KR20090018765A - 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로는 복수개의 방전 램프들을 전류 균형을 이루면서 병렬로 구동하기 위한 복수개의 트랜스포머를 구비한다. 복수개의 트랜스포머의 일차 권선들은 전원 입력단과 접지 사이에 직렬로 연결되어 상기 전원 입력단과 상기 접지 사이의 전압을 균일하게 복수로 분할하고, 상기 복수개의 트랜스포머의 이차 권선들은 각기 접지된 중간 탭을 갖되 일단으로 정전압을 타단으로 부전압을 출력하여 상기 복수개의 방전 램프들을 병렬 구동한다. 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로는 복수개의 방전 램프를 보다 더 효율적으로 병렬 구동할 수 있고, 복수개의 방전 램프의 휘도의 균일성을 보다 높일 수 있다. 또한, 병렬 구동을 위한 회로 구성을 종래와 비교하여 간략화 할 수 이어서 제조 원가를 낮출 수 있다. 그리고 복수개의 트랜스포머의 과전류를 보호하기 위한 보호회로와 누설 전류를 보상하기 위한 보상 회로가 구비됨으로서 과전류에 대한 보호와 누설 전류에 대한 보상이 이루어져 더욱 안정된 전류 균형 회로를 제공할 수 있다.
멀티-램프, 백라이트, 전류 균형

Description

멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로{CURRENT BALANCING CIRCUIT FOR DRIVING MULTI-LAMP}
본 발명은 램프 구동을 위한 회로에 관한 것으로, 구체적으로는 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로에 관한 것이다.
텔레비전이나 컴퓨터 모니터 등에 채용되는 액정 디스플레이 장치와 같은 수동형 디스플레이 장치는 비발광형 소자로서 후단에서 광을 조사하는 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)을 필요로 한다. 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 직하 발광 방식과 에지 발광 방식으로 구분될 수 있다. 디스플레이 사이즈가 증가함에 따라 직하 발광 방식이 주로 사용되고 있다. 직하 발광 방식에서는 복수개의 방전 램프를 병렬로 배치하여 면광원을 구성한다. 현재, 방전 램프로는 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)나 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL)등이 사용되고 있다.
한편, 다수개의 방전 램프를 병렬로 구동하기 위해서는 극복해야할 여러 가지 문제점들이 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 디스플레이 사이즈가 증가하는 경우 방전 램프의 사이도 증가하게 됨으로 램프 전압이나 절연 내력 등이 상승 하게 되어 복수개의 방전 램프를 안정되게 구동하는 것이 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 그럼으로 복수개의 방전 램프를 사용하는 직하 발광 방식의 백라이트에서는 각 방전 램프마다 개별적으로 구동 인버터 모듈을 사용하고 있는 실정이다. 이러한 문제점은 백라이트 유닛의 가격이 상승하는 요인으로 작용하고 있으며, 불필요하게 백라이트 유닛의 무게와 크기를 증가시키는 요인으로도 작용한다.
또한, 복수개의 방전 램프들이 서로 개별적인 구동 인버터 모듈에 의해 구동되기 때문에 백라이트 유닛의 전체 발광 면적에 대하여 균일한 휘도를 갖도록 한다는 것이 매우 어렵다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 직하 발광 방식의 백라이트 유닛에서 복수개의 방전 램프를 효과적으로 병렬 구동하고, 균일한 휘도를 얻을 수 있도록 하기 위한 전류 균형 기술들이 제안되고 있다.
최근, 복수개의 방전 램프를 병렬 구동하기 위한 기술로서 2004년 4월 6일 웨이-홍 린(Wei-Hong Lin)에게 허여된 미국특허 US6717372호는 멀티-램프 구동 시스템을 게시하고 있다. 이 시스템은 기본적으로 두 개의 방전 램프를 구동하는데 있어서 하나의 트랜스포머를 사용하고 있으며, 트랜스포머의 이차측에 두 개의 방전 램프가 병렬로 접속된다. 그리고 하나의 마그네틱 코어에 공통 권수를 갖는 두 개의 권선을 트랜스포머의 이차측과 두 개의 방전 램프의 일측 전극사이에 연결하여 전류 균형이 제어되도록 한다.
그러나 상기 멀티-램프 구동 시스템은 두 개 이상의 램프를 구동하기 위해서는 두 개 이상의 트랜스포머를 사용해야 함으로 트랜스포머의 개수가 증가하게 된다. 또한 각 방전 램프와 각 회로 소자들의 특성이 이상적으로 동일할 수 없기 때 문에 많은 수의 방전 램프들이 전체적으로 균일하게 전류 균형이 이루어지기에는 실질적으로 어렵다. 물론, 하나의 트랜스포머를 사용하여 두 개 이상의 방전 램프를 병렬로 구동하는 실시예를 게시하고는 있으나 이 역시 균일한 전류 균형을 얻기에는 어려움이 있다. 방전 램프들 사이에 전류 편차가 발생되는 대부분의 전압 변화 범위는 방전 램프의 방전 전압 범위에서 비교하여 부분적이라고 할 수 있다. 그럼으로 상기와 같이 방전 전압 전체 범위에서 전류 균형을 실시하는 것은 비효율적이라고 할 수 있다.
본 발명은 복수개의 방전 램프를 보다 더 효율적으로 병렬 구동할 수 있고, 복수개의 방전 램프의 휘도의 균일성을 보다 높일 수 있는 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로에 관한 것이다. 본 발명의 일 특징에 따른 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로는: 상기 복수개의 방전 램프들을 전류 균형을 이루면서 병렬로 구동하기 위한 복수개의 트랜스포머를 구비하되; 상기 복수개의 트랜스포머의 일차 권선들은 전원 입력단과 접지 사이에 직렬로 연결되어 상기 전원 입력단과 상기 접지 사이의 전압을 균일하게 복수로 분할하고; 상기 복수개의 트랜스포머의 이차 권선들은 각기 접지된 중간 탭을 갖되 일단으로 정전압을 타단으로 부전압을 출 력하여 상기 복수개의 방전 램프들을 병렬 구동한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 트랜스포머에 속한 하나의 트랜스포머는 이차 권선의 정전압 출력단과 부전압 출력단에 각기 하나 이상의 방전 램프가 연결되어 구동된다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 트랜스포머에 속한 하나의 트랜스포머는 이차 권선의 정전압 출력단 또는 부전압 출력단 중 어느 하나에 하나 이상의 방전 램프가 연결되어 구동된다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 방전 램프들과 그에 대응된 복수개의 방전 램프 사이에 구성되어 누설 전류를 보상하는 보상 회로를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 방전 램프의 타단은 접지로 공통 연결된다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 방전 램프들은 하나의 트랜스포머에 대하여 정전압 출력단과 부전압 출력단에 연결되어 쌍을 이루는 두 개의 방전 램프들의 타단은 보상 회로에 의해 상호 연결된다.
본 발명의 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로에 의하면, 복수개의 방전 램프를 보다 더 효율적으로 병렬 구동할 수 있고, 복수개의 방전 램프의 휘도의 균일성을 보다 높일 수 있다. 또한, 병렬 구동을 위한 회로 구성을 종래와 비교하여 간략화 할 수 이어서 제조 원가를 낮출 수 있다. 그리고 복수개의 트랜스포머의 과전류를 보호하기 위한 보호회로와 누설 전류를 보상하기 위한 보상 회로가 구비 됨으로서 과전류에 대한 보호와 누설 전류에 대한 보상이 이루어져 더욱 안정된 전류 균형 회로를 제공할 수 있다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 균형회로(10)는 멀티 램프 어레이(30)에 속한 복수개의 방전 램프(31, 34)들을 전류 균형을 이루면서 병렬로 구동한다. 전류 균형 회로(10)는 멀티 램프 어레이(30)를 구동하기 위한 복수개의 트랜스포머(20)로 구성된다. 하나의 트랜스포머(20)는 각기 대응된 두 개의 방전 램프(31, 34)를 구동한다. 복수개의 트랜스포머(20)의 일차 권선(21)은 전원 입력단(Vin)과 접지 사이에 직렬로 연결된다. 복수개의 트랜스포머(20)의 이차 권선(23)은 접지된 중간 탭(23)을 갖고, 중간 탭(23)을 기준으로해서 상단은 정 전압을 출력하고 하단은 부전압을 출력한다. 이차 권선(23)의 정전압 출력단과 부전압 출력단에는 각기 하나의 방전 램프(31, 34)가 연결되어, 전체적으로 복수개의 방전 램프(31, 34)의 제1 전극(32, 35)은 해당되는 트랜스포머(20)의 이차 권선(22)에 병렬로 연결되고 타단은 공통으로 접지된다. 복수개의 트랜스포머(20)는 일차 권선(21)과 이차 권선(22)의 권선비가 기본적으로 1:1을 갖지만 다른 비율로 변경도 가능하다. 그리고 이차 권선(22)의 중간 탭(23)은 기본적으로 고정 탭으로 구성되지만 가변적으로 구성도 가능하다.
전원 입력단(Vin)으로 전원이 입력되면 전류 균형 회로(10)의 복수개의 트랜스포머(20)는 전원 입력단(Vin)과 접지 사이의 전압을 균일하게 복수로 분할한다. 도면에는 미도시 되어 있으나, 전원 입력단(Vin)으로 입력되는 구동 전원을 공급하는 전원 공급원(미도시)은 하프 브리지 회로 또는 풀 브리지 회로 중 어느 하나의 방식으로 구성될 수 있다. 분할된 전압은 다시 이차 권선(22)에 의해 정전압과 부전압으로 분할되어 해당되는 방전 램프(31, 34)의 제1 전극(32, 35)으로 각각 인가된다. 복수개의 트랜스포머(20)의 일차측(21)은 전원 입력단(Vin)과 접지 사이에 직렬로 연결되어 있기 때문에 멀티 램프 어레이(30)에 속한 복수개의 방전 램프(31, 34) 중에서 어느 하나가 임피던스가 변화되어 전류량의 변화가 발생되면 복수개의 트랜스포머(20)는 전체적으로 상호 작용하여 전류 균형을 이루게 된다. 이와 같은 전류 균형 동작은 멀티 램프 어레이(30)가 구동되는 동안 지속적이고 연속적으로 이루어진다. 그럼으로 멀티 램프 어레이(30)에 속한 복수개의 방전 램프(31, 34)는 균일한 휘도를 갖게 된다.
전류 균형 회로(10)를 구성하는 복수개의 트랜스포머(20)의 이차 권선(22)의 양단과 방전 램프(31, 34)의 제1 전극(32, 35) 사이에는 누설 전류를 보상하기 위한 보상 커패시터(24, 25)를 구비하는 거와 같은 보상 회로가 구성될 수 있다. 누설 전류를 보상하기 위한 보상 커패시터는 복수개의 방전 램프(31, 34)의 제2 전극과 접지 사이에 구성될 수도 있다. 또는 보상 커패시터는 복수개의 트랜스포머(20)의 일차 권선(21)의 양단에 구성될 수도 있다. 또는 전원 입력단(Vin)과 전류 균형 회로(10) 사이에 구성될 수도 있을 것이다. 또한 도면에 도시하지는 않았으나, 전류 균형 회로(10)는 과전류가 인가되는 경우 트랜스포머(20)가 손상되는 것을 방지하기 위한 과전류보호회로가 부가되는 것이 바람작할 수 있다.
도 2는 제1 실시예의 변형예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 2를 참조하여, 제1 실시예의 변형예에 따른 전류 균형 회로(10)는 상술한 제1 실시예와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 다만, 이 변형예에서는 복수개의 트랜스포머(20)의 이차 권선(22)의 양단에 각기 두 개의 방전 램프(31a, 31b)(34a, 34b)가 병렬로 연결된다. 이 변형예의 경우에는 전류 균형 회로(10)에 구성되는 복수개의 트랜스포머(20)의 개수를 상대적으로 줄이고 각각의 트랜스포머(20)의 용량을 크게 하는 것으로 구성될 수 있을 것이다. 이와 같이, 하나의 정전압 출력단과 부전압 출력단에 두 개 이상의 방전 램프(31a, 31b)(34a, 34b)들을 병렬로 연결하여 구성할 수 있다.
이 변형예의 경우에도 누설 전류를 보상하기 위하여 상술한 제1 실시예의 경우와 같이 정전압 출력단과 부전압 출력단에 보상 커패시터(24a, 24b)(25a, 25b)를 구성할 수 있으며, 도 다른 구조로 변형하여 구성도 가능하다.
도 3은 제1 실시예의 또 다른 변형예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전류 균형 회로(10)는 상술한 제1 실시예와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 다만, 멀티 램프 어레이(30)를 구성하는 두 개씩 쌍을 이루는 방전 램프들(33, 36)의 제2 전극(33, 36)은 또 다른 보상 커패시터(40)에 의해 상호 연결되는 전기적 연결 구조를 갖도록 변형된다. 또 다른 보상 커패시터(40)는 인덕터(40a)나 저항(40b)과 같은 전기 소자로 대치되어 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전류 균형 회로(10)는 상술한 제1 실시예의 구성과 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 그러나 제2 실시예에서는 멀티 램프 어레이(30)에 구성된 복수개의 방전 램프(31)들의 전기적 연결 구조가 다르다.
구체적으로, 제2 실시예에 따른 전류 균형 회로(10)는 멀티 램프 어레이(30)를 구동하기 위한 복수개의 트랜스포머(20)로 구성된다. 하나의 트랜스포머(20)는 각기 대응된 하나의 방전 램프(31)를 구동한다. 복수개의 트랜스포머(20)의 일차 권선(21)은 전원 입력단(Vin)과 접지 사이에 직렬로 연결된다. 복수개의 트랜스포머(20)의 이차 권선(23)은 접지된 중간 탭(23)을 갖고, 중간 탭(23)을 기준으로해서 상단은 정전압을 출력하고 하단은 부전압을 출력한다. 하나의 트랜스포머(20)의 정전압 출력단에는 해당되는 방전 램프(31)의 제1 전극(32)이 연결되고, 부전 압 출력단에는 해당되는 방전 램프(31)의 제2 전극(33)이 연결된다. 이와 유사하게 트랜스포머(20)의 이차 권선(22)의 부전압 출력단에 하나의 방전 램프(31)를 연결하여 구성할 수도 있을 것이다.
제2 실시예의 경우에도 누설 전류를 보상하기 위하여 상술한 제1 실시예의 경우와 같이 보상 커패시터(24)를 구성할 수 있다. 또한, 트랜스포머(20)의 부전압 출력단과 방전 램프(31)의 제2 전극 사이에 보상 커패시터가 구성될 수도 있다.
도 5는 제2 실시예의 변형예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 5를 참조하여, 제2 실시예의 변형예 따른 전류 균형 회로는 상술한 제2 실시예와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 다만, 이 변형예에서는 하나의 트랜스포머(20)의 정전압 출력단에 각기 두 개 방전 램프(31, 34)가 병렬로 연결된다. 이와 유사하게 트랜스포머(20)의 이차 권선(22)의 부전압 출력단에 두 개의 방전 램프(31, 34)를 병렬로 연결하여 구성할 수도 있을 것이다.
제2 실시예의 변형예의 경우에도 누설 전류를 보상하기 위하여 상술한 실시예들의 경우와 같이 보상 커패시터를 구성할 수 있다. 예를 들어, 트랜스포머(20)의 정전압 출력단과 방전 램프(31, 34)의 제1 전극(32, 35) 사이 그리고 부전압 출력단과 제2 전극(33, 36) 사이에 각각 보상 커패시터(24, 25)(42, 44)를 구성할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로는 복수개의 방전 램프를 병렬 구동하는 경우에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 특히, 액정 디스플레이와 같은 수동형 디스플레이 장치를 위한 백라이트에 이용될 수 있다. 이때, 전유 균형 회로는 전체적인 휘도 균일성을 보다 높게 할 수 있어서 디스플레이 장치가 고품질의 영상을 표시할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 2는 제1 실시예의 변형예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 3은 제1 실시예의 또 다른 변형예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
도 5는 제2 실시예의 변형예에 따른 전류 균형 회로의 회로도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
5: 전원 입력단 10: 전류 균형 회로
20: 트랜스포머 21: 일차 권선
22: 이차 권선 23: 중간 탭
24: 커패시터 30: 멀티 램프 어레이
31: 램프 32: 제1 전극
33: 제2 전극 34: 램프
40: 보상 커패시터 40a: 보상 인덕터
40b: 보상 저항 42: 커패시터
44: 커패시터

Claims (6)

  1. 복수개의 방전 램프를 병렬 구동하기 위한 전류 균형 회로에 있어서:
    상기 복수개의 방전 램프들을 전류 균형을 이루면서 병렬로 구동하기 위한 복수개의 트랜스포머를 구비하되;
    상기 복수개의 트랜스포머의 일차 권선들은 전원 입력단과 접지 사이에 직렬로 연결되어 상기 전원 입력단과 상기 접지 사이의 전압을 균일하게 복수로 분할하고;
    상기 복수개의 트랜스포머의 이차 권선들은 각기 접지된 중간 탭을 갖되 일단으로 정전압을 타단으로 부전압을 출력하여 상기 복수개의 방전 램프들을 병렬 구동하는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 트랜스포머에 속한 하나의 트랜스포머는 이차 권선의 정전압 출력단과 부전압 출력단에 각기 하나 이상의 방전 램프가 연결되어 구동되는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 트랜스포머에 속한 하나의 트랜스포머는 이차 권선의 정전압 출력단 또는 부전압 출력단 중 어느 하나에 하나 이상의 방전 램프가 연결되어 구 동되는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로.
  4. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 램프들과 그에 대응된 복수개의 방전 램프 사이에 구성되어 누설 전류를 보상하는 보상 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 램프의 타단은 접지로 공통 연결되는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 램프들은 하나의 트랜스포머에 대하여 정전압 출력단과 부전압 출력단에 연결되어 쌍을 이루는 두 개의 방전 램프들의 타단은 보상 회로에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 멀티 램프 구동을 위한 전류 균형 회로.
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