KR20060016224A - 외부전극 형광램프용 인버터 - Google Patents

외부전극 형광램프용 인버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LCD TV에 사용될 수 있는 외부전극 형광램프용 인버터를 개시한다. 이러한 인버터는, 외부로부터 제공되는 전원의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어신호에 응답하여 전원을 스위칭하여 변환하는 구동부와; 상기 구동부에서 인가되는 전원을 변압하기 위하여 1차 전압이 인가되는 1차 권선단과 상기 1차 전압에서 유도되는 2차 전압이 인가되는 2차 권선단을 포함하는 변압기와; 상기 변압기의 1차 권선단에서 유도된 전류를 검출하는 검출부를 구비하며, 2차 권선단의 양단에 상기 외부전극 형광램프를 플로팅 타입으로 연결하여 형광램프를 구동한다.

Description

외부전극 형광램프용 인버터 {Inverter for external electrode fluorescent lamp}
도 1은 종래의 외부전극 형광램프용 인버터의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외부전극 형광램프용 인버터의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 외부전극 형광램프 구동시 그라운드 방식을 이용한 램프 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 외부전극 형광램프 구동시 플로팅 방식을 이용한 램프 구동을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
112 : 제어부 114 : 구동부
116 : 검출부 118 : 변압기
120 : 램프 122 : 제 1 전극
124 : 제 2 전극 126 : 외부전극 형광램프
132 : 제 1 권선 134 : 제 2 권선
136 : 제 3 권선
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display : LCD)의 백라이트 유닛에 장착되는 외부전극 형광램프용 인버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막트랜지스터 액정표시장치의 광원으로 사용되는 외부전극 형광램프에 안정적인 교류전원을 공급하여 주는 인버터에 관한 것이다.
일반적으로, 평판표시장치는 크게 발광형과 수광형으로 분류된다. 그중 수광형으로는 액정표시장치가 있다. 이러한 액정표시장치는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 평판표시장치이므로, 액정표시장치의 배면에는 별도로 백라이트 유닛을 설치하여 광을 조사한다.
그런데 LCD를 채용하는 노트북 컴퓨터용 모니터나 데스크탑 컴퓨터용 LCD 모니터와는 달리 LCD TV는 높은 휘도와 긴 수명을 요구하는데, 기존의 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp : CCFL)로는 이를 만족시킬 수 없어 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp : EEFL)가 그 대체품으로 개발되고 있다.
한편, 백라이트 유닛은 표시면에 대한 광원의 배치에 따라서 도광판(light guide panel)을 사용하는 에지발광 방식과, 평면에 배열하는 직하발광 방식으로 구별할 수 있다.
다수의 외부전극 형광램프를 도광판 가장자리에 배치한 에지 방식의 백라이트 유닛이나 평면에 다수를 배치한 직하발광 방식의 백라이트 유닛은 외부전극 형광램프를 상호 병렬 연결하여 하나의 인버터에 의하여 구동이 가능하다. 왜냐하면 외부전극 형광램프는 전극이 방전공간에 노출되어 있지 않기 때문에 전류가 전극으로 흐르지 않고 벽전하가 양쪽 전극 부분에 쌓이며, 램프 양단에 벽전하에 의한 역전압의 형성으로 방전이 중단된다. 이어서 다른 램프가 방전되고 마찬가지로 벽전하가 형성된 후, 또다른 램프가 순차적으로 방전되므로 하나의 인버터에 의하여 다수의 램프를 구동할 수 있다.
도 1은 종래의 외부전극 형광램프용 인버터의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
인가된 직류 전원으로부터 전원을 공급받아 구동 주파수를 발생하고 구동부를 위한 duty 제어 등의 기능을 수행하는 제어부(12)를 통하여 인버터 회로 전체를 제어하게 되는데, 1차권선(32)과 2차권선(36)을 구비하는 변압기(18)는 파워 스위치인 구동부(14)로부터 교류 전원을 공급받아 전압을 변압하게 된다. 변압기(18)의 2차권선(36)은 한쪽은 G1에서 그라운드 되어 있고 다른 쪽은 외부전극 형광램프(26)의 제 1 전극(22)에 접속된다.
외부전극 형광램프(26)의 제 2 전극(24)은 저항(38)을 거쳐서 G2에서 그라운드 되는데, 이때 검출부(16)는 저항(38)에서 전류를 검출하여 외부전극 형광램프의 상태를 감지하게 되어 이에 대한 정보가 담긴 신호를 제어부(12)로 전달하면 제어부는 상기 검출부(16)로부터 전달된 유도전류에 대한 정보를 담은 신호를 통하여 외부전극 형광램프(26)의 상태를 감지하여 인버터 전체를 다시 제어하게 되는 피드백 작용을 하게 된다.
그러나, 전술한 종래의 외부전극 형광램프용 인버터는 외부전극 형광램프의 제 2 전극측이 그라운딩되는 그라운드 방식을 채용함으로써 외부전극 형광램프의 수명을 연장시키는데 한계가 있는 문제점이 있었으며, 휘도도 균일하지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 그라운드 방식의 인버터의 문제점을 해결하여, 외부전극 형광램프의 상태를 변압기의 1차 권선단에서 검출하여 형광램프측의 정전류를 유지하면서 고효율을 달성할 수 있는 외부전극 형광램프용 인버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부전극 형광램프용 인버터는 외부전극 형광램프에 전원을 공급하여 램프를 구동하는 인버터로서,
외부로부터 제공되는 전원의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와;
상기 제어신호에 응답하여 전원을 스위칭하여 변환하는 구동부와;
상기 구동부에서 인가되는 전원을 변압하기 위하여 1차 전압이 인가되는 1차 권선단과 상기 1차 전압에서 유도되는 2차 전압이 인가되는 2차 권선단을 포함하는 변압기와;
상기 변압기의 1차 권선단에서 유도된 전류를 검출하는 검출부를 구비한다.
여기서, 상기 1차 권선단은 상기 구동부로부터 전압이 인가되는 제1권선과 상기 제1권선으로부터 유도전류가 인가되는 제2권선을 포함한다.
특히, 상기 검출부는 상기 제2권선에 유도된 전류를 검출하게 되는 구조이다. 한편, 전술한 본 발명의 인터버는 상기 2차 권선단의 양단에 상기 외부전극 형광램프를 플로팅 타입으로 연결하여 구동하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 검출부에서 검출된 유도전류로부터 상기 2차 권선단에 연결된 외부전극 형광램프의 상태를 판단하게 된다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명이 바람직한 실시예에 따른 외부전극 형광램프용 인버터에 외부전극 형광램프가 연결되어 구동하는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도면에서 외부전극 형광램프는 하나만 연결되어 도시되어 있으나, 복수개의 외부전극 형광램프가 병렬로 연결되어 구동될 수도 있으며, 반드시 외부전극 형광램프에 그 용도가 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부전극 형광램프용 인버터는 외부로부터 제공되는 전원의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부((112)와; 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 전원을 스위칭하여 변환하는 구동부(114)와; 상기 구동부(114)에서 인가되는 전원을 변압하기 위하여 1차 전압이 인가되는 1차 권선단과 상기 1차 전압에서 유도되는 2차 전압이 인가되는 2차 권선단을 포함하는 변압기(118)와; 상기 변압기(118)의 1차 권선단에서 유도된 전류를 검출하는 검출부(116)를 구비한다.
보다 상세하게 설명하면, 램프(120)의 방전관 외부에 hot 전극(122)과 cold 전극(124)이 설치된 외부전극 형광램프(126)에 소정의 전압을 공급함으로써 이를 구동하기 위하여, 본원 발명의 인버터는 도면에서 "Vin" 으로 표시된 직류전원을 외부로부터 공급받는다. 일반적으로 공급되는 직류전원은 16V 내지 24V의 범위에 속한다.
펄스 전류를 스위칭하는 상기 구동부(114)를 제어하기 위하여, 상기 제어부(112)로부터 제어신호가 출력되면 상기 구동부(114)는 이에 응답하여 펄스 전원을 교류 전원으로 전환하는 정류과정을 거치도록 스위칭 단계를 수행하여 소정의 교류전원을 변압기(118)의 입력단으로 출력하게 된다.
한편, 교류전원의 승압 또는 강압을 수행하는 변압기(118)는 입력단에 해당하는 1차권선단과 출력단에 해당하는 2차권선단을 구비하는데, 본 발명의 1차권선단은 제1권선(132)과 제2권선(134)을 구비한다. 여기서 상기 구동부(114)에 연결되어 상기 구동부(114)로부터 전압이 직접 인가되는 권선은 변압기(118)의 1차권선단 중 제1권선(132)이며, 제2권선(134)은 구동부(114)로부터 직접 전압이 인가되지는 않는다. 다만, 제2권선(134)은 제1권선(132)과 함께 1차권선단을 이루면서 변압기의 입력단을 형성한다.
상기 변압기(118)의 출력단인 2차권선단은 제3권선(136)으로 구성되는데, 상기 제3권선(136)에는 전자 유도작용에 의해 입력단인 제1권선(132)으로부터 일반적 으로 전압이 승압되어 유도된다.
제3권선(136)에 유도되어진 승압된 전압은 본 발명이 적용되어질 외부전극 형광램프(126)을 구동하게 된다. 즉, 제3권선(136)의 양단은 램프(120)의 양단의 외부에 형성된 제 1 전극(122)과 제 2 전극(124)에 연결되어 외부전극 형광램프(126)를 구동하게 된다.
한편, 상기 변압기(118)의 제2권선(134)은 제1권선(132)과 같이 1차권선단을 이루면서 제1권선과 제2권선 상호간에도 전류가 유도된다. 따라서, 구동부(114)로부터 전압이 인가된 제1권선(132)으로부터 제3권선(136)으로 전압이 변환되어 유도되는 동시에 제2권선(134)에는 제3권선(136)에 인가되는 전압에 상응하는 유도전류가 인가된다.
이러한 과정으로 통하여 제2권선(134)에 인가된 유도전류는 제2권선에 연결된 검출부(116)에서 검출되어 그에 대한 정보는 제어부(112)로 넘겨지게 된다. 검출부(116)로부터 변압기에서의 유도 전류에 대한 정보를 입력받은 제어부(112)는 이러한 정보를 바탕으로 소정의 전원을 외부전극 형광램프(126)에 인가하기 위하여 구동부(114)에 새로운 제어신호를 출력하게 되고, 구동부(114)는 이러한 제어 신호에 응답하여 작동하게 된다.
이러한 과정에서 제어부(112)는 검출부(116)를 통해 검출되는 유도 전류가 과다하다고 판단되면 구동부(114)에 이를 낮추기 위한 제어 신호를 전달하여 구동부(114)를 제어하게 된다. 반대로 검출부(116)를 통해 검출된 유도전류가 소정의 수치에 미치지 못한다고 판단되면 구동부(114)에 이를 높이기 위한 제어 신호를 전 달하여 구동부(114)를 제어하게 된다. 이러한 과정을 통하여 변압기에서 2차 권선단에 유도되는 전압은 항상 일정하게 균일한 범위를 유지할 수 있게 되어, 필요한 경우에는 제어부에 의해 조절이 가능하게 된다.
본 발명에 따른 인버터의 경우, 변압기 입력단인 1차 권선단의 제2권선(134)에 유도되는 유도전류를 통하여 변압기 출력단인 제3권선(136)에 연결된 외부전극 형광램프의 상태를 점검하는 방식이므로, 상기 제2권선(134)에 유도되는 유도전류와 상기 외부전극 형광램프(126)에 인가되는 전압의 관계에 대한 사전의 정보는 제어부(112)에 주어져 있어야 한다. 따라서, 제어부(112)는 이러한 정보를 바탕으로 인버터 전체를 제어하게 되어, 소정의 전원을 외부전극 형광램프(126)에 인가하여 램프를 안정적으로 구동할 수 있게 되는 것이다.
한편, 종래 기술과는 달리, 본 발명의 변압기 출력단 측의 외부전극 형광램프(126)의 전기적 연결구성은 그라운드 되어 피드백 구조를 이루는 그라운드(ground) 방식이 아니다. 본 발명의 경우는 그라운드 되지 않은 플로팅(floating) 방식에 해당한다.
통상적으로, 무전극 유리관의 일측 또는 양측에 외부전극을 형성한 외부전극 형광램프를 구동할 때, 램프에 교류전원을 인가하는 전원출력부, 즉 인버터의 측면에서는 구동 방식에 따라 플로팅 방식과 그라운드 방식이 있다 두 방식 모두 동일한 전류로 램프를 구동하면 램프 양단간의 전압은 동일하다.
도 3은 외부전극 형광램프를 구동할 때 도 1에 도시된 종래의 기술과 같이 그라운드 방식을 이용한 램프 구동을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 외부전극 형 광램프 구동시 플로팅 방식을 갖는 램프 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 그라운드 방식의 경우, 외부전극 형광램프(26) 양단에 걸리는 전압은 플로팅 방식과 동일하지만, 교류 구동시 정극성(+)과 부극성(-) 사이의 전위는 제 1 전극(22)의 경우 양단에 걸리는 전압에 비해 약 2배 정도의 전위가 걸리고, 제 2 전극(24)측은 그라운드이므로 전위가 0V이다. 따라서, 제 1 전극에서 제 2 전극으로 갈수록 전위는 점점 낮아지게 된다. 여기서, 제 1 전극측은 전위가 높으므로 전극이 손상되는 문제가 있다. 참고로 여기서 램프(20)의 튜브 내부의 플라즈마 전위는 무시한다.
반면에, 도 4에 도시된 플로팅 방식의 경우, 램프 양단에 걸리는 전압은 동일한 시간(t1, t2)동안 그라운드 방식과 동일하지만, 전위에 있어서는, 제 1 전극(122)과 제 2 전극(124)측 모두 동일하게 램프 양단에 걸리는 전압 정도의 전위가 걸리며, 전극 사이의 중앙부에서는 낮은 전위가 걸려서 전체적으로 "V" 자형의 전위 추이를 나타낸다는 점이 다르다.
이처럼 외부전극 형광램프를 구동할 때, 인버터가 플로팅 방식이면, 종래 기술인 그라운드 방식에 비하여 램프의 외부전극 형광램프의 수명이 향상되는 장점이 있다.
한편, 이러한 플로팅 방식으로 구동되는 외부전극 형광램프의 상태를 체크하기 위하여, 검출부(116)는 직접 외부전극 형광램프에서 전류를 검출하지 않고 변압기의 1차권선단에서 유도 전류를 검출하므로 실제 인버터에 외부전극 형광램프가 연결되어 있지 않은 경우에도 변압기 출력단에 걸리게 되는 전원에 대한 정보를 간 접적으로 검출할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부전극 형광램프용 인버터는 같은 효과를 가진다.
첫째, 복수개의 병렬도 연결된 외부전극 형광램프를 구동할 경우 각각의 외부전극 형광램프가 서로 균일한 휘도를 나타낼 수 있는 장점이 있다.
둘째, 형광램프가 연결되어 있지 않은 무부하시에 검출부를 통하여 유도전류를 검출할 수 있으므로 인버터 및 백라이트 유닛을 보호할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 외부전극 형광램프를 플로팅 방식으로 연결함으로써 램프의 수명을 최대화할 수 있다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 외부전극 형광램프에 전원을 공급하는 구동하는 외부전극 형광램프용 인버터에 있어서,
    외부로부터 제공되는 전원의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제 어부와;
    상기 제어신호에 응답하여 전원을 스위칭하여 변환하는 구동부와;
    상기 구동부에서 인가되는 전원을 변압하기 위하여 1차 전압이 인가되는 1차 권선단과 상기 1차 전압에서 유도되는 2차 전압이 인가되는 2차 권선단을 포함하는 변압기와;
    상기 변압기의 1차 권선단에서 유도된 전류를 검출하는 검출부를 구비하는 외부전극 형광램프 인버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 권선단은 상기 구동부로부터 전압이 인가되는 제1권선과 상기 제1권선으로부터 유도전류가 인가되는 제2권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프 인버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 제2권선에 유도된 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프 인버터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2차 권선단의 양단에 상기 외부전극 형광램프를 플로팅 타입으로 연결하여 구동하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프 인버터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출부에서 검출된 유도전류로부터 상기 2차 권선단에 연결된 외부전극 형광램프의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프 인버터.
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