KR20050089850A - 용량성 결합된 형광 램프 패키지 - Google Patents

용량성 결합된 형광 램프 패키지 Download PDF

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KR20050089850A KR1020057011869A KR20057011869A KR20050089850A KR 20050089850 A KR20050089850 A KR 20050089850A KR 1020057011869 A KR1020057011869 A KR 1020057011869A KR 20057011869 A KR20057011869 A KR 20057011869A KR 20050089850 A KR20050089850 A KR 20050089850A
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거트 더블류. 브러닝
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

원통형 세라믹관(100) 형태의 용량성 결합 구조를 구비한 형광 램프(100)는 형광 램프(100)를 구동하기 위한 인버터 회로(210)와 공급 전압을 인버터 회로(210)에 인가하기 위한 공급 노드(220)로 패키지화된다. 인버터 회로(210)는 예컨대 전류-공급 푸시-풀, 전압-공급 푸시-풀, 능동 클램프 플라이백, 및 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로와 같은 종래의 인버터 회로일 수 있다.

Description

용량성 결합된 형광 램프 패키지{CAPACITIVELY COUPLED FLUORESCENT LAMP PACKAGE}
본 발명은 일반적으로 조명 시스템에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 용량성 결합된 형광 램프 및 인버터 회로를 구비한 용량성 결합된 형광 램프 패키지에 관한 것이다.
냉 음극 형광 램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)는 백라이트 LCD 및 다른 응용에 널리 사용된다. 예컨대 전류-공급 푸시-풀, 전압-공급 푸시-풀, 능동 클램프 플라이백, 및 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로와 같은 다른 전자 구동기나 인버터 회로가 CCFL 램프를 높은 동작 주파수에서 동작시키기 위해 설계되었다. 전형적인 주파수 범위는 20kHz와 100kHz 사이이다. 이렇게, 높은 주파수 전압이 방전을 형성하는 방전 용기 또는 CCFL 관 내의 방전 공간에 인가된다.
CCFL의 휘도를 증가시키기 위해, 방전 용기 또는 관을 채우는 비활성 가스(rare gas)의 가스압력이 증가한다. 비활성 가스의 가스압력을 증가시킨 이후, CCFL에 인가된 전압과 이 전압의 높은 주파수가 증가하지 않는다면, 방전에 필요한 전류는 불충분하다. 그러므로, CCFL의 휘도 또는 램프 출력을 증가시키기 위해, 비활성 가스의 가스압이 증가해야 할 뿐만 아니라 CCFL에 인가된 전압 및 전류가 증가되어야 한다. 그러나, 인가된 전압이 증가할 때, CCFL의 절연파괴를 초래할 수 있는 방전 용기의 외부 표면상의 방전 크리핑(creeping)의 위험이 있다.
전극 역할을 하는 두 개의 상대적으로 무거운 니켈-도금 철 직사각형 탭을 구비한 종래의 CCFL의 단점을 극복하기 위해, 용량성 결합된 형광 램프는 한 쌍의 원통 세라믹관 형태의 용량성 결합 구조를 갖도록 설계되었다. 전형적으로, 원통 세라믹관은 2.5mm의 내부 직경, 3.5mm의 외부 직경, 10mm의 길이를 갖는다. 특정한 유전 상수 및 외형을 갖는 이러한 세라믹관은 램프의 양의 열(positive column)에 대해 직렬 커패시턴스를 효과적으로 형성한다. 이러한 커패시턴스는 주파수에 상당히 의존하지는 않는다. 적절한 물질을 선택하고 구성함으로써, 이러한 직렬 커패시턴스는 전자 구동기을 위해 설계될 수 있다.
음극의 개선으로 인해, 램프 전류는 채워진 가스압력과 이 램프에 인가된 전압을 증가시킬 필요 없이도 극적으로 증가한다. 사실, 종래의 CCFL과 비교할 때, 동일한 램프 출력을 전달하기 위해, 용량성 결합된 형광 램프에 인가된 전압은 종래의 CCFL에 인가된 전압보다 더 작다.
나아가, 효과로서, 등가의 램프 임피던스는 상당히 감소한다. 예컨대, 용량성 결합된 형광 램프에 대한 바람직한 설계에서, 램프 전압은 450V이고, 램프 전류는 50kHz에서 20mA이다. 그러므로, 램프 임피던스는 종래의 CCFL의 경우의 대략 115㏀과 비교할 때 대략 22.5㏀이다. 그러므로, 용량성 결합된 형광 램프는 종래기술과 관련된 문제점을 극복하고, 또한 종래의 CCFL에 비해 몇 가지 장점을 제공한다.
특히 백라이트를 필요로 하는 LCD 디스플레이를 구비한 전기 디바이스 내에서 전기 디바이스에 설치하기 위해 설계된 용량성 결합된 형광 램프 패키지를 제공하기 위해 용량성 결합된 형광 램프를 개선할 필요가 있다.
도 1은 종래기술의 용량성 결합 형광 램프를 예시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 용량성 결합 형광 램프 패키지의 블록도.
도 3은 용량성 결합 형광 램프를 구동하는 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 대안적인 용량성 결합 형광 램프 패키지의 블록도.
본 발명에 따라, 종래기술과 관련된 문제점을 제거하는 용량성 결합된 형광 램프 패키지가 제공된다.
본 발명의 용량성 결합된 형광 램프 패키지는 원통 세라믹관 형태의 용량성 결합 구조를 구비한 형광 램프를 포함한다. 램프 패키지는 형광 램프를 구동하기 위한 인버터 회로와 공급 전압을 인버터 회로에 인가하기 위한 공급 노드를 더 포함한다. 인버터 회로는 예컨대, 전류-공급 푸시-풀, 전압-공급 푸시-풀, 능동 클램프 플라이백, 및 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로와 같은 종래의 인버터 회로일 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 형광 램프, 이 램프를 구동하기 위한 인버터 회로, 공급 전압을 수신하기 위한 공급 노드를 포함하는 용량성 결합된 형광 램프 패키지를 제공한다.
나아가, 본 발명은 용량성 결합된 형광 램프 패키지를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 용량성 결합된 형광 램프를 제공하는 단계와; 이 램프를 구동하기 위한 인버터 회로를 제공하는 단계와; 공급 전압을 상기 인버터 회로에 인가하기 위한 공급 노드를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 램프 및 인버터 회로를 완전히 에워싸고, 공급 노드를 부분적으로 에워싸기 위한 하우징을 제공하는 단계를 더 포함한다.
여기서 개시된 용량성 결합된 형광 램프 패키지의 바람직한 실시예가 이제 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 기술될 것이다. 여기서 개시된 실시예는 LCD의 백라이트용으로 설계되지만, 현재 개시된 실시예는 다른 응용에 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 참조번호(100)로 표시되는 종래기술의 용량성 결합된 형광 램프가 도시되어 있다. 용량성 결합된 형광 램프(100)는 방전 용기나 관(102) 및 이 방전 용기(102) 내에서 종래의 음극 대신에 원통 세라믹관 또는 용량성 결합 구조(104)를 포함한다. 전형적으로, 원통 세라믹관(104)은 대략 2.5mm의 내부 직경과, 대략 3.5mm의 외부 직경과, 대략 10mm의 길이를 갖는다.
용량성 결합된 형광 램프(100)의 원통 세라믹관(104)은 방전 용기나 관(102) 내에서 채워진 가스압력과 램프(100)에 인가된 전압을 증가시킬필요없이도 램프(100)에 인가된 전류가 대략 100%만큼 증가하게 한다.
용량성 결합된 형광 램프(100)에 대한 바람직한 설계에서, 램프 전압은 대략 450V이다. 나아가, 램프 전류는 대략 50kHz의 동작 주파수에서 대략 20mA이다. 그러므로, 램프 임피던스는 종래 CCFL 경우의 대략 115㏀과 비교할 때 대략 22.5㏀이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 용량성 결합된 형광 램프 패키지의 블록도가 도시되어 있다. 일반적으로 참조번호(200)로 표시된 용량성 결합된 형광 램프 패키지는 방전 용기(102)와 원통 세라믹관(104)을 구비한 용량성 결합된 형광 램프(100)를 포함한다. 램프 패키지(200)는 램프(100)를 구동하기 위한 전자 구동기 또는 인버터 회로(210)와, 전압 또는 전력 공급원(미도시)으로부터 공급 전압을 수신하기 위한 공급 노드(220)를 더 포함한다. 공급 전압은 대략 450V이다. 바람직하게, 인버터 회로(210)는 20kHz 및 100kHz 구동 신호를 용량성 결합된 형광 램프(100)에 공급한다.
인버터 회로(210)는 예컨대 종래의 CCFL에 사용된 전류-공급 푸시-풀, 전압-공급 푸시-풀, 능동 클램프 플라이백, 및 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로와 같은 종래의 인버터 회로이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 램프 패키지(200)내에 병합하기 위한 한 바람직한 인버터 회로는 스위치쌍(Q1 및 Q2), 버퍼 커패시터(CB), 및 DC 블록쌍(CD1 및 CD2)의 종래의 배열을 포함하는 입력 전압(Vin)에 의해 동작하는 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로이다. 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로는 기준 전압(Vref)에 의해 동작하는 제어 집적 회로(306)에 의해 제어된다.
공진 인덕터(Lr)는 스위치쌍(Q1 및 Q2) 사이에 결합되고, 나아가 도시된 바와 같이 저항(R1) 및 커패시터(C1)로 된 종래의 배열을 포함하는 위상 감지 회로에 결합된다. 위상 감지 회로는 나아가 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로를 제어하기 위해 종래에 제어 집적 회로(306)에 의해 사용되는 제어 집적회로(306)의 위상 입력(φ)에 더 결합된다.
트랜스(T)는 도시된 바와 같이 1차 권선 쌍(NP1 및 NP2)과 2차 권선 쌍(NS1 및 NS2)으로된 종래의 배열을 포함한다. 램프(100)는 CC1 및 CC2로 표시된 원통 세라믹관을 포함하고, 저항(RLP)은 램프(100)의 아크의 전기 특성을 표시하기 위해 도시된다. 램프(100)는 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로를 제어하기 위해 제어 집적회로(306)에 의해 종래에 사용되는 제어 집적회로(306)의 총 전류 입력단(itot)과 2차측 권선(NS1) 사이에 결합된다. 감지 저항(RSi)은 도시된 바와 같이 제어 집적회로(306)의 총 전류 입력단(itot)에 또한 결합된다. 램프(100)는 LCD 패널의 백라이트에 사용된다. 백라이트 분야에 램프를 응용하는 경우에, 공진 커패시턴스는 커패시터(CSH)로 도시된 등가의 차폐 기생 커패시턴스와 트랜스(T)의 등가의 출력 혼합(interwinding) 커패시턴스에 의해 형성된다. 다른 응용에서, 공진 커패시턴스는 종래의 방법에 의해 형성될 수 있다.
램프 전압 검출 회로는 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로를 제어하기 위해 제어 집적 회로(306)에 의해 종래에 사용되는 제어 집적 회로(306)의 전압 램프 입력단(VLAMP)과 2차측 권선(NS2)에 결합된 저항(R3)으로된 종래의 배열을 포함한다. 램프 전압 검출 회로는 제어 집적 회로(306)의 전압 램프 입력단(VLAMP)에 결합된 저항(R4)과 커패시터(C2)의 병렬 결합을 더 포함한다.
동작시, 램프(100)의 안정화 요소는 공진 인덕터(Lr) 및 공진 커패시턴스와 함께 CC1 및 CC2로 표시된 원통 세라믹관에 의해 주로 제어된다. 당업자는 램프(100)의 안정화에 사용될 수 있는 추가적인 전기 구성요소를 이해할 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따라 용량성 결합된 형광 램프 패키지의 대안적인 실시예의 블록도가 도시되어 있다. 일반적으로 참조번호(400)로 표시된 용량성 결합 형광 램프 패키지는 상술된 램프 패키지(200)와 유사하다. 그에 따라, 램프 패키지(400)는 방전 용기(102)와 원통 세라믹관(104)을 구비하는 용량성 결합 형광 램프(100)를 포함한다.
램프 패키지(400)는 램프(100)를 구동하기 위한 전자 구동기나 인버터 회로(410)와 전압 또는 전력 공급원(미도시)으로부터 공급 전압을 수신하기 위한 공급 노드(420)를 더 포함한다. 램프 패키지(400)의 공급 전압은 대략 450V이다. 바람직하게는, 인버터 회로(410)는 20kHz 및 100kHz 구동 신호를 용량성 결합된 형광 램프(100)에 공급한다.
LCD의 백라이트에서, 램프 패키지(200)는 랩탑 컴퓨터와 같은 LCD를 구비한 시스템 내에 설치되며, 공급 노드(220)는 공급 전압을 제공하기 위해 전압이나 전력 공급원에 연결된다. 인버터 회로(210)는 그러면 공급 전압에 의해 전력이 공급된다. 그에 따라, 인버터 회로(210)는 구동 신호를 용량성 결합된 형광 램프(100)에 송신하여, 램프(100)가 LCD의 백라이트용의 휘도를 달성하게 한다.
본 발명은 용량성 결합된 형광 램프 패키지(200, 400)를 제조하는 방법을 또한 제공한다. 이 방법은 용량성 결합된 형광 램프(100)를 제공하는 단계와; 램프(100)를 구동하기 위한 인버터 회로(210, 410)와 같은 인버터 회로를 제공하는 단계와; 공급 전압을 인버터 회로에 인가하기 위한 공급 노드(220, 420)와 같은 공급 노드를 제공하는 단계를 포함한다.
램프(100)와 인버터 회로를 완전히 에워싸고, 공급 노드를 부분적으로 에워싸기 위한 하우징을 제공하는 것도 생각해볼 수 있다.
바람직하게, 인버터 회로는 전류-공급 푸시-풀, 전압-공급 푸시-풀, 능동 클램프 플라이백, 및 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로로 구성된 그룹에서 선택된다.
본 명세서에서 개시된 실시예에 대해 여러 변형이 있을 수 있으며, 상기 설명은 제한하는 것으로 해석되기보다는 단순히 바람직한 실시예에 대한 예시로서 해석되어야 한다. 당업자는 여기서 첨부된 청구항의 사상과 범주 내에서 다른 변형을 계획할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 조명 시스템, 좀더 구체적으로는, 본 발명은 용량성 결합된 형광 램프 및 인버터 회로를 구비한 용량성 결합된 형광 램프 패키지에 이용된다.

Claims (17)

  1. 용량성 결합된 형광 램프 패키지(200, 400)로서,
    용량성 결합 구조를 포함하는 형광 램프(100)와;
    상기 형광 램프(100)를 구동하기 위한 인버터 회로(210)와;
    공급 전압을 상기 인버터 회로(210)에 인가하기 위한 공급 노드(220)를,
    포함하는 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인버터 회로(210)는 전류-공급 푸시-풀, 전압-공급 푸시-풀, 능동 클램프 플라이백(active clamped Flyback), 및 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 형광 램프(100)의 안정화(ballasting)는 주로 상기 용량성 결합 구조에 의해 제어되는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 형광 램프(100)의 안정화에 협력하기 위한 공진 인덕터(Lr)를 더 포함하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 형광 램프(100)는 방전 용기(102)와 상기 방전 용기(102) 내의 원통 세라믹관(104)을 포함하며, 상기 원통 세라믹관(104)은 상기 용량성 결합 구조를 구성하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 형광 램프(100)의 안정화는 주로 상기 원통 세라믹관(104)에 의해 제어되는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 형광 램프(100)의 안정화(ballasting)에 협력하기 위한 공진 인덕터(Lr)를 더 포함하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  8. 제 3항에 있어서, 상기 원통 세라믹관(104)은 대략 2.5mm의 내부 직경과, 대략 3.5mm의 외부 직경과, 대략 10mm의 길이를 갖는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 인버터 회로(210)는 20kHz 및 100kHz 구동 신호를 상기 형광 램프(100)에 공급하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 공급 전압은 대략 450V인, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 형광 램프(100)는 대략 20mA의 램프 전류와 대략 50kHz의 동작 주파수를 갖는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 형광 램프(100)는 대략 22.5㏀의 램프 임피던스를 갖는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 인버터 회로(210)를 제어하기 위한 집적 회로(440)를 더 포함하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지.
  14. 용량성 결합된 형광 램프 패키지(200, 400)를 제조하기 위한 방법으로서,
    용량성 결합 구조를 포함하는 형광 램프(100)를 제공하는 단계와;
    상기 형광 램프(100)를 구동하기 위한 인버터 회로(210)를 제공하는 단계와;
    공급 전압을 상기 인버터 회로(210)에 인가하기 위한 공급 노드(220)를 제공하는 단계를 포함하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 형광 램프(100)와 상기 인버터 회로(210)를 완전히 에워싸고, 상기 공급 노드(220)를 부분적으로 에워싸기 위한 하우징을 제공하는 단계를 더 포함하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지를 제조하기 위한 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 인버터 회로(210)를 제어하기 위한 집적 회로(440)를 제공하는 단계를 더 포함하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지를 제조하기 위한 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 전류-공급 푸시-풀, 전압-공급 푸시-풀, 능동 클램프 플라이백, 및 전압-공급 반-브릿지 인버터 회로(210)로 구성된 그룹으로부터 상기 인버터 회로(210)를 선택하는 단계를 더 포함하는, 용량성 결합된 형광 램프 패키지를 제조하기 위한 방법.
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