KR20060010012A - 외부전극램프용 인버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 램프에 교류 전원을 공급해 주는 인버터 혹은 안정기(이하 인버터)에 관한 것으로 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)과 이와 유사한 구조를 갖는 램프에 전원을 공급해 주는 인버터의 구조에 관한 발명이다. 기존의 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)의 단점을 보완하여 전극을 외부로 노출시켜 만든 램프가 EEFL이다. 본 출원인은 EEFL과 관련된 다수의 내용을 이미 특허 출원한 바 있으며 본 내용에서는 기존 안정기 및 인버터와 밝기 조절에서 다른 구조를 갖는 제품에 관한 설명이 주를 이룬다.

EEFL의 밝기를 PWM 방식으로 조절할 경우 PWM의 DUTY가 적어 질수록 전원의 파형이 불안정해 지고 이로 인한 열과 노이즈 문제를 안게 된다. 현재는 이러한 방식을 사용하고 있는데 비해 본 인버터는 입력 전압을 제어하는 방식으로 밝기를 조절하였다. 따라서, 위의 기술적 문제를 완전히 해결하였고 안정적인 제품 개발과 제작이 가능하게 되었다.

외부전극램프용 인버터, EEFL, TFT-LCD BACKLIGHT INVERTER, 외부전극

Description

외부전극램프용 인버터{INVERTER FOR EEFL}

도1은 인버터의 블록 다이어그램,

도2는 전압을 변경하여 밝기를 조절할 수 있는 부분의 구성도이다.

기존의 인버터의 경우 사용방식에 따라 BUCK-LOYER 방식과 전용칩 방식으로 나눌 수 있다. 보통 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)과 형광등(Fluorescent Lamp)를 동작시키는 INVERTER가 보편화되어 있다. 두 가지 방법 중 생산 단가나 상황에 따라 필요한 방식을 선택하여 사용한다. 여기에서는 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)과 이와 유사한 형태의 구조를 갖는 램프에 적용시키는 INVERTER에 대해 설명하고자 한다. EEFL은 전극이 외부로 나와 있어 CCFL의 성능, 수명 등의 단점을 보완할 수 있게 제작된 램프이고 대면적 LCD PANEL 혹은 대면적이 필요한 곳에 적합한 램프이다. 따라서, 대면적화 되어 가는 PANEL에 맞추어 EEFL의 사용 빈도와 용도가 늘어가는 추세이다. 하지만 EEFL은 전극이 외부로 노출되어 있고 유리관을 통과하여 전원을 공급해야하는 구조적인 문제를 안고 있다. 이로 인해 열, 노이즈, 보호기능 첨가 등 여러 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제로 인해 현재까지는 널리 사용되지 못하고 있다.

본 출원에서는 EEFL의 밝기를 조절하는 방식에 대해 설명하고자 한다. 보통 PWM으로 램프의 밝기를 조절하게 된다. PWM이란 펄스폭변조방식(Pulse Width Modulation)의 약자로 온/오프되어 있는 펄스의 폭을 늘리고 줄임으로써 전류를 제어하는 방식이다. 밝기 조절 기능이 내장되어 있는 거의 모든 인버터에서 위의 방식을 사용한다. 하지만 이 방식을 EEFL에 사용하였을 경우 양쪽 전극에 모두 고압을 걸어 주어야 하는 EEFL의 구조로 인해 DUTY가 낮아지게 되면 전원이 불안해지고 열과 노이즈, 제품의 안정성에도 문제를 야기하게 된다. Duty는 턴온되어 있는 비율을 나타내면 흔히 %로 표시한다. 이런 이유로 현재 밝기 조절 기능이 필요치 않은 일부제품에만 저휘도용으로 사용되고 있는 실정이다.

상기의 단점을 보완하기 위해 입력 전압을 변경하여 밝기 조절이 가능한 인버터의 구조가 필요하며 본 출원의 핵심적인 부분이다. 외부 제어 신호를 받아 넓은 범위의 휘도를 입력 전압을 변환하여 안정적으로 동작시키는 제품을 만드는 것이 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제이다.

본 발명은 EEFL이나 이와 유사한 구조를 갖는 램프에 안정적인 전원공급을 할 수 있는 인버터의 구조에 관한 것으로 특히 여기에서는 PWM으로 휘도를 변경하지 않고 전압을 변경하여 휘도를 변경하는 방식의 인버터에 관한 것이다. 먼저 본 고안의 구성을 첨부한 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다. 도1에서 당사의 인버터는 역할에 따라 입력부(1), 전압변환부(2), 제어부(3), 구동부(4), 전원부(5), 출력부(6)로 구성된다. 입력부(1)는 입력 컨넥터로 구성되며 정류된 직류 전원과 제어신호가 외부로부터 들어오게 된다. 전압변환부(2)는 Adjustable Regulator와 출력 전압을 변경할 수 있는 가변저항 등의 회로로 구성되며 입력 전압을 외부 제어신호에 의해 원하는 전압으로 변경시켜 구동부로 전원을 전달하는 역할을 한다. 소모 전류가 클 경우에는 전류 부스터 회로를 함께 사용하여 사용할 수 있는 전류를 충분히 공급할 수 있게 된다. 제어부(3)는 인버터 전용칩 혹은 BUCK-ROYER회로 등으로 구성되며 교류 신호를 발생시켜 구동부로 전달하며 제어신호와 피드백신호를 검출하여 변경된 신호를 전송하는 역할을 한다. 구동부(4)는 파워 FET로 구성되며 전압변환부에서 직류전원을 입력받고 제어부에서 교류신호를 입력받아 전원부로 전원을 전달하는 역할을 한다. 전원부(5)은 고압트랜스포머로 구성되며 계산치와 실험치로 얻어진 권선비로서 저압의 교류 전원을 고압의 교류전원으로 증폭시키며 각 램프에 적합한 출력을 낼 수 있도록 제작되어진다. 출력부(6)는 출력 컨넥터로 구성되고 이를 통해 각 램프(7)로 고압의 교류전원을 공급하고 피드백을 받아 이를 제어부로 전달하는 역할을 한다.

기존의 제품과 방식을 보면 PWM 방식으로 램프의 밝기를 조절한다. FET를 구동시키는 신호의 PWM DUTY를 조절하여 램프의 밝기를 조절하게 되는데 이는 밝기 조절 기능이 내장되어 있는 거의 모든 제품에 적용되고 있다. 하지만, 이를 EEFL에 적용했을 경우 DUTY가 낮은 상황에서 여러 문제가 발생하게 된다. 따라서, 이를 보완하기 위해 본 출원에서는 DUTY는 항상 최대치로 출력하게 하고 입력부에서 전압변환부를 통해 구동부로 출력되는 전압을 변경하여 램프의 밝기를 조절할 수 있게 하였다. 이런 방식을 채택할 경우 DUTY가 적은 상태에서 발생할 수 있는 소자의 열, 노이즈, 불안정성 등의 문제를 완전히 제거하였다.

도2에서 전압변환부(2)를 나타내었다. 도2에서 전압변환부는 Adjustable Regulator와 전류 부스터 및 주변 소자 등으로 구성되며 입력부로부터 직류 전원을 입력받고 외부 제어 신호를 통해 출력 전압을 변경시킬 수 있는 구조로 되어있다. 이 출력 전원이 구동부로 전달되며 외부 제어 신호로 이 전압을 변경시켜 램프의 밝기를 변경시킬 수 있게 된다. Adjustable Regulator 만으로 충분한 전류를 공급하기 힘들 경우 전류 부스터라고 불리는 회로를 첨가하게 된다. 전류 부스터 회로는 충분한 전류를 공급하기 위해 사용되는 회로로 트랜지스터와 저항 등으로 구성되는데 사용 환경에 따라 트랜지스터의 수량, 용량은 적절하게 구성된다.

현재 EEFL은 장수명과 고휘도, 병렬 연결, 인버터 단가 감소 등 여러 가지 장점을 가지고 있음에도 불구하고 사용이 극히 제한되어 있다. 이는 EEFL이 갖는 구조적 특징에 기인한 것으로 이를 해결하게 되면 여러 분야에 다양하게 사용 될 수 있을 것이다. 위의 방법을 사용하게 될 경우 EEFL이 갖는 구조적 문제를 해결하게 되어 안정적인 제품 제작이 가능해지고 이는 다양한 수요로 이어질 것이며 시장 선점과 확장에 중요한 역할을 할 것이다.

Claims (2)

1. 램프에 교류전류를 공급해 주는 인버터 혹은 안정기로서 특히, EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)과 이와 유사한 구조를 가진 램프를 사용함에 있어 전원으로 사용되는 직류 전압의 크기를 조절하여 램프의 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 인버터 혹은 안정기와 이를 사용한 등기구.
2. 청구항 1에서 전압을 제어하고 충분한 전류를 공급해 주기 위해 Adjustable Regulator와 전류 부스터 회로로 구성되는 것을 특징으로 하고 사용자의 제어신호에 의해 전압을 쉽게 변경할 수 있는 인버터 혹은 안정기와 이를 사용한 등기구.

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