형트랜스를 가진 다등점등의 방전관용 인버터회로 및 면광원시스템에 관한 것이다.

근래, 액정용의 백 라이트는 대형화가 진행되고 있으며, 그에 따라 하나의 백 라이트에 많은 냉음극관을 사용하게 되었다. 또한 그에 따라서, 액정 백 라이트용의 인버터회로에서도, 다수의 냉음극관을 점등하기 위한 다등점등회로를 사용하고 있다.

종래, 다수의 냉음극관을 점등하기 위해서는, 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 하나 또는 복수의 대전력용의 승압트랜스를 사용하여, 승압트랜스의 2차측 출력에 복수의 용량성 밸러스트를 통해 각 냉음극관을 접속함으로써, 트랜스의 2차측의 출력을 분류하여 다수의 냉음극관을 점등시키고 있었다.

이 구성에는, 종래부터 사용되고 있는 방식으로, 2차측 회로의 공진을 이용하지 않는 방식과 근래 보급되기 시작한 방식으로 2차측 회로의 공진을 이용하는 방식이 있다. 간단하게 기술되는 회로도상에서는 구별이 없지만, 트랜스등가회로로 상세하게 기술되는 경우에는 쌍방은 구별된다.

또한, 도 17은 다등점등회로의 다른 일례이지만, 개개의 냉음극관마다 누설자속성의 승압트랜스를 배치한 것으로서, 이 승압트랜스의 2차측에 생기는 누설 인덕턴스를 이용하여, 이 누설 인덕턴스와 2차측 회로의 용량성분을 공진시켜 높은 변환효율과 발열의 저감효과를 얻고 있는 것이다.

이 기술은 특허 2733817호로서 본 발명의 발명자 한사람에 의해 개시되어 있다. 이 예에서는, 각 방전관의 전류는 백 라이트의 2차측의 배선 등에 의해 발생하는 기생용량의 영향이나 냉음극관의 시간경과에 따른 변화, 제조상의 문제 등에 따라 불균일해지기 때문에, 그 전류를 안정화시키기 위해 개개의 냉음극관마다에 관전류를 제어회로로 복귀시켜, 인버터회로의 출력제어를 행하고 있다.

또한, 냉음극관마다 개개의 누설자속성의 승압트랜스를 배치하는 것은 아니라, 도 18 내지 도 19에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 1차권선에 대하여 복수의 2차권선을 가짐에 따라 누설자속성트랜스를 집약화하여, 트랜스 하나당의 비용을 내리고자 하는 것이다.

그 외에, 냉음극관용 인버터회로에는 권선트랜스 외에 압전형 트랜스를 사용한 것도 있지만, 이 타입의 인버터회로는 압전형 트랜스 1개당 하나의 냉음극관을 점등시키는 것이 일반적이다.

다른 한편, 열음극관을 하나의 인버터회로로 복수 점등하는 목적에 있어서는, 일본 특개소56-54792호, 일본 특개소59-108297호, 일본 특개평2-117098호에 개시되어 있는 바와 같은 분류트랜스(전류 밸런서라고 한다)를 사용함으로써, 복수 점등을 가능하게 한다. 이러한 전류 밸런서 자체는 열음극관의 점등에 사용되는 예에 있어서 공지이지만, 열음극관의 임피던스가 극히 낮은 것이며, 또, 열음극관의 방전전압이 70V 내지 수백V 정도로서, 방전관주변에 생기는 기생용량의 영향은 너무 배려할 필요는 없기 때문에, 열음극관에 대하여 전류 밸런스를 응용하는 것은 용이하였다.

또한, 이 방식으로는, 접속된 한쪽의 열음극관이 점등되지 않으면, 점등되지 않은 열음극관쪽의 전류밸런서의 단자에는 과대한 전압이 발생하기 때문에, 일부가 점등되지 않았을 경우에는 회로를 차단하는 것밖에 방법이 없고, 몇가지 대책을 실시한 후가 아니면 그 단체(單體)로는 실용적이지 않았다. 그리고, 전류 밸런서 그 자체의 형상도 큰 것이었다.

한편, 냉음극관의 병렬점등에 대해서도 원리적으로는 마찬가지로 전류 밸런스를 응용하는 것이 가능하다. 그러나, 대부분의 제안은 매우 불안정하며, 냉음극관의 초창기 이래로, 오랜 세월에 걸쳐 실용적인 예가 등장하고 있지 않다. 또한,실험적으로 가능하다 하더라도, 실용적으로는 형상이 지나치게 큰 것이었다. 그 이유는 다음과 같다.

냉음극관의 병렬점등은 한편으로는 도 20에 도시되어 있는 바와 같은 구성에 의해 가능하게 되어 있다. 대표적인 개시예를 들면 중화민국 특허 제521947호 이다. 이것은 냉음극관(DT) 마다 밸러스트 콘덴서(Cb)를 직렬로 배치하여 전류를 분류하고, 거기에 전류 밸런스(Tb)를 조합하여 전류의 균형효과를 얻는 것이다.

상기 중화민국특허521947호로 대표되는 바와 같이, 전류 밸런스에 요구되는 리액턴스는 이하의 식에 의해, 냉음극관의 임피던스를 Z1, Z2로 한 경우에, 그 임피던스를 충분히 상회하는 값을 가질 필요가 있다고 되어 있었다.

또한, 도 20에 도시되어 있는 것과 같은 구성의 경우, 주된 분류효과는 밸러스트 콘덴서(Cb)에 위임되기 때문에, 전류 밸런스(Tb)의 리액턴스의 대소에 관계없이, 전류의 분류효과를 발휘할 수 있는 것이다. 이 경우 밸러스트 콘덴서(Cb)는 필수이고, 방전관(C)을 점등으로 유도하는 효과는 전단의 트랜스에 의해 고압을 발생시켜, 이 고압출력과 밸런서 콘덴서(Cb)에 의해 점등작용을 가져오는 것이다.

또한, 이들 제안에 있어서는, 상기의 식 및 도면에 도시된 이론에 기초하여 냉음극관의 임피던스를 순저항치로 간주하고 있다. 즉, 냉음극관의 VI특성(전압·전류특성)으로부터 임피던스를 구하여, 이것을 순저항으로 간주함에 따라, 냉음극관의 임피던스보다도 충분히 큰 리액턴스를 설정하여, 개개의 냉음극관의 임피던스의 불균형을 보정한다고 하는 것이다.

즉, 개개의 냉음극관의 임피던스의 불균형을 보정할 목적으로 전류 밸런스의 리액턴스를 설정하고 있지만, 이 이론은 잘못되었다고는 할 수 없지만, 필요최소한의 리액턴스값을 반영하고 있지 않다. 이 경우, 전류 밸런스는 냉음극관의 임피던스의 불균형을 보정하는 것이 목적이기 때문에, 매우 큰 리액턴스(상호 인덕턴스)가 필요하다. 따라서, 이 이론에 근거하는 한, 전류 밸런스에 요구되는 인덕턴스값은 과잉이 되고, 또한, 외견치수는 충분히 크지 않을 수 없었다.

또한, 반대로, 시장요구에 맞추기 위해서 외견치수를 작게 하려고 하면, 트랜스의 코어재의 실효투자율이 작아지기 때문에, 상기 계산식으로 구해지는 필요한 인덕턴스를 확보하고자 하면, 극세선에 의해서 다수 감아 올리게 된다. 그런데, 이에 따라 분포용량이 증가하여, 전류 밸런스의 자기공진주파수가 낮게 되어 버리는 시점에서, 전류 밸런스는 리액턴스를 잃어, 오히려 전류의 균형능력이 저하해 버리는 경우도 있다. 그 결과, 분류가 잘 이루어지지 않아서, 전류의 균형이 무너지는 경우가 있었다.

액정 백 라이트에 사용되는 냉음극관은 방전관이기 때문에 음성저항특성을 갖지만, 액정 백 라이트에 설치하면 특성이 대폭 변화한다. 그런데 본래, 액정 백 라이트설치상태의 음성저항특성은 관리되고 있지 않기 때문에, 대량생산시에 액정의 로트를 바꾼 경우 등에 문제가 생기기 쉽다. 또한, 당업자에게 있어 액정 백 라이트의 음성저항특성에 관한 인식조차도 거의 내지 완전히 없다. 이 때문에, 형상을 작게 한 분류트랜스를 이용할 때에는 대량생산시의 제품불량을 방지하기 위해서, 만일을 위해, 직렬로 삽입되는 분류콘덴서(Cb)가 필수가 되고 있다.

또한, 분류콘덴서(Cb)를 필요로 하지 않을 수도 있지만, 이 경우, 분류트랜스의 외견칫수는 충분히 큰 것이 되지 않을 수 없었다. 형상을 크게 하는 것은 즉, 동일 인덕턴스값에 있어서 코일의 자기공진주파수를 높게 하는 것으로 이어지는 것이다. 즉, 본 발명에 이르기까지 분류트랜스의 충분한 실용화가 이루어지지 않고, 저해되고 있던 원인은 주로 기술내용의 개시가 모두 불완전했었기 때문이다.

또한, 종전의 전류 밸런스의 예에 있어서는, 한쪽의 방전관이 점등되지 않는 등, 전류 밸런스의 전류가 편중되었을 때의 포화는 유해하다고 여겨지며, 분류트랜스에 새로운 권선을 설치함으로써 그 포화를 검출하여, 회로의 이상(異常)을 검출하여 회로의 동작을 차단하고 있다.

[특허문헌 1]

일본 특허2733817호

[특허문헌 2]

일본 특허공개소화(昭和)56-54792호

[특허문헌 3]

일본 특허공개소화(昭和)59-108297호

[특허문헌 4]

일본 특허공개평성(平成)2-117098호

[특허문헌 5]

중화민국 특허 제521947호

[특허문헌 6]

일본 특허공개소화(昭和)56-54792호

[특허문헌 7]

일본 특허공개소화(昭和)59-108297호

[특허문헌 8]

일본 특허공개평성(平成)2-117098호

종래의 방전관용 인버터회로에 의해 다수의 방전관을 동시에 점등시키고자 할 경우, 부하의 특성을 구비하고 있다고 해도, 단순히 병렬접속할 수 있는 것은 아니다. 이것은 방전관은 관전류가 증가하면 관전압이 내려가는 성질, 소위 음성저하특성이 있기 때문에, 방전관부하를 복수 병렬접속하여도, 그 중의 하나밖에 점등시킬 수 없고, 다른 방전관은 모두 점등하지 않게 되어 버리기 때문이다.

따라서, 다등점등회로에 있어서는, 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 승압트랜스의 2차권선측의 출력을 용량성의 밸러스트를 사용하여 분류한다고 하는 방법이 일반적으로 행하여지고 있다. 그러나, 용량성의 밸런스를 사용하여 분류한 회로의 경우, 회로상으로는 단순하지만, 다음에 서술하는 바와 같은 여러가지 문제가 생긴다. 그것을 도 13에 기초하여 이하에 설명한다.

도 16에 도시되어 있는 냉음극관용 인버터회로에서는, 냉음극관의 방전전압은 예를 들면, 길이 300mm 정도의 냉음극관에서는, 일반적으로 600V 내지 800V 정도이다. 이 회로에서, 용량성 밸러스트를 사용하여 방전전류의 안정화를 도모하는 경우는, 용량성 밸러스트의 리액턴스가 방전관에 대하여 직렬로 삽입되기 때문에, 냉음극관 전압과 용량성 밸러스트에 가해지는 전압을 합계한 전압은 1200V 내지 1700V가 된다. 이 전압이 승압트랜스의 2차권선의 전압이 되기 때문에 승압트랜스의 2차권선에는 항상 1200V 내지 1700V의 고압이 계속 인가되어, 이것이 여러가지 장해를 발생시킨다.

그 장해의 하나는 1200V 내지 1700V의 도체로부터 폭사(輻射)되는 정전 노이즈로서, 폭사 노이즈대책을 위해 정전차폐가 필요하다.

또한, 이러한 고전압은 오존의 발생을 유인하고, 그 오존은 2차권선의 납땜부, 혹은 2차권선의 핀홀로부터 금속부에 진입한다. 그에 따라, 구리 등의 금속이온을 발생시켜, 그 금속이온이 이동하여 트랜스의 권선 보빈의 플라스틱 등에 진입함으로써, 권선 보빈의 내압을 저하시키는 경우가 있다.

또한, 금속이온이 2차권선상을 이동하므로, 그 금속이온 때문에 2차권선이 층간 쇼트(레어 쇼트/레이어 쇼트)를 일으켜 소손(燒損)하는 경우가 있다.

즉, 2차권선에 고전압을 계속 인가하는 것은, 상기와 같은 장해가 제품출하 후의 해가 지남에 따라 변화되어 나타나기 때문에, 제품수명이나 관리상 심각한 문제가 된다.

이러한 문제가 없는 방법으로서, 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 냉음극관마다 누설자속성 승압트랜스를 배치하고, 이 승압트랜스의 누설인덕턴스에 의한 밸러스트효과에 의해 냉음극관의 관전류를 안정화시킴과 동시에, 누설인덕턴스와 2차측회로의 용량성분을 공진시킴으로써 고효율을 얻는 방식이 있다(특허 제2733817호 참조). 이것은 냉음극관의 방전전압이 그대로 누설자속성 승압트랜스의 2차권선의 전압과 같아지기 때문에, 2차권선의 전압에 의한 부담이 적어지고, 그 결과, 해가 지남에 따른 변화나 소손을 대폭 저감할 수 있게 된다.

그러나, 이 방식은 개개의 냉음극관마다 누설자속성 트랜스와 제어회로가 필요하기 때문에, 회로가 대규모가 되는 동시에 비용이 상승한다고 하는 문제가 있다.

이러한 회로방식은 개개의 냉음극관의 관전류를 검출하여, 트랜스의 구동회로의 제어에 의해 각 냉음극관의 관전류를 안정화시켜 불균형을 없앨 수 있어, 액정 백 라이트의 수명이 끝나는 동안까지 백 라이트의 휘도를 평균으로 또한 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 비용에 문제가 있으면서도 뛰어난 방식으로서 보급하고 있다.

그래서, 상기의 방식에서는 비용을 개선하기 위한 타협방책으로서, 도 18 내지 도 19에 도시되어 있는 바와 같이, 누설자속성의 트랜스를 복수 어셈블리화하여, 예를 들면, 1차권선 하나에 대하여 두개의 2차권선을 갖게 하거나, 또는, 두개의 누설자속성 트랜스를 하나의 코어로 정리 등을 함으로써 트랜스 비용을 저감시키고자 하는 시도도 있다.

그러나, 이 방식은 트랜스에 접속된 복수의 냉음극관에 있어서의 개개의 관전류를 제어할 수 있는 것은 아니기 때문에, 트랜스 1차권선에 대하여 1개의 전류제어밖에 할 수 없고, 또한, 같은 트랜스로 어셈블리화된 2차권선마다의 각각의 냉음극관의 관전류에 불균형이 일어난 경우에는, 그것을 균형있게 하려는 작용은 거의 없다.

상기에서는, 권선트랜스에 대하여 서술하여 왔지만, 압전형 트랜스를 사용한 인버터회로에서도 문제는 동일하다.

압전형 트랜스는 승압비를 크게 하여 고전압을 얻고자 하면 파탄하는 경우가 있다. 이 때문에 승압비를 크게 취하여 용량성 밸러스트를 사용하여 복수의 냉음극관에 전류를 분류함으로써, 복수의 냉음극관을 점등시키려고 하는 것은 실용적이지 않다.

따라서, 일반적으로는, 압전형 트랜스 1개당 냉음극관은 1개밖에 접속할 수 없으므로, 압전형 인버터회로의 용도는 한정되어 있다.

한편, 열음극관에 있어서 실현되고 있던 전류 밸런스를 냉음극관에 응용함으로써, 2등 내지 4등정도의 냉음극관을 동시에 점등시키고, 또한, 관전류의 불균형을 억제하고자 하는 시도가 있다.

그러나, 이 분류콘덴서(Cb)는 트랜스 2차권선에 가해지는 전압을 높게 하여,해가 지남에 따른 변화를 가속시키고 있기 때문에, 될 수 있으면 배제하려고 한다. 다수의 냉음극관을 병렬점등시키고자 하는 경우, 대부분은 그 효과가 매우 불안정하고, 백 라이트의 구조나 냉음극관의 종류가 달라지면 갑자기 분류, 균형화의 효과를 얻을 수 없게 되는 경우가 있다. 그 때문에, 균형효과가 무너진 경우에도 모든 냉음극관을 점등시킬 수 있도록, 각 형광관에 직렬로 밸러스트 콘덴서를 겸한 분류콘덴서(Cb)를 안전책으로서 설치하고 있다.

한편, 열음극관용의 분류트랜스의 경우는, 분류콘덴서를 설치하지 않더라도 분류, 균형화의 효과는 얻을 수 있다. 이것은 분류트랜스를 수납하기 위한 공간을 크게 확보할 수 있기 때문에, 열음극관의 일부가 점등하지 않은 경우, 분류트랜스의 전류의 편중에 의해서 코어가 포화하는 것을 피하는 목적도 있으므로, 분류트랜스의 형상은 비교적 큰 것이었다.

또한, 열음극관에 있어서는, 일반적으로, 정상방전전압과 방전개시전압 사이에 큰 전압의 차가 있고, 방전개시시에 특별한 조작이 필요하기 때문에, 점등으로 유도하는 작용을 어떠한 수단으로 별도로 실시하지 않으면 안된다.

그것은 냉음극관의 점등회로에서도 마찬가지이고, 점등으로 유도하는 작용을 어떠한 수단으로 실시하지 않으면 안된다.

따라서, 도 20에 도시되어 있는 바와 같은 회로의 경우, 점등까지 유도하는 효과를 냉음극관(C)에 대하여 직렬로 접속된 밸러스트 콘덴서(Cb)의 작용에 위임함으로써 주요 분류효과를 얻고 있지만, 이 방법으로는 종래의 인버터회로와 마찬가지로, 2차권선에는 고압이 계속 발생하기 때문에, 트랜스 2차권선에의 고압의 부담이 계속 가해진다고 하는 문제는 경감되지 않는다.

이렇게, 이 분류콘덴서(Cb)는 트랜스 2차 코일에 가해지는 전압을 높게 하여, 해가 지남에 따른 변화를 가속하는 것이기 때문에, 될 수 있으면 배제하고자 한다. 그러나, 분류콘덴서(Cb)를 배제하여 안정적인 분류효과를 보증하기 위해서는, 냉음극관과 냉음극관에 근접한 도체(일반적으로 금속제의 반사판을 겸한다)와의 상호작용의 결과로서 관측되는 전압-전류특성의 관리가 불가결하다.

특히, 해당 전압-전류특성으로부터 구해지는 음성저항특성을 사양치(仕樣値)로서 보증할 필요가 있지만, 액정 백 라이트의 초창기 내지 현재에 이르기까지, 이러한 음성저항치를 관리할 필요성은 당업자사이에서는 전혀 인식되고 있지 않았기 때문에, 안정적인 분류효과를 보증하기 위한 적정한 리액턴스값은 불명확하고, 그 때문에 분류콘덴서(Cb)를 필수로 하는 것이며, 분류콘덴서(Cb)를 배제하는 경우는 충분히 또한 과잉의 리액턴스값을 가지도록 하기 위해서, 분류트랜스의 형상을 크게 하지 않을 수 없었다.

또한, 과잉으로 설정한 리액턴스값에 근거하여 분류트랜스를 작게 하고자 하는 것에 의해, 분류트랜스의 자기공진주파수는 지나치게 낮아져, 분류에 관한 리액턴스를 저해하기 때문에 분류효과가 없어지고, 그 결과, 역시 분류콘덴서(Cb)를 필수로 한다고 하는 것을 계속적으로 반복할 뿐이었다.

또한, 방전관의 일부에 이상이 발생하여 점등되지 않은 경우의 보호수단으로서, 종래에는, 전류밸런서의 자기포화에 의한 변형전류를 검출하는 권선을 설치하여 이상검출을 하고 있었지만, 분류트랜스 자체를 보호하는 어떠한 작용·효과도가져오는 것이 아니었다.

그리고, 이상의 검출방법도 전류 밸런스에 발생하는 자속파형의 변형을 검출하는 것으로, 검출수단은 간단하지 않았다.

또한, 분류트랜스의 포화를 피하려고 분류트랜스를 크게 하는 것은, 반대로 분류트랜스가 포화하였을 때의 코어 손실을 크게 하는 것으로 이어지기 때문에, 포화하였을 때의 발열량은 상당히 크게 된다.

그리고, 또한, 냉음극관에 있어서는, 정상방전전압이 높고, 냉음극관주변이나 그때까지의 배선에 생기는 기생용량이 크게 영향을 주기 때문에, 인버터회로에서 냉음극관까지의 배선에 생기는 기생용량이 다르면, 냉음극관의 전류의 불균일로 나타나고 있었다.

본 발명은 이상과 같은 관점을 감안하여 이루어진 것으로, 전류밸런서의 분류에 관한 리액턴스를, 형광관의 등가임피던스에 대하여 충분히 크게 하는 것이 아니라, 형광관의 음성저항특성에 착안하여, 그 값을 관리하고, 그 음성저항특성을 상회하는 리액턴스를 분류트랜스에 갖게 함으로써, 과잉의 리액턴스의 설정을 배제하고, 소형이고 고성능의 분류특성을 얻고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 원리를 나타내는 포괄적인 실시예의 일례를 나타내는 회로구성도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 주요부의 회로구성도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 주요부의 회로구성도이다.

도 4는 본 발명의 개악발명의 실시예를 나타내는 주요부의 회로구성도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 개악발명의 실시예를 나타내는 주요부의 회로구성도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 코일의 구조를 나타내는 주요부사시도이다.

도 7은 도 6의 코일을 조립한 실시예를 나타내는 주요부의 회로구성도이다.

도 8은 도 1에 도시되어 있는 원리에 기초하여, 압전형 트랜스를 사용하여 구성한 일례를 나타내는 2등의 인버터회로구성도이다.

도 9는 트랜스 및 인버터회로를, 종전의 비누설 자속성의 트랜스를 사용한 회로로서 용량성 밸러스트를 1회로 사용하여, 그 출력을 분류하는 일례를 나타내는 회로구성도이다.

도 10은 점등한 쪽의 냉음극관(C)에 흐르는 전류에 의해서 코어가 포화하고, 그에 따라 점등하지 않게 된 쪽의 분류트랜스의 단자에 발생하는 일례의 첨두치가 높은 전압파형도이다.

도 11은 액정 백 라이트 패널에 있어서의 냉음극관의 전압-전류특성이다.

도 12는 액정 백 라이트 패널에 있어서의 냉음극관의 전압-전류특성이다.

도 13은 분류트랜스의 권선을 보호하기 위해서, 각 권선마다 다이액S를 병렬로 배치하여 권선을 보호하고자 하는 일례를 나타내는 주요부의 회로구성도이다.

도 14는 방전관의 이상을 검출하는 기능을 구비시킨 일례를 나타내는 회로구성도이다.

도 15는 방전관의 이상을 검출하는 기능을 구비시킨 다른 예를 나타내는 회로구성도이다.

도 16은 종래의 일례를 나타내는 다등점등 회로구성도이다.

도 17은 종래의 다른 예를 나타내는 다등점등 회로구성도이다.

도 18은 종래의 또 다른 예를 나타내는 것으로, 하나의 1차권선에 대하여 복수의 2차권선을 가진 누설자속성트랜스의 일례를 나타내는 구성도이다.

도 19는 도 18의 누설자속성트랜스를 조립한 일례의 회로구성도이다.

도 20은 종래의 또 다른 예를 나타내는 것으로, 점등까지 유도하는 효과를 냉음극관에 대하여 직렬로 접속된 밸러스트 콘덴서의 작용에 맡기는 것에 의해 주된 분류효과를 얻고 있는 일례의 회로구성도이다.

도 21은 종래의 권선의 일례인 기울여 감는 구성을 나타내는 설명도이다.

도 22는 권선을 기울여 감은 본 발명에 의한 분류트랜스의 구조를 나타내는 설명도이다.

도 23은 권선을 기울여 감은 본 발명에 의한 분류트랜스로 구성한 분류회로 모듈의 일례를 나타내는 실시형태도이다.

도 24는 종래의 다등면 광원 백 라이트의 인버터부의 일례이고, 많은 누설자속형 트랜스와 많은 제어회로를 탑재하고 있는 것을 나타내는 실시형태도이다.

도 25는 본 발명에 의한 분류회로를 탑재한 경우의 다등면광원 백 라이트의 인버터회로시스템의 일례로서, 왼쪽이 독립한 분류회로기판 모듈과 오른쪽이 소수의 누설자속형 트랜스에 의한 인버터회로로 구성되어 있고, 제어회로가 대폭 간략화되어 있는 것을 나타내는 실시형태도이다.

그 주요한 구성은 방전관용 인버터회로의 승압트랜스의 2차권선에 대하여 접속된 2개의 코일이 배치되고, 해당 2개의 코일은 각각에 발생하는 자속이 대향하고, 해당 자속이 상쇄되도록 자기적으로 결합된 전류의 분류트랜스를 구성하여, 해당 2개의 코일의 각각에 방전관이 접속되고, 해당 각 방전관에 흐르는 관전류가 균형있는 방전관용 인버터회로에 있어서, 해당 분류트랜스의 균형에 관한 인덕턴스의 해당 인버터회로동작주파수에 있어서의 리액턴스가 방전관의 음성저항을 상회함으로써 점등시키는 구성이며, 또한, 상기 분류트랜스에 접속된 방전관의 한쪽이 점등하지 않았을 때, 점등한 해당 방전관쪽에 흐르는 전류에 의해 해당 분류트랜스의 코어가 포화하고, 그에 따라 해당 분류트랜스의 해당 점등되지 않은 방전관쪽의 단자에 파고첨두(波高尖頭)치의 높은 전압이 발생하여, 해당 점등되지 않은 방전관에 고전압을 인가하여, 적절히, 상기 분류트랜스를 토너먼트·트리형상으로 접속하고, 하나의 2차권선에 대하여 복수의 방전관의 관전류가 동시에 균형잡히도록 이루어지거나, 또는, 상기 분류트랜스의 코일을 3개 이상 가지며, 각각의 코일이 발생하는 자기가 대향하여 상쇄되도록 구성된 분류트랜스를 가짐에 따라 해당 각 코일에 접속된 방전관의 관전류가 동시에 균형잡히거나, 혹은, 상기 승압트랜스를 압전형 트랜스로 대체하여 구성되는 것이고, 더욱이, 상기 분류트랜스의 각 코일에 대하여 병렬로 적절히 다이액(Diac)을 배치함으로써, 방전관의 이상이나 점등되지 않은 경우에 분류트랜스를 보호하는 동시에, 이상(異常)을 검출하는 것이다.

[발명의 효과]

본 발명은 열음극관에 있어서 사용되고 있던 전류의 분류트랜스를 냉음극관에 응용함으로써 냉음극관용 인버터회로에 있어서의 특유의 문제를 해결하고 또한, 분류트랜스와 냉음극관과의 조합에 있어서도, 대부분의 특유의 이점을 가진 것이다.

또한, 이러한 분류트랜스의 코어단면적을 작게 함으로써 냉음극관의 일부에점등되지 않은 경우가 생겼을 때, 분류트랜스가 가지는 리액턴스를 크게 설정함으로써, 분류트랜스 그 자체에 점등으로 유도하는 효과를 갖게 하여 전등(全燈)을 평균적으로 점등시키고, 또한, 전류를 균형있게 하고자 하는 것이다.

또한, 분류트랜스의 코어가 포화한 경우, 점등되지 않은 쪽의 코일단자에 고조파를 포함하는 펄스형상의 고압의 변형전압파형이 발생하여, 이에 따라 방전관의 음성저항경사도가 큰 경우에도 모든 냉음극관을 점등으로 유도하고, 또한, 전류를 균형있게 하고자 하는 것이다.

또한, 더욱, 종래에는 유해하다고 여겨지고 있던 코어의 포화를 적극적으로 허용함으로써 분류트랜스의 형상을 한계까지 소형화할 수 있는 것이다.

그리고, 포화를 적극적으로 허용하고, 또한 코어단면적을 작게 함으로써 포화하였을 때의 발열량을 저감하는 것이다.

이와 같이, 인버터회로의 승압트랜스의 2차측회로에 전류를 분류하는 트랜스를 설치함으로써, 트랜스의 출력을 분류하고, 2개 또는 그 이상의 복수의 방전관을 동시에 점등시키고, 또한, 각각의 전류를 균형있게 하는 것에 의해 승압트랜스 혹은 제어회로, 또는, 그 쌍방을 대폭 삭감하여 저비용화를 실현할 수 있는 것이다 .

또한, 이렇게, 리액턴스가 크거나, 혹은, 적극적으로 포화시키는 분류트랜스를 냉음극관에 응용하는 한, 점등하지 않는 것에 대한 특별한 대책은 필요없어, 점등회로는 매우 간편해진다.

또한, 분류트랜스의 권선에 발생하는 전압을 검출함으로써 방전관중 어느 하나에 이상이 생긴 경우에 다이오드에 의해 전압을 검출하여, 간편한 회로에 의한이상의 검출수단을 제공하는 것이다.

그리고 또한, 기생용량의 영향을 강하게 받는 냉음극관용 인버터회로에 관해서는, 분류트랜스를 저압쪽에 배치함으로써, 기생용량의 영향을 작게 할 수가 있는 것이다.

그리고, 분류트랜스를 고압쪽에 배치하는 경우라도, 분류트랜스의 배치를 토너먼트·트리형상, 즉 분류트랜스의 각각의 코일이 발생하는 자속이 대향하도록 두개의 권선이 감겨, 그 해당 권선이 일단이 함께 접속되고, 해당 두개의 권선이 함께 접속된 일끝단과는 별도의 일끝단이, 더욱 별도의 분류트랜스의 두개의 권선이 함께 접속된 일끝단에 접속되어, 이것을 차례로 다단층에 접속하여 피라미드형상으로 배치할 수 있기 때문에, 고압의 배선의 길이를 균등하게 하는 것이 용이하고, 또, 냉음극관을 분류트랜스의 근방에 배치하는 것이 가능하기 때문에 기생용량에 의한 영향을 적게 하는 것이다.

상기 토너먼트·트리형상으로 구성된 하층의 분류트랜스의 권선에 흐르는 전류는 적지만, 상층의 분류트랜스에 도달할수록 전류가 집중하기 때문에 같은 감는 수, 선지름이면 상층의 분류트랜스일수록 발열이 많아진다.

그리고 또, 상기 이상(異常)의 검출회로도 해당 분류트랜스를 저압쪽에 배치함으로써, 이상(異常)의 검출회로를 보다 간편하게 하는 것이다.

또한, 누설자속성 트랜스를 사용한 인버터회로에서는, 그 안전성이나 고신뢰성을 손상시키지 않고 다등점등을 할 수 있는 인버터회로를 제공할 수 있는 것이다.

또한, 1개밖에 출력이 없는 압전트랜스에 있어서도 다등점등을 할 수 있는 인버터회로를 제공할 수 있는 것이다.

또한, 분류트랜스의 해당 두개의 코일의 권선을 미국특허 US2002/0140538나 국내의 특허 제2727461호 및 특허 제2727462호로 도시되는 도 21과 같은 기울기로 감는 것에 의해, 각 코일의 자기공진주파수를 높게 하여, 소형형상이면서 높은 분류/균형화효과를 얻을 수 있는 것이다.

[발명의 실시형태]

이하, 본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 15를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 원리를 나타내는 포괄적인 실시예로서, 방전관용 인버터회로의 승압트랜스인 누설자속성트랜스(Ls)의 2차측에 두개의 권선(W₁, W₂)이 실시된 코일(L₁, L₂)이 있고, 해당 각 코일(L₁, L₂)의 대면하는 일끝단(L₁)은 함께 접속되고, 누설자속성트랜스(Ls)의 2차권선(Lt)에 접속되어 있다. 각 코일(L₁, L₂)의 다른 끝단(L_out)은 각각 냉음극관(C)의 고압단자(V_H)쪽에 접속되어 있다.

상기 각 코일(L₁, L₂)로부터 발생하는 자속은 대향하도록 접속되어 있고, 결합계수를 어느 정도 높게 하는, 즉, 어느 정도 높은 상호 인덕턴스를 확보할 필요가 있다. 양 권선(W₁, W₂)에 흐르는 전류가 균등할 때에는 각 코일(L₁, L₂)에 발생하는 전압은 결합계수가 높을수록 적어진다. 이상적으로는 결합계수가 1로서, 각냉음극관(C)의 특성이 균등하면 발생하는 전압은 제로이다.

즉, 방전관용 인버터회로의 승압트랜스 즉 누설자속성 트랜스(Ls)의 2차측에 두개의 냉음극관(C)을 접속하는 경우, 2차권선(Lt)에 대하여, 권선(W₁, W₂)이 실시된 두개의 코일(L₁, L₂)이 접속되어, 해당 두개의 코일(L₁, L₂)은 각각 발생하는 자속이 대향하고, 해당 자속이 상쇄하도록 자기적으로 결합된 전류의 분류트랜스(Td)를 통해 2개의 냉음극관(C)이 접속되어 있다.

이와 같이 분류트랜스(Td)를 접속하여 전류를 분류하면 하나의 트랜스 2차권선에 대하여 2개의 냉음극관(C)을 점등시킬 수 있다. 이 분류트랜스(Td)는 각각의 권선(W₁, W₂)으로부터 발생하는 자속이 대향하도록 배치되어 있고, 냉음극관(C)의 관전류를 균형시키도록 작용하여, 접속된 2개의 냉음극관(C)에 균등한 전류를 공급하는 것이다.

그리고, 이렇게 구성한 분류트랜스의 코어단면적을 작게 설계하는, 구체적으로는 소형의 분류트랜스로 함으로써, 냉음극관의 일부가 점등하지 않게 되어 전류에 편중이 생긴 경우에는, 그 불균형전류에 의해서 생기는 자속에 의해 코어가 포화하여, 분류트랜스의 점등하지 않은 쪽의 단자에 변형된 파고첨두치가 높은 전압을 발생시킨다.

다음에 이 원리를 응용한 개별적인 실시예에 대하여 설명한다.

주파수 60KHz의 냉음극관용 인버터회로에서, 일반적으로, 냉음극관(C)의 임피던스는 약 100㏀ 내지 150㏀ 전후의 값을 가진다. 분류트랜스(Td)의 각 코일(L₁,L₂)이 가지는 인덕턴스치가 균등하고, 그 값이 100mH 내지 200mH이고, 각 코일(L₁, L₂)사이의 결합계수가 0.9이상의 분류트랜스(Td)로 한 경우, 상호 인덕턴스치(M)는 다음 식에 의해 구한다.

M= k·Lo

예를 들면, 자기 인덕턴스 100mH의 경우에 있어서, 결합계수가 0.9이면, 상호 인덕턴스는,

0.9×100mH = 90mH

가 된다.

여기서, 60kHz에 있어서의 상호 인덕턴스의 리액턴스치를 산출하면,

X_L= 2πfL= 2 ×π×60 ×10³×90 ×10^-3= 34kΩ가 되지만, 이러한 조건에서, 임피던스는 약 100kΩ내지 150kΩ 전후의 냉음극관(C)을 2개 점등할 수가 있어, 실용적인 전류의 균형작용을 얻을 수 있었다.

즉, 냉음극관(C)의 임피던스에 대하여 리액턴스가 2할 전후나 그 이상이면 충분한 전류의 균형작용을 갖게 할 수 있다는 것이다. 결코 일반적인 냉음극관의 임피던스(약 100kΩ전후)를 충분히 상회하는 리액턴스를 필요로 하는 것은 아니다.

따라서, 종래부터 말해져 온 지견에 대한 본 발명의 착안점과의 차이를 이하에 설명한다.

여기서, 분류트랜스의 상호 인덕턴스가 인버터회로에서 리액턴스로서 작용하여, 점등으로 유도하는 작용에는 다음과 같은 조건이 필요하다.

냉음극관은 종래 일반적으로 액정 백 라이트로서 사용되는 경우가 많지만, 이 경우, 냉음극관에 근접하여 배치되는 반사판이 도전성인 경우, 냉음극관의 방전특성에 근접도체효과가 생겨 도 11과 같은 전압-전류특성이 된다.

냉음극관의 음성저항치는 도 11의 A(60kHz의 경우)와 같이 전압-전류특성의 경사도로 나타낸다. 도 11의 A를 예로 들면 -20kΩ(-20V/mA)이다.

여기서, 분류트랜스의 인버터동작주파수에 있어서의 상호 인덕턴스의 리액턴스를 비교를 위해 경사도를 반전하여 나타내면, B 혹은 C가 된다. 이 경우의 상호 인덕턴스의 리액턴스는 분류코일의 권선이 2개 있고 자속이 대향하고 있기 때문에, 한 쪽의 리액턴스의 2배의 값이다.

리액턴스가 음성저항치보다도 작은 B의 경우, 냉음극관의 전압-전류특성과의 교점은 a, b 2개 생긴다. 즉, 점등시에, 관전류가 증가해 나가는 단계에서 냉음극관의 한쪽이 점등하여 전류가 증가하기 시작하면 한쪽의 냉음극관은 도 11의 오른쪽에 음성저항치로 진행하고, 분류트랜스의 또 한쪽에 접속된 냉음극관의 전류는 감소하는 방향으로 작용하여, 도 11 왼쪽의 양저항영역에 들어가 버린다. 이와 같이, 한 쪽의 냉음극관은 점등하고, 또 한쪽은 점등하지 않게 된다.

이러한 현상을 극복하여, 분류트랜스에 쌍방의 냉음극관을 점등시키는 기능을 갖게 하기 위해서는, 분류트랜스의 리액턴스를 C와 같이 하여, 적어도 냉음극관의 음성저항의 경사도를 충분히 상회하도록 하는 리액턴스를 갖게 하지 않으면 안된다.

구체적으로는, 도 11의 예에 있어서, 분류트랜스의 한쪽의 코일이 가지는 상호 인덕턴스의 리액턴스는 20㏀의 반인 10㏀를 넘을 필요가 있다.

한편, 액정 백 라이트에는 구조적으로 근접도체효과가 그다지 작용하지 않고, 도 12와 같은 전류-전압특성을 가진 것이 존재한다. 이 경우, 상술한 분류트랜스의 리액턴스효과만으로 점등으로 유도하는 것은 곤란하다. 왜냐하면, 도 12의 D는 40㏀의 리액턴스의 예이지만, 이 값을 가지더라도 전압-전류특성과의 교점은 2개가 생겨버린다. 이론적으로는 리액턴스를 더욱 크게 하면 해결되지만, 그 이상의 리액턴스를 확보하는 것은 출원시점에서 제조기술상 곤란하다. 이 상태에서, 분류트랜스 단체(單體)로 쌍방의 냉음극관을 점등으로 유도하기 위해서는 관전류는 7mA를 훨씬 넘어 크게 하지 않으면 안되고, 이래서는 냉음극관이 소손(燒損)하여 버린다.

일반적으로 냉음극관의 관전류는 3mA 내지 7mA인 경우가 많지만, 상술의 이유에 의해 코일의 감는 수를 많게 하고, 또한, 전류의 균형을 전제로 하여 코어단면적을 작게 설계함으로써 한쪽의 냉음극관이 점등되지 않은 경우 불균형전류에 의해 코어는 용이하게 포화한다. 그 결과, 점등되지 않은 쪽의 코일단자에는 도 10과 같은 파고첨두치가 높은 변형 전압파형이 발생하지만, 이 변형 파형은 코어의 포화의 비율이 클수록 파고첨두치가 높다.

도 12의 예에서는, 이 전압에 의해 냉음극관을 점등으로 유도하기 때문에, 분류트랜스의 리액턴스를 특별히 크게 할 필요는 없다.

이상은 냉음극관(C)을 2등 점등하는 예에 대하여 설명하였지만, 4등 혹은 8등 이상을 점등시키는 경우, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기분류트랜스(Td)를 토너먼트·트리형상, 즉 분류트랜스의 각각의 코일이 발생하는 자속이 대향하도록 두개의 권선이 감겨, 그 해당 권선의 일끝단이 함께 접속되고, 해당 두개의 권선이 함께 접속된 일끝단과는 별도의 일끝단이, 더욱 별도의 분류트랜스의 두개의 권선이 함께 접속된 일끝단에 접속되고, 이것을 차례로 다단층으로 접속하여 피라미드형상으로 접속시킴에 따라, 다수의 냉음극관(C)을 동시에 점등시키고, 또한, 전류를 균형시키는 것이 가능하다.

특히, 분류트랜스가 다단층으로 접속되는 경우, 하층의 분류코일의 리액턴스치보다도 상층의 분류코일의 리액턴스치를 순차 점차적으로 줄여 나감으로써 감는 수를 점차 줄이는 구성으로 한다.

이 경우, 하층의 분류트랜스의 권선에 흐르는 전류는 적지만, 상층의 분류트랜스에 도달할수록 전류가 집중하기 때문에, 권선을 적게 함과 동시에 선지름을 적절히 굵게 하여, 발생자속을 점차 줄여 나가는 구성이 합리적이다.

다음에, 도 3은 냉음극관(C)을 3등 점등하는 경우의 예이지만, 이러한 경우, 분류트랜스(Td)의 권선은 2:1의 비율로 감겨 있으며, 감은 수가 적은 쪽의 권선(W2)에는 감은수가 많은 쪽의 권선(W1)의 2배의 전류가 흐르므로, 분류트랜스 (Td)의 자속은 균등하다. 이렇게 하면, 3등의 점등회로에서도 전류의 균형작용을 얻을 수 있는 것이다.

같은 방법에 의해 5등, 6등, 그 이상의 점등도 가능하다.

다음에, 도 4의 분류트랜스의 하나의 코일을 다음 단의 코일에 접속하고, 이 접속된 분류코일의 또 한쪽의 코일을 더욱 다음 단의 코일에 접속하고, 적절히 해당 접속을 반복하여, 일순하는 관계로 접속된 해당 분류회로이지만, 이 경우, 각 분류코일의 변성비는 정밀하게 관리되어 있지 않으면 문제가 크다. 그 이유는 트랜스가 서로 순환형상으로 접속되어 있기 때문에, 약간의 변성비의 차이가 있어도 그 변성비의 차로 생기는 전압을 흡수하기 위해서 분류트랜스 상호의 전류가 흐르기 때문이다. 이 전류는 불필요한 전류로서, 분류트랜스의 소형화의 장해가 된다.

따라서, 도 4와 같은 구성으로 하는 경우, 각 분류트랜스의 누설 인덕턴스를 상당히 크게 하여 서로 흐르는 전류를 억제할 필요가 있다. 이 경우, 누설 인덕턴스가 큰 것은 필수적이다.

또한, 누설 인덕턴스를 크게 하는 것은 또 다른 의미에서 분류트랜스의 소형화의 장해가 되기 때문에, 도 4의 구성은 도 2의 구성에 비해서 유리하지 않지만, 정밀한 용도를 제외하면 실용화는 가능한 예이다.

또한, 배선(P5)을 서로 접속하지 않고, 도 5의 구성으로 하면 분류트랜스 서로 흐르는 전류는 발생하지 않는다. 이 예도 일견하여 알 수 있는 바와 같이, 각 방전관에 대한 리액턴스의 밸런스가 나쁘지만, 실시가능한 일례이다.

도 6은 3개의 균형있는 코일(L_p)의 구성예이고, 그러한 코일(L_p)에 의해 도 7에 도시한 바와 같은 회로를 구성하여, 3개의 냉음극관(C)의 점등을 가능하게 하고, 또한, 전류를 균형시키는 것이다. 마찬가지로 하여, 4개 이상의 코일을 균형시켜, 그러한 코일에 의해 도 7과 같은 회로를 구성하여, 4개 이상의 냉음극관(C)의 점등을 가능하게 하고, 또한, 전류를 균형있게 할 수도 있다.

도 6을 기초로 설명하면, 코일(L₁), 코일(L₂), 코일(L₃)은 페라이트 등의 자성재의 코어에 감겨 돌려져 있다. 3개 있는 코일의 인덕턴스는 동일하고, 동일방향으로 감겨 있으며, 또한, 각각의 코일의 끝단(L₁)은 묶여지고, 전기적으로 접속되어 있다. 묶여진 쪽의 일끝단을, 도 7의 회로에서의 누설자속성의 승압트랜스의 고압측 2차권선에 접속하고, 다른쪽의 끝단을 각각의 냉음극관(C)에 접속한다.

이렇게 구성함으로써, 각 냉음극관(C)에 흐르는 관전류에 의해서 각각의 코일(L₁, L₂, L₃)에 발생하는 자속이 동일방향으로 발생하도록 한다. 그리고, 이들 코일(L₁, L₂, L₃)을 페라이트 등의 자성재로 연결함으로써, 3개의 코일(L₁, L₂, L₃)로부터 발생하는 자속을 대향시켜 균형시킨다. 페라이트재의 형상은 코일사이의 결합계수를 높게 하기 위해서는, 구형 또는 직방체중에 가장 효율적으로 수습되는 형상이 이상적이다.

코어재의 실루엣이 권선의 축방향으로 길더라도, 또한, 권선의 주변방향에 넓고 편평한 구조라도 결합계수는 낮아진다. 권선사이의 결합계수가 낮은 경우는 필요한 상호 인덕턴스를 얻기 위해서 감는 수를 많이 필요로 하기 때문에 용적효율은 나빠진다. 또, 결합계수가 낮고 누설 인덕턴스가 큰 경우라도, 그 누설 인덕턴스는 다른 것으로의 응용이 가능하다.

같은 방법에 의해 4개 이상의 코일의 자속을 균형시켜, 4개 이상의 냉음극관의 관전류를 균형시키는 것이 가능하다.

도 8에 도시되어 있는 실시예는, 도 1에 도시되어 있는 원리에 기초하여, 압전형 트랜스를 사용하여 2등의 인버터회로를 구성한 것이다. 마찬가지로 하여, 압전형 트랜스를 사용하여 도 2∼도 7에 도시되어 있는 것과 같은 접속방법을 응용하면, 3등 이상에 적응하는 것도 가능하고, 또한, 관전류를 균형시킬 수도 있다.

그런데, 도 9에 도시되고 있는 것과 같은 트랜스 및 인버터회로를, 종전의 비누설 자속성의 트랜스를 사용한 회로로서 용량성 밸러스트를 1회사용하고, 그 출력을 분류한다고 하는 방식도 배제하는 것은 아니다. 그러나, 트랜스의 출력전압이 종전과 같은 설계이면, 2차권선에는 고압이 계속 인가된다고 하는 문제가 남기 때문에, 그대로는 해가 지남에 따른 변화를 저감한다고 하는 효과는 기대할 수 없게 된다. 그러나, 그 밖의 효과는 유지된다.

또한, 분류트랜스(Td)에 접속된 냉음극관(C)중, 한쪽의 냉음극관(C)이 점등에 실패하여 점등하지 않게 되면, 분류트랜스(Td)에 흐르는 전류가 상쇄되지 않게 되기 때문에 코어에 자속이 발생한다. 그리고, 점등한 쪽의 냉음극관(C)에 흐르는 전류에 의해서 코어가 포화하고, 그에 따라 점등하지 않게 된 쪽의 분류트랜스(Td)의 단자에는 도 10에 도시한 바와 같은 첨두치가 높은 전압이 발생하기 때문에, 이 전압에 의해 점등되지 않은 쪽의 냉음극관(C)을 기동하는 작용을 갖게 하는 것도 가능하다.

또, 경우에 따라, 이러한 첨두치가 높은 전압은 방전관의 점등에 필요한 전압이상으로 높은 전압이 지나치게 나오는 경우가 있으며, 또한, 방전관이 이상을 일으켜 점등하지 않게 된 경우에는 이 전압이 장시간 계속 나오게 된다. 따라서, 분류트랜스의 권선을 보호하기 위해서, 각 권선마다 다이액S를 병렬로 배치하여 권선을 보호하고자 하는 예를 나타낸 것이 도 13이다. 이 경우, 방전관이 정상으로 점등하고 있는 경우는 분류트랜스의 각 권선에 발생하는 전압은 거의 제로이거나 수십 V 정도이기 때문에, 정상점등인 경우에는 다이액이 분류트랜스의 균형작용에 영향을 주는 일은 없다.

또한, 방전관에 이상이나 손상마모가 생긴 경우에는 방전관의 방전전압이 높아진다. 이에 따라 분류트랜스의 각 권선에 발생하는 전압이 높아지기 때문에, 그것을 이용하여, 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 이 전압을 다이오드(Di)에 의해 검출할 수가 있다.

도 14에 도시되어 있는 예에 있어서는, 어느 하나의 권선에 발생하는 전압이 제너 다이오드(Zd)의 항복전압을 넘은 경우에 포토 커플러의 다이오드(Pc)에 전류가 흐르는 것에 의해 방전관의 이상을 검출하는 것이다.

이 방법은 종전 방식에 의한 이상검출보다도 간편하지만, 또한, 도 15에 도시한 바와 같이 분류트랜스를 저압쪽에 배치한 경우는 분류트랜스의 각 코일에 발생하는 전압의 검출은 더욱 간편해진다.

또한, 이렇게 배치한 경우인 편이 분류트랜스로부터 방전관까지의 사이의 배선에 발생하는 기생용량에 의한 영향은 작다.

한편, 참고로 말하면, 본 발명에 있어서의 누설자속성 승압트랜스란, 코어재가 루프형상으로 접속된 것(소위 외견상의 폐자석로트랜스이더라도 실제로는 누설자속성트랜스로서의 성능을 가진 것)을 배제하는 것은 아니고, 부하에 대하여 충분한 값의 누설 인덕턴스값을 가진 것은 모두 누설자속성트랜스인 것을 전제로 설명하고 있다.

또한, 실시예에서의 설명은 냉음극관에 대하여 행하고 있지만, 본 발명은 특히 고압을 필요로 하는 방전관 일반에 적용할 수 있고, 예를 들면, 네온관의 다등점등회로에도 응용하는 것이 가능하다.

한편, 상기 각 실시예에 있어서는 분류트랜스를 승압트랜스의 고압측에 배치하고 있지만, 이것은 출원시점에서 적합한 액정 백 라이트의 구조에 따르는 것이며, 관전류의 균형효과는 분류트랜스를 저압쪽에 배치한 경우 쪽이 효과적이다.

〔작용〕

다음에, 본 발명에 관한 다등점등의 방전관용인버터회로의 작용에 대하여 설명한다.

열음극관의 점등에 있어서 분류트랜스를 사용하여 복수 점등시키는 것 그 자체는 공지이다(일본 특개소 56-54792호, 특개소59-108297호, 특개평 2-117098호).

덧붙여, 분류트랜스에 대하여, 그 작용을 설명하면, 두개의 같은 감는 수의 권선을 가진 분류트랜스에 있어서, 자속이 대향하도록 양쪽의 권선에 같은 전류를 흐르게 하면, 발생하는 자속은 상쇄되어, 분류트랜스의 권선에는 전압이 생기지 않게 된다.

하나의 2차권선을 가진 승압트랜스의 출력을 이러한 분류트랜스를 통해 냉음극관에 접속함으로써, 접속된 2개의 냉음극관의 관전류는 이하의 작용에 의해 균등하게 하고자 한다.

만일, 냉음극관의 한쪽의 전류가 증가하고, 다른쪽의 전류가 줄어든 경우,본 발명의 분류트랜스의 자속에는 불균형이 생겨, 상쇄되지 않은 자속이 생긴다. 이 자속은 분류트랜스에 있어서, 전류가 많은 쪽의 냉음극관 에 대해서는 전류를 줄이는 방향으로 작용하고, 전류가 적은 쪽의 냉음극관에 대해서는 전류를 증가시키는 방향으로 작용하여, 두개의 냉음극관의 전류를 균등하게 하도록 균형시키는 것이다.

또한, 이러한 목적으로 사용되는 분류트랜스의 권선사이의 결합계수는 어느 정도 높을 필요가 있지만, 결합계수가 낮은 경우라도 새로운 응용이 가능하다.

결합계수가 낮은 경우, 누설 인덕턴스의 값이 어느 정도 잔류하게 되지만, 그 잔류한 인덕턴스를 승압트랜스와 냉음극관의 사이의 정합회로에 사용하거나, 파형정형회로에 사용하거나 하는 등의 응용도 가능하기 때문에, 결합계수가 반드시 특별히 높을 필요는 없다.

본 발명에 있어서의 전류의 균형작용은, 분류트랜스에 있어서의 권선사이의 상호 인덕턴스의 크기에 관계하고 있기 때문에, 상호 인덕턴스가 확보되어 있으면 좋은 것이다.

또한, 냉음극관의 특성이 갖추어져 있는 경우에는, 이 분류트랜스의 각각의 코일에 흐르는 전류가 균등하게 되거나, 그에 따라 자속이 상쇄되기 때문에, 잔류성분 이외에는 자속이 생기지 않게 되어, 코어를 소형으로 할 수 있는 동시에, 분류트랜스에 발생하는 전압이 거의 없어진다.

또한, 승압트랜스가 누설자속성의 승압트랜스의 경우, 분류트랜스에 발생하는 전압이 거의 없다는 것은, 즉, 냉음극관의 관전압과 누설자속성 승압트랜스의 2차권선의 전압이 균등한 것이다. 예를 들면, 냉음극관의 관전압이 700V이면 2차권선에 가해지는 전압도 이상적으로는 700V이다.

여기서, 접속된 한쪽의 냉음극관에 전류가 흐르지 않은 경우, 분류트랜스의 자속이 불균형하게 되지만, 분류트랜스의 코어단면적을 충분히 작게 설계하여, 균형시에는 포화하지 않고, 불균형시에는 포화하는 것과 같은 조건으로 설정한 경우는, 점등하지 않았을 때에 코어가 포화하여, 분류트랜스의 점등되지 않은 쪽의 단자에는 도 10에 나타낸 바와 같은 파고첨두치가 높은 전압을 발생시킬 수 있다. 이에 따라 점등되지 않은 냉음극관의 점등을 쉽게 하는 작용을 발생시키는 것이 가능하다.

또, 분류트랜스는 각 방전관이 정상으로 점등하고 있는 경우에는, 각 코일에 낮은 전압밖에 발생하지 않는 한편, 각 방전관중의 어느 하나에 이상 또는 점등하지 않는 것이 발생한 경우에는, 첨두치가 높은 전압이 발생하는 것이기 때문에, 도 13∼도 15에 도시한 바와 같이, 각 권선마다 다이액을 병렬로 배치함으로써, 방전관의 이상이 없는 경우에는, 다이액의 존재는 아무런 영향이 없고, 이상이 일어난 경우에는, 권선의 전류가 다이액쪽으로 흐름에 따라 권선을 보호한다.

또한, 각 방전관중의 어느 하나에 이상 또는 점등되지 않은 것이 발생한 경우나 방전관이 손상마모하여 특성이 변화한 경우에는, 분류트랜스의 각 권선에 전압이 발생한다. 이 전압은 방전관의 손상마모의 정도에 따라 높아지지만, 이 전압은 다이오드(Di)를 통해 하나로 묶여지고, 전압의 이상검출회로에 접속된다.

이 경우, 예컨대, 적절히 제너 다이오드(Zd)를 이 검출회로에 직렬로 배치함으로써, 이상전압이 제너 다이오드(Zd)의 항복전압을 넘었을 때에 전류가 흐르고, 그 전류를 검출함으로써 간단한 이상검출이 가능하다.

또한, 이 이상전압은 방전관의 손상마모의 정도에 따라 높아지기 때문에, 이 전압을 계측함으로써 방전관의 손상마모의 정도를 알 수 있다.

도 14에 도시한 바와 같이, 분류트랜스(Td)를 고압쪽에 배치한 경우는 발생하는 전압을 검출하기 위해서, 일례로 적절히 포토 커플러를 통해 검출하는 방법을 나타내고 있다.

이상전압의 정도에 따라 손상마모의 정도를 계측하는 것이면{이 경우, 제너 다이오드(Zd)는 적절히 제거한다}, 도 15에 도시한 바와 같이, 분류트랜스를 저압쪽에 배치한 편이 그 밖의 회로를 구성하기 쉽다.

또한, 냉음극관(C)의 경우는 방전전압이 높기 때문에, 각 냉음극관(C)에 흐르는 전류는 배선 등으로부터 기생용량(Cs)을 통하여 그라운드에 리크하지만, 이 전류가 각 냉음극관(C)에 흐르는 전류를 불균일하게 한다.

분류트랜스(Td)를 저압쪽에 배치한 경우에는, 분류트랜스(Td)의 각 권선과 그라운드와의 사이에 발생하는 기생용량의 값 그 자체에는 변화가 없지만, 전압이 낮기 때문에 기생용량(Cs)을 통하여 그라운드에 리크하는 전류는 거의 무시할 수 있게 된다. 그 때문에, 분류트랜스(Td)에 의한 전류의 균형효과가 효율적으로 작용하게 된다.

이 주위의 사정은 열음극관의 경우의 전류 밸런스와 달리, 기생용량에 따른 고압회로에서는, 분류트랜스를 냉음극관 고압쪽에 배치한 경우와 저압쪽에 배치한경우에는, 그 효과가 크게 다르다.

본 발명은 이상의 설명으로부터 명백하듯이, 누설자속성트랜스의 2차권선에 흐르는 전류를 분류하여 균형시키는 것과, 특히 냉음극관과의 조합에 있어서는 권선의 전압이 낮게 억제되는 것에 큰 특징이 있다.

본 발명의 특징은 전단의 인버터회로의 출력전압을 낮게 억제함으로써, 전단의 인버터회로가 실시예에 기재된 것 이외라 해도, 고압에 의한 장해에 영향을 받는 것이면 어떠한 인버터회로이더라도 작용효과에 영향을 주는 것은 아니다.

따라서, 누설자속성 승압트랜스를 사용한 경우의 이점인, 고전압에 기인한 해가 지남에 따른 변화가 거의 생기지 않는, 2차권선의 층간 쇼트(레어 쇼트/레이어 쇼트)를 일으켜 소손하는 등의 장해를 대폭 줄일 수 있는 정전 노이즈가 저감하는 등의 특징을 잃지 않는 다등점등의 인버터회로를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 분류트랜스에 접속된 냉음극관끼리는 서로의 전류가 균등해지도록 균형하기 때문에, 개개의 냉음극관에 대한 전류제어회로가 불필요하고, 제어회로는 하나이면 되기 때문에, 제어회로를 대폭 단순화할 수가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의해 접속된 복수의 냉음극관중의 일부가 기동에 실패하여 점등되지 않게 되었다고 해도, 코어의 포화작용에 의해 점등되지 않은 냉음극관에는 파고첨두치가 높은 전압이 인가되기 때문에, 복수점등의 경우에 일부의 냉음극관만이 점등되지 않게 되는 일은 없고, 전등(全燈)이 점등되어, 또한, 동시에 전류가 균형이 잡힌다.

그에 따라, 도 2 내지 도 7의 다등점등의 예에 있어서도 아무런 점등되지 않는다고 하는 문제는 생기지 않고, 점등되지 않는 것에 대한 특별한 대책은 불필요하며, 점등회로는 매우 간편하게 된다.

또한, 이렇게 분류트랜스의 코어를 포화시켰다고 해도, 분류트랜스는 매우 소형이므로, 코어부피의 절대치는 작기 때문에 발열은 약간이다.

또한, 분류트랜스의 각 권선마다 다이액을 병렬로 배치한 경우에는, 각 권선의 내압이상의 전압은 가해지지 않기 때문에 권선을 보호할 수 있게 되었다.

또한, 방전관이 점등하지 않는 것이나 이상을 검출하는 회로는 매우 간편하게 되었다. 특히, 분류트랜스를 저압쪽에 배치한 경우에는, 이상검출방법은 더욱 간편해지는 동시에, 분류트랜스의 주변에 발생하는 기생용량의 영향도 받지 않게 되고, 그 결과, 전류의 균형효과는 매우 안정된 것이 되었다. 이 효과는 분류트랜스를 고압쪽에 배치하는 것보다도 효과적이다.

그리고, 그러한 것은 압전형 트랜스를 사용한 인버터회로에서도 언급할 수 있고, 1회로에 대하여 복수의 냉음극관을 점등시킴에 따라, 압전형 트랜스의 안전성이나 다른 이점을 잃지 않고, 다등점등에 대응할 수 있게 되기 때문에, 압전형 트랜스를 사용한 인버터의 용도를 확대하는 것이 가능하다.

그리고 또, 압전형 트랜스의 승압비는 특별히 크게 할 필요는 없고, 2차쪽의 출력전압을 낮게 억제하기 위해서, 다등점등회로에서도 압전트랜스가 파손한다고 하는 문제는 해소된다.

또한, 종전의 설계로서는, 냉음극관의 전류를 안정화시키고, 각 냉음극관의관전류를 균등화시키기 위해서는, 적어도, 용량성 밸러스트의 리액턴스를 거의 냉음극관의 임피던스와 같아지도록 설계해야만 하지만, 본 발명에 의해 전류의 분류를 할 수 있게 되면, 용량성 밸러스트의 리액턴스는 작아도 된다. 그 결과, 종래형 인버터회로에서도, 2차권선의 전압을 낮게 설계할 수 있게 되어, 트랜스 2차권선의 고압에 따라 야기되는 장해를 저감할 수 있다.

또, 미국특허 US2002/0140538이나 일본내의 특허 제2727461호 및 특허제2727462호에 개시된, 도 21과 같은 기울임 감기로 조합함에 따라 자기공진주파수는 높아지고, 분류트랜스는 도 22에 도시한 바와 같이 매우 소형인 것으로 할 수 있었다. 본 감는 방법은 섹션감기와 비교하여 권선 상호의 누설 자속이 적을 뿐만 아니라, 권선내에서도 결합이 좋고 누설 자속이 적은 것을 특징으로 하기 때문이며, 따라서, 가늘고 긴 변형형상이면서도 누설 자속을 적게 하는 것이 가능하다. 그 결과, 분류트랜스를 한층 더 소형화할 수 있고, 그에 따라 포화하였을 때의 발열저감의 효과도 더욱 양호해졌다.

또한, 도 23은 이 분류트랜스로 구성한 분류회로 모듈이다. 분류트랜스가 소형형상이기 때문에 모듈상의 레이아웃의 자유도도 높게 되었다.

또한, 도 25는 본 발명에 의한 분류회로와 특허 제27733817호에 의한 고효율인버터회로를 조합한 구성의 일례이지만, 독립된 분류회로기판 모듈(왼쪽)과 인버터회로(오른쪽)로 구성되어 있다. 해당 인버터회로쪽은 제어회로가 하나가 되고, 종래의 다등면 광원용 인버터회로(도 24)에 비해서 인버터회로의 구성이 매우 간략화되었다.

이에 따라, 종래에는 비용이 높다고 해서 경원시되고 있던 고효율 인버터회로인 타여공진형회로와의 조합도 용이하게 되어, 다등면 광원용의 인버터회로 시스템의 비용도 대폭 저감하게 되었다.

이와 같이 분류회로 모듈은 인버터회로기판과는 다른 모듈로서 독립시키는 쪽이 보다 효과적이다. 분류회로는 인버터회로의 일부로서가 아니라, 전압-전류특성(특히 음성저항특성)의 관리된 백 라이트와 함께 일체로서 관리되어, 특성이 보증된 백 라이트유니트를 구성함으로써, 음성저항특성에 대하여 최적화된 분류회로 모듈이 구성되기 쉬워졌다.

또한, 인버터회로는 이 일체화된 백 라이트유니트를 마치 하나의 대전력 냉음극관으로 간주하고, 그에 대하여 대전력의 인버터회로를 구성한다고 하는 착안에 근거함에 따라 다등(多燈) 대전력(大電力)의 백 라이트 시스템의 대폭적인 합리화가 가능해졌다.

Claims (14)

1. 방전관용 인버터회로의 승압트랜스의 2차권선에 대하여 접속된 두개의 코일이 배치되고, 해당 두개의 코일은 각각 발생하는 자속이 대향하여, 해당 자속이 상쇄하도록 자기적으로 결합된 전류의 분류트랜스를 구성하여, 해당 두개의 코일의 각각에 방전관이 접속되고, 해당 각 방전관에 흐르는 관전류가 균형있는 방전관용 인버터회로에서, 면광원에는 다수의 방전관이 배치되고, 해당 방전관에 근접한 도체가 배치되어, 해당 방전관과 해당 근접한 도체의 사이에서 기생용량이 생성되며, 해당 기생용량은 해당 분류트랜스를 적절히 통해 가산되어, 해당 방전관의 직렬용량성분을 제외한 전극부분과 양광주와의 합성 임피던스특성이 음성저항특성을 가지며, 해당 분류트랜스의 균형에 관계된 인덕턴스의 해당 인버터회로동작주파수에 있어서의 리액턴스가 방전관의 음성저항을 상회하는 것에 의해 점등시키는 것을 특징으로 하는 다등점등의 방전관용 인버터회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분류트랜스에 접속된 방전관의 한쪽이 점등되지 않았을 때, 점등한 해당 방전관측에 흐르는 전류에 의해 해당 분류트랜스의 코어가 포화하고, 그에 따라 해당 분류트랜스의 해당 점등되지 않은 방전관측의 단자에 파고첨두치가 높은 전압이 발생하여, 해당 점등되지 않은 방전관에 고전압을 인가하는 다등점등의 방전관용 인버터회로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분류트랜스를 복수 배치하여 이루어지는 분류회로를 구성하고, 하나의 인버터출력에 대하여 복수의 방전관의 관전류가 동시에 균형있는 다등점등의 방전관용 인버터회로.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 분류회로는 분류트랜스를 토너먼트·트리형상, 즉, 분류트랜스의 각각의 코일이 발생하는 자속이 대향하도록 두개의 권선이 감기고, 그 해당 권선의 일끝단이 함께 접속되며, 해당 두개의 권선이 함께 접속된 일끝단과는 별도의 일끝단이 더욱 별도의 분류트랜스의 두개의 권선이 함께 접속된 일끝단에 접속되어, 이것을 차례로 다단층으로 접속하여 피라미드형상으로 접속한 것인 다등점등의 방전관용 인버터회로.
5. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서, 제 3 항의 분류회로는 분류트랜스의 하나의 코일을 다음 단의 코일에 접속하고, 해당 접속된 분류코일의 또 한쪽의 코일을 더욱 다음 단의 코일에 접속하고, 적절히 해당 접속을 반복하여, 일순하는 관계에 접속된 해당 분류회로이고, 해당 분류회로의 해당 분류트랜스는 충분한 누설 인덕턴스를 가진 것에 의해 개개의 해당 분류트랜스의 실효적인 변성비의 오차를 흡수하여 복수의 방전관의 관전류가 동시에 균형있는 다등점등의 방전관용 인버터회로.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분류트랜스의 코일을 세개 이상 가지며, 각각의 코일이 발생하는 자속이 대향하여 상쇄되도록 구성된 분류트랜스를 가짐에 따라 해당 각 코일에 접속된 방전관의 관전류가 동시에 균형있는 다등점등의 방전관용 인버터회로.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 분류트랜스의 접속은 제 5 항의 접속방식인 다등점등의 방전관용 인버터회로.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 분류코일이 다단층으로 접속되는 경우, 하층의 분류코일의 리액턴스값보다도 상층의 분류코일의 리액턴스값을 차례로 점차 줄여 나감으로써 감는 수를 점차 줄이는 구성으로 하는 다등점등의 방전관용 인버터회로.
9. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 승압트랜스를 압전형 트랜스로 대체한 다등점등의 방전관용 인버터회로.
10. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 분류트랜스의 각 권선에 병렬로 적절히 다이액을 배치하여 이루어는 다등점등의 방전관용 인버터회로.
11. 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 분류트랜스의 각 권선과 해당 방전관과의 접속점에 접속된 다이오드를 가지며, 해당 각 다이오드의 다른쪽의 단자는 하나로 접속되며, 해당 방전관중의 어느 하나가 이상을 일으켰을 때에 발생하는 전압을 검출하는 검출회로를 설치한 다등점등의 방전관용 인버터회로.
12. 제 1 항 내지 제 7 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 검출회로를 적절히 배치하여, 상기 분류트랜스를 해당 방전관의 저압쪽에 배치한 다등점등의 방전관용 인버터회로.
13. 제 1 항 내지 제 11 항중의 어느 한 항에 있어서, 제 1 항 내지 제 11 항의 분류트랜스의 두개의 코일의 각각의 권선을 기울여 감는 방전관용 인버터회로.
14. 상기 분류회로는 인버터회로에서 독립하여 이루어지는 모듈로 하고, 상기 면광원의 방전관의 제 1 항에 있어서의 분류조건에 정합시켜 해당 면광원쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 면광원시스템.