KR20100127172A

KR20100127172A - 전류 균형화 장치 및 그 방법, 엘이디 조명기구, 엘씨디 백라이트 모듈, 엘씨디 표시기기

Info

Publication number: KR20100127172A
Application number: KR1020100026903A
Authority: KR
Inventors: 신지 아소
Original assignee: 산켄덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2010-12-03
Also published as: JP4868025B2; KR101213455B1; CN101902853A; JP2010273503A

Abstract

(과제)
본 발명은, 부하에 흐르는 전류균형회로에 있어서의 손실 저감을 실현시켜서 고효율화를 구현시키는 전류 균형화 장치에 관한 것이다.
(해결수단)
교번전류를 출력하는 전력공급수단(10)과, 전력공급수단의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일(N1, S1)과 정류소자(D1, D11, D2, D12) 및 콘덴서(C1, C11, C2, C12)로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로를 구비하고, 복수의 직렬회로에 대응하는 복수의 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 부하(LED1a∼LED1e, LED2a∼LED2e)를 접속하여 이루어지는 복수의 부하군이 접속되고, 복수의 부하군 각각의 1 이상의 부하를 흐르는 전류가, 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 된다.

Description

전류 균형화 장치 및 그 방법, 엘이디 조명기구, 엘씨디 백라이트 모듈, 엘씨디 표시기기{THE METHOD AND DEVICE FOR CURRENT BALANCING, LED LIGHTING EQUIPMENT, LCD BACK/LIGHT MODULE, LCD DISPLAY EQUIPMENT}

본 발명은, 병렬로 접속된 복수의 부하에 흐르는 전류를 균형화(均衡化) 시키기 위한 전류 균형화 장치(電流均衡化裝置) 및 그 방법, LED 조명기구(LED 照明機具), LCD 백라이트 모듈(LCD Back/Light module), LCD 표시기기(LCD 表示機器)에 관한 것이다.

종래에, 직렬로 접속된 복수의 LED(Light Emitting Diode)를 점등(點燈)시키는 LED 점등장치(LED 點燈裝置)로서, 예를 들면 특허문헌1, 특허문헌2가 알려져 있다.

특허문헌1에 개시된 LED 조명장치는, 복수의 LED를 직렬로 접속한 LED 유닛(LED unit)이 복수 개 병렬로 접속되어 구성되어 있다. 그러나 복수의 LED를 직렬로 접속한 LED 유닛이 복수 개 병렬로 접속된 상태에서 구동되면, LED 유닛의 전압(각각의 LED의 순방향 전압(Vf)) 강하(降下)에 불균일이 있기 때문에, 병렬로 접속된 LED 유닛의 전류는 불균형이 되어버린다. 따라서 특허문헌1에서는 정전류회로(定電流回路)에 의하여 각각의 LED 유닛에 정전류를 흐르게 함으로써 LED 유닛에 흐르는 전류가 균형을 이루도록 하고 있다.

특허문헌2에 개시된 방전등 점등회로(放電燈點燈回路)는, 병렬로 접속된 복수의 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp : 냉음극선관(冷陰極線管))에 흐르는 전류를 트랜스포머(transformer)를 사용하여 균형을 이루게 하고 있다. CCFL은 교류에 의하여 구동되므로, 밸런스 트랜스포머(balance transformer)에는 정현파(正弦波)의 전류가 흐르고 있다. 이 때문에 CCFL과 밸런스 트랜스포머를 직렬로 접속하고, 밸런스 트랜스포머의 2차코일이 폐회로(閉回路)가 되도록 구성하여 전류가 균형을 이루게 하고 있다.

일본국 공개특허 특개2004-319583호 공보 일본국 공개특허 특개2006-12659호 공보

그러나 특허문헌1에서는, 정전류회로를 접속하면 각각의 LED 유닛의 전압강하의 차이가 손실이 되어버린다.

특허문헌2에서는, 밸런스 트랜스포머를 사용하여 전류의 균형을 이루게 하고 있기 때문에, CCFL의 전압의 불균일에 의한 손실은 발생하지 않지만, 직류전류만이 흐르는 LED에서는 직류전류를 트랜스포머에 의하여 균형을 이루게 할 수는 없다. 즉 밸런스 트랜스포머는 주파수가 높아지면 작게 할 수 있지만, 주파수가 낮아지면 커지게 된다. 또한 직류에서는, 트랜스포머가 포화(飽和)해버리므로 밸런스 트랜스포머는 사용할 수 없다.

본 발명의 과제는, 임피던스(impedance)가 서로 다른 복수의 부하에 흐르는 전류의 균형회로에 있어서의 손실 저감을 실현시켜서 고효율화를 구현할 수 있는 전류 균형화 장치 및 그 방법, LED 조명기구, LCD 백라이트 모듈, LCD 표시기기를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 전류 균형화 장치(電流均衡化裝置)는, 교번전류(交番電流)를 출력하는 전력공급수단(電力供給手段)과, 상기 전력공급수단의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자(整流素子) 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로(倍電壓整流回路)가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로를 구비하고, 상기 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 부하를 접속하여 이루어지는 복수의 부하군(負荷群)이 접속되고, 상기 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 부하에 흐르는 전류가, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력(電磁力)에 의거하여 균형화 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 멀티 부하(multi 負荷)의 전류 균형화 방법은, 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 부하에 흐르는 전류를, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 LED 조명기구(LED 照明器具)는, 상용교류전원으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치와, 상기 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 LCD B/L 모듈(LCD Back/Light module)은, LCD 셀(LCD cell)과, 상용교류전원으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 상기 LCD 셀을 발광시키는 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 LCD 표시기기(LCD 表示機器)는, LCD 셀과, 상용교류전원으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치와, 상기 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 상기 LCD 셀을 발광시키는 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전력공급수단의 출력으로부터 복수의 부하에 공급하는 전류를, 1 이상의 부하에 직렬접속한 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 할 수 있다. 또한 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의하여 전류를 균형화 하기 때문에, 복수 부하의 임피던스의 차이에 의한 손실을 감소시킬 수 있다. 따라서 임피던스가 서로 다른 복수의 부하에 흐르는 전류균형회로에 있어서의 손실 저감을 실현시켜서 고효율화를 구현한다.

도1은 본 발명의 실시예1에 있어서 전류 균형화 장치의 구성도이다.
도2는 본 발명의 실시예2에 있어서 전류 균형화 장치의 구성도이다.
도3은 본 발명의 실시예3에 있어서 전류 균형화 장치의 구성도이다.
도4는 본 발명의 실시예4에 있어서 전류 균형화 장치의 구성도이다.
도5는 본 발명의 실시예5에 있어서 전류 균형화 장치의 구성도이다.
도6은 반파 2배전압 정류회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도7은 반파 3배전압 정류회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도8은 반파 4배전압 정류회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도9는 양파 배전압 정류회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도10은 본 발명의 실시예6에 있어서 전류 균형화 장치의 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 있어서 전류 균형화 장치(電流均衡化裝置)를 구비한 전력공급장치(電力供給裝置)를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

우선 트랜스포머(transformer)는 교류전류를 균형을 이루게 할 수 있지만, LED와 같은 직류구동회로에서는 트랜스포머는 직류전류를 균형을 이루게 할 수 없다. 이 때문에 본 발명은, 교번전류(交番電流)를 출력하는 전력공급수단(電力供給手段)의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자(整流素子) 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로(倍電壓整流回路)가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로를 구비하고, 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 부하를 접속하여 복수의 부하군(負荷群)을 구성하고, 복수의 부하군 각각에 있어서의 1 이상의 부하에 흐르는 전류가, 1 이상의 코일에 발생하는 전자력(電磁力)에 의거하여 균형화 되는 것을 특징으로 한다.

이하에서 설명하는 각 실시예에서는, 이 전류 균형화 장치에 있어서의 임피던스(impedance)가 서로 다른 부하를 LED로 하는 예를 나타내고 있다.

(실시예1)

도1은 본 발명의 실시예1에 관한 전류 균형화 장치의 구성도이다. 전력공급수단(10)은, 정현파 모양의 교번전류를 공급하기 위하여 직류전원(直流電源)(Vin)의 양단에, MOSFET로 이루어지는 스위칭 소자(switching 素子)(QH)와 MOSFET로 이루어지는 스위칭 소자(QL)의 직렬회로가 접속되어 있다.

스위칭 소자(QH)와 스위칭 소자(QL)의 접속점에 트랜스포머(transformer)(T)의 1차코일(Np)과 전류공진 콘덴서(電流共振 condensor)(Cri)의 직렬공진회로(直列共振回路)가 접속되어 있다. 트랜스포머(T)는 리키지 인덕턴스(leakage inductance)(Lr1, Lr2)를 구비한다. Lp는 트랜스포머(T)의 여자 인덕턴스(勵磁 inductance)이다. 스위칭 소자(QL)와 스위칭 소자(QH)가 교대로 온/오프를 함으로써 트랜스포머(T)의 코일(Ns)로부터 리키지 인덕턴스(Lr1, Lr2)와 전류공진 콘덴서(Cri)에 의하여 공진(共振)된 정현파 모양의 교번전류를 공급할 수 있다.

트랜스포머(T)에 있어서 2차코일(Ns)의 일단(一端)에는 코일(N1)의 일단이 접속되고, 코일(N1)의 타단(他端)에는 콘덴서(C11)를 통하여 교번전류를 반파정류(半波整流)하는 다이오드(D1)의 애노드와 다이오드(D11)의 캐소드가 접속된다. 다이오드(D1)의 캐소드와 2차코일(Ns)의 타단 사이에는 콘덴서(C1)가 접속되고, 콘덴서(C1)의 양단에는 부하(負荷)(LD1(LED1a∼LED1e))와 저항(Rs)의 직렬회로가 접속된다. 다이오드(D11)의 애노드는 2차코일(Ns)의 타단과 콘덴서(C1)와 저항(Rs)에 접속된다. 콘덴서(C1, C11)와 다이오드(D1, D11)는 제1반파 2배전압 정류회로(第一半波二倍電壓整流回路)를 구성한다. 실시예1에 있어서 제1직렬회로는, 코일(N1)과 제1반파 2배전압 정류회로로 이루어진다. 따라서 2차코일(Ns)과 제1반파 2배전압 정류회로가 직렬회로를 구성하고, 제1반파 2배전압 정류회로의 출력에 부하(LD1(LED1a∼LED1e))가 접속된다.

또한 트랜스포머(T)에 있어서 2차코일(Ns)의 일단에는 코일(S1)의 일단이 접속되고, 코일(S1)의 타단에는 콘덴서(C12)를 통하여 교번전류를 반파정류하는 다이오드(D2)의 애노드와 다이오드(D12)의 캐소드가 접속된다. 다이오드(D2)의 캐소드와 2차코일(Ns)의 타단 사이에는 콘덴서(C2)가 접속되고, 콘덴서(C2)의 양단에는 부하(LD2(LED2a∼LED2e))와 저항(Rs)의 직렬회로가 접속된다. 다이오드(D12)의 애노드는 2차코일(Ns)의 타단과 콘덴서(C2)와 저항(Rs)에 접속된다. 콘덴서(C2, C12)와 다이오드(D2, D12)는 제2반파 2배전압 정류회로를 구성한다. 실시예1에 있어서 제2직렬회로는, 코일(S1)과 제2반파 2배전압 정류회로로 이루어진다. 따라서 2차코일(Ns)와 제2반파 2배전압 정류회로가 직렬회로를 구성하고, 제2반파 2배전압 정류회로의 출력에 부하(LD2(LED2a∼LED2e))가 접속된다.

코일(N1)과 코일(S1)은 서로 전자적(電磁的)으로 결합되어 트랜스포머(T1)를 구성한다. 또한 LED의 순방향전압(順方向電壓)(Vf)의 편차에 의하여 실시예1에 있어서의 부하(LD1)의 임피던스와 부하(LD2)의 임피던스는 서로 다르게 된다.

또한 도1에 나타나 있는 전류 균형화 장치는, 복수의 직렬회로의 전류를 검출하는 전류검출수단(電流檢出手段)과, 전류검출수단에 의하여 검출된 전류검출값과 기준전압을 비교하는 비교수단(比較手段)과, 비교수단의 출력에 따라 교번전류를 제어하는 제어수단(制御手段)을 구비한다.

부하(LD1(LD2))와 2차코일(Ns)의 사이에 전류검출수단으로서 저항(Rs)이 추가되고, 부하(LD1(LD2))와 저항(Rs)의 접속점에, 저항(Ris) 및 콘덴서(Cis)로 이루어지는 필터회로(filter 回路)의 입력단이 접속된다. 비교회로 및 제어회로로서의 PFM 회로(1)에 있어서 일방(一方)의 입력단자에는 필터회로의 출력단이 접속되고, 타방(他方)의 입력단자에는 정전압(正電壓)인 기준전압(基準電壓)(Vref)이 접속된다.

저항(Rs)이 부하(LD1(및 LD2))에 흐르는 전류를 일괄적으로 검출하여, 필터회로를 통하여 전류검출값을 PFM 회로(1)로 출력한다. PFM 회로(1)는 전류검출값과 기준전압(Vref)을 비교하고, 그 오차출력(誤差出力)에 의거하여 부하에 흐르는 전류가 일정하게 되도록 스위칭 소자(QH)와 스위칭 소자(QL)의 온/오프 주파수(ON/OFF 周波數)를 제어한다.

다음에 실시예1에 있어서 전류 균형화 장치의 동작을 설명한다. 우선 스위칭 소자(QL)가 오프로부터 온이 되면, 즉 전력공급수단(10)의 출력인 2차코일(Ns)이 부전압(負電壓)일 때에 Ns(부극(負極)) → D11 → C11 → N1 → Ns(정극(正極))의 경로와, Ns(부극) → D12 → C12 → S1 → Ns(정극)의 경로로 전류가 흐른다. 트랜스포머(T1)의 1차코일(N1)과 2차코일(S1)은 각각 흐르는 전류가 균형을 이루도록 자기결합(磁氣結合)되어 있기 때문에, 콘덴서(C11)와 콘덴서(C12)에는 동일한 전류가 충전(充電)된다. 이 때에 전류공진 콘덴서(Cri)와 리키지 인덕턴스(Lr1+Lr2)의 공진에 의하여 전류가 흐르게 되어, 정현파 모양의 반파전류(半波電流)가 공급된다.

다음에 스위칭 소자(QH)가 오프로부터 온이 되면, 즉 전력공급수단(10)의 출력인 2차코일(Ns)이 정전압(正電壓)일 때에 Ns(정극) → N1 → C11 → D1 → C1 → Ns(부극)의 경로와, Ns(정극) → S1 → C12 → D2 → C2 → Ns(부극)의 경로로 전류가 흐른다.

이 때에도 트랜스포머(T1)의 1차코일(N1)과 2차코일(S1)은 각각 흐르는 전류가 균형을 이루도록 자기결합되어 있기 때문에, 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)에는 동일한 전류가 충전된다. 따라서 콘덴서(C1)에 접속되는 부하(LD1)와 콘덴서(C2)에 접속되는 부하(LD2)는, 임피던스가 다른 경우에도 균형화 된 전류가 흐르게 된다.

또 스위칭 소자(QH)에 흐르는 전류는, 전류공진 콘덴서(Cri)와 여자 인덕턴스(Lp)와 리키지 인덕턴스(Lr1)의 공진에 의하여 시간의 경과에 따라 증가한다. 이 때에 전류공진 콘덴서(Cri)가 충전된다.

또한 실시예1에서는, 코일에 발생하는 전자력에 의하여 전류를 균형화 하기 때문에 주로 코일저항에 의거한 손실을 발생시키지만, 이 손실은 특허문헌1의 정전류회로(定電流回路)에 있어서의 손실에 비하여 작기 때문에, 균형회로(balancing circuit)에 있어서의 손실을 감소시킬 수 있다.

또한 실시예1에서는, 부하(LD1) 및 부하(LD2)가 LED를 복수 개 직렬로 접속한 조명장치이기 때문에, 부하(LD1) 및 부하(LD2)에 균형화 된 전류를 공급함으로써 복수의 LED를 균일하게 발광시켜서 예를 들면 액정 디스플레이(LCD)를 균일하게 조명할 수 있다.

또한 실시예1에서는 코일(N1 및 S1)에 교번전류를 흐르게 하기 때문에, 트랜스포머(T)의 2차측을 양파 정류회로(兩波整流回路)로 구성하는 경우와 비교하여 트랜스포머(T)의 구성이 간이화 될 수 있어, 전류를 균형화 하기 위한 트랜스포머의 사용 개수가 감소될 수 있으므로 균형회로를 저렴하게 구성할 수 있다.

또한 다이오드(D11)(다이오드(D12)) 및 콘덴서(C11)(콘덴서(C12))가 없는 경우에 트랜스포머(T)가 반전되어 2차코일(Ns)에 있어서 부극의 전압이 정극의 전압보다 높아지게 되면, 정류소자로서의 다이오드(D1(D2))에는, 콘덴서(C1(C2))의 정류전압과 2차코일(Ns)의 코일전압과 트랜스포머(T1)의 코일(N1) 및 코일(S1)에 발생하는 플라이백 전압(fly-back 電壓)(리셋전압(reset 電壓))이 중첩된 역전압(逆電壓)이 인가된다. 이 리셋전압은, 부하(LD1 및 LD2)의 임피던스가 서로 다름으로써 다이오드(D1(D2))의 어느 일방으로 집중하는 경우가 있어, 코일과 정류소자와 콘덴서로 이루어지는 직렬회로의 병렬 접속수가 많은 만큼 고전압이 되기 쉽다. 이러한 것들 때문에 코일과 정류소자와 콘덴서로 이루어지는 직렬회로의 병렬 접속수가 증가하면, 정류소자의 역내압(逆耐壓)을 높게 하여야 하다.

한편 실시예1에서는, 트랜스포머(T)의 반전 시에는 다이오드(D11(D12)) 및 콘덴서(C11(C12))를 통하여 전류가 흐르기 때문에 트랜스포머(T1)가 양호하게 리셋되어, 다이오드(D1(D2))의 역내압은 트랜스포머(T1)의 리셋전압에 영향을 주지 않는다. 즉 역내압이 낮은 정류소자를 사용하여 직렬회로 및 부하의 병렬수를 증가시키는 것이 가능하게 된다.

도2부터 도5에 나타나 있는 실시예2부터 실시예5는, 전력공급수단(10)에 접속되는 직렬회로가 복수 개 접속되었을 경우에 있어서 복수의 반파 2배전압 정류회로에 접속되는 복수의 부하 전류가 균형화 되도록 트랜스포머가 자기결합하는 방법이다.

(실시예2)

도2는 본 발명의 실시예2에 관한 전류 균형화 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도2에 나타나 있는 실시예2에 있어서 전력공급수단(10)의 출력에는, 코일(S4)과 코일(N1)과 콘덴서(C1, C11) 및 다이오드(D1, D11)로 구성되는 제1반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제1직렬회로와, 코일(S1)과 코일(N2)과 콘덴서(C2, C12) 및 다이오드(D2, D12)로 구성되는 제2반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제2직렬회로와, 코일(S2)과 코일(N3)과 콘덴서(C3, C13) 및 다이오드(D3, D13)로 구성되는 제3반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제3직렬회로와, 코일(S3)과 코일(N4)과 콘덴서(C4, C14) 및 다이오드(D4, D14)로 구성되는 제4반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제4직렬회로가 접속되어 있다.

콘덴서(C1(C2∼C4))의 양단에는, 부하(LD1(LD2∼LD4))와 저항(Rs)의 직렬회로가 접속된다. 다이오드(D11(D12∼D14))의 애노드는 2차코일(Ns)의 타단과 콘덴서(C1(C2∼C4))에 접속된다.

코일(N1(N2, N3, N4))과 코일(S1(S2, S3, S4))은 다이오드가 반파정류하는 전류가 균형화 되도록 자기적(磁氣的)으로 결합되어 트랜스포머(T1(및 T2, T3, T4))를 구성하고 있다.

즉 각각의 직렬회로는 직렬접속된 2개의 코일을 구비하고, 2개의 코일 각각이 트랜스포머의 1차코일 및 2차코일로서 전자결합(電磁結合)된다.

실시예2의 접속에서는, 트랜스포머(T1(T2, T3, T4))의 코일(N1(N2, N3, N4))과 코일(S1(S2, S3, S4))은 그 특성으로부터 코일(N1(N2, N3, N4))과 코일(S1(S2, S3, S4))에 흐르는 전류가 동일하게 되어, 콘덴서(C1, C2, C3, C4)에는 동일한 전류가 흐른다. 따라서 콘덴서(C1, C2, C3, C4)에 접속되는 부하(LD1, LD2, LD3, LD4)에는 균형화 된 전류가 흐른다. 따라서 실시예1에 관한 전류 균형화 장치와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 직렬회로에 2개의 코일이 접속되기 때문에, 밸런스 트랜스포머로서 사용하는 트랜스포머가 작아지게 될 수 있어 동일한 트랜스포머를 사용할 수 있다.

(실시예3)

도3은 본 발명의 실시예3에 관한 전류 균형화 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도3에 나타나 있는 실시예3에 있어서 전력공급수단(10)의 출력에는, 코일(N1)과 콘덴서(C1, C11) 및 다이오드(D1, D11)로 구성되는 제1반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제1직렬회로와, 코일(N2)과 콘덴서(C2, C12) 및 다이오드(D2, D12)로 구성되는 제2반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제2직렬회로와, 코일(N3)과 콘덴서(C3, C13) 및 다이오드(D3, D13)로 구성되는 제3반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제3직렬회로와, 코일(N4)과 콘덴서(C4, C14) 및 다이오드(D4, D14)로 구성되는 제4반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제4직렬회로가 접속되어 있다.

또한 코일(S1)과 코일(S2)과 코일(S3)과 코일(S4)이 폐루프(closed loop)로 접속되고, 코일(N1(N2, N3, N4))과 코일(S1(S2, S3, S4))은 서로 전자적으로 결합되어 트랜스포머(T1∼T4)를 구성한다. 즉 각각의 직렬회로가 1개의 코일을 구비하고, 각각의 코일에 전자결합된 코일이 직렬접속되어 폐루프를 구성하여, 코일(S1)과 코일(S2)과 코일(S3)과 코일(S4)에는 동일한 전류가 흐르게 된다.

다이오드(D1(D2, D3, D4))에 의하여 반파정류된 전류가 코일(N1(N2, N3, N4))에 흐르고, 이 전류와 코일(S1(S2, S3, S4))에 흐르는 전류가 균형화 되도록 자기적으로 결합되어 트랜스포머(T1(T2, T3, T4))가 되어 있다. 따라서 실시예3의 접속에서는, 트랜스포머(T1(T2, T3, T4))의 코일(N1(N2, N3, N4))과 코일(S1(S2, S3, S4))은 그 특성으로부터 코일(N1(N2, N3, N4))과 코일(S1(S2, S3, S4))에 흐르는 전류가 동일하게 되어, 콘덴서(C1, C2, C3, C4)에는 동일한 전류가 흐른다. 따라서 콘덴서(C1, C2, C3, C4)에 접속되는 부하(LD1, LD2, LD3, LD4)에는 균형화 된 전류가 흐른다. 따라서 실시예1에 관한 전류 균형화 장치와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 밸런스 트랜스포머로서 동일한 트랜스포머를 사용할 수 있다.

(실시예4)

도4는 본 발명의 실시예4에 관한 전류 균형화 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도4에 나타나 있는 실시예4에 있어서 전력공급수단(10)의 출력에는, 코일(N1)과 콘덴서(C1, C11) 및 다이오드(D1, D11)로 구성되는 제1반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제1직렬회로와, 코일(S1)과 코일(N2)과 콘덴서(C2, C12) 및 다이오드(D2, D12)로 구성되는 제2반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제2직렬회로와, 코일(S2)과 코일(N3)과 콘덴서(C3, C13) 및 다이오드(D3, D13)로 구성되는 제3반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제3직렬회로와, 코일(S3)과 콘덴서(C4, C14) 및 다이오드(D4, D14)로 구성되는 제4반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제4직렬회로가 접속되어 있다.

코일(N1(N2, N3))과 코일(S1(S2, S3))은 다이오드가 반파정류하는 전류가 균형화 되도록 자기적으로 결합되어 트랜스포머(T1(T2, T3))가 되어 있다. 즉 1개의 코일을 구비하는 직렬회로와 2개의 코일을 구비하는 직렬회로를 구비하고, 각각의 코일이 트랜스포머의 1차 및 2차코일로서 전자결합된다.

실시예4의 접속에서는, 트랜스포머(T1(T2, T3))의 코일(N1(N2, N3))과 코일(S1(S2, S3))은 그 특성으로부터 코일(N1(N2, N3))과 코일(S1(S2, S3))에 흐르는 전류가 동일하게 되어, 콘덴서(C1, C2, C3, C4)에는 동일한 전류가 흐른다. 따라서 콘덴서(C1, C2, C3, C4)에 접속되는 부하(LD1), 부하(LD2), 부하(LD3), 부하(LD4)에는 균형화 된 전류가 흐른다. 따라서 실시예1에 관한 전류 균형화 장치와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 실시예4는 실시예2 및 실시예3의 코일(N4)과 코일(S4)로 이루어지는 트랜스포머(T4)를 제거할 수 있기 때문에, 전류 균형화 장치를 저렴하게 구성할 수 있다.

(실시예5)

도5는 본 발명의 실시예5에 관한 전류 균형화 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도5에 나타나 있는 실시예5에 있어서 전력공급수단(10)의 출력에는, 코일(N3)과 코일(N1)과 콘덴서(C1, C11) 및 다이오드(D1, D11)로 구성되는 제1반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제1직렬회로와, 코일(N3)과 코일(S1)과 콘덴서(C2, C12) 및 다이오드(D2, D12)로 구성되는 제2반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제2직렬회로와, 코일(S3)과 코일(N2)과 콘덴서(C3, C13) 및 다이오드(D3, D13)로 구성되는 제3반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제3직렬회로와, 코일(S3)과 코일(S2)과 콘덴서(C4, C14) 및 다이오드(D4, D14)로 구성되는 제4반파 2배전압 정류회로로 이루어지는 제4직렬회로가 접속되어 있다.

코일(N1(N2, N3))과 코일(S1(S2, S3))은 다이오드가 반파정류하는 전류가 균형화 되도록 자기적으로 결합되어 트랜스포머(T1(T2, T3))가 되어 있다. 실시예5의 접속에서는, 트랜스포머(T1(T2, T3))의 코일(N1(N2, N3))과 코일(S1(S2, S3))은 그 특성으로부터 코일(N1(N2, N3))과 코일(S1) 및 S2, S3)에 흐르는 전류가 동일하게 되어, 콘덴서(C1, C2, C3, C4)에는 동일한 전류가 흐른다. 따라서 콘덴서(C1, C2, C3, C4)에 접속되는 부하(LD1, LD2, LD3, LD4)에는 균형화 된 전류가 흐른다. 따라서 실시예1에 관한 전류 균형화 장치와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 실시예5는 실시예2 및 실시예3의 코일(N4)과 코일(S4)로 이루어지는 트랜스포머(T4)를 제거할 수 있기 때문에, 전류 균형화 장치를 저렴하게 구성할 수 있다.

(반파 배전압 정류회로의 예)

다음에 실시예1 내지 실시예5에 사용되는 배전압 정류회로에 대한 예를 설명한다. 도6은 반파 2배전압 정류회로의 일례를 나타내는 도면이다. 도6에 나타나 있는 반파 2배전압 정류회로는, 도1 내지 도5에 나타나 있는 반파 2배전압 정류회로에 대응하는 것으로서, 교류전압을 입력하는 트랜스포머(T)에 있어서 2차코일(S)의 일단은 콘덴서(C1)의 일단에 접속되고, 콘덴서(C1)의 타단은 다이오드(D1)의 캐소드와 다이오드(D2)의 애노드에 접속된다. 다이오드(D2)의 캐소드는 콘덴서(C2)의 일단과 부하(RL)의 일단에 접속되고, 다이오드(D1)의 애노드는 콘덴서(C2)의 타단과 부하(RL)의 타단에 접속된다. 콘덴서(C2)의 양단출력전압은, 콘덴서(C1)의 양단전압(VDC)의 2배의 반파전압이 된다.

도7은 반파 3배전압 정류회로의 일례를 나타내는 도면이다. 도7에 나타나 있는 반파 3배전압 정류회로는, 교류전압을 입력하는 트랜스포머(T)에 있어서 2차코일(S)의 일단은 다이오드(D1)의 애노드와 콘덴서(C2)의 일단에 접속되고, 다이오드(D1)의 캐소드는 다이오드(D2)의 애노드와 콘덴서(C1)의 일단과 콘덴서(C3)의 일단에 접속된다. 콘덴서(C1)의 타단은 2차코일(S)의 타단과 부하(RL)의 일단에 접속된다. 다이오드(D2)의 캐소드는 콘덴서(C2)의 타단과 다이오드(D3)의 애노드에 접속되고, 다이오드(D3)의 캐소드는 콘덴서(C3)의 타단과 부하(RL)의 타단에 접속된다. 콘덴서(C1)와 콘덴서(C3)의 직렬회로의 양단출력전압은, 콘덴서(C1)의 양단전압(VDC)의 3배의 반파전압이 된다.

도8은 반파 4배전압 정류회로의 일례를 나타내는 도면이다. 도8에 나타나 있는 반파 4배전압 정류회로는, 교류전압을 입력하는 트랜스포머(T)에 있어서 2차코일(S)의 일단은 콘덴서(C1)의 일단에 접속되고, 콘덴서(C1)의 타단은 콘덴서(C3)의 일단과 다이오드(D1)의 캐소드와 다이오드(D2)의 애노드에 접속된다. 다이오드(D1)의 애노드는 2차코일(S)의 타단과 콘덴서(C2)의 일단과 부하(RL)의 일단에 접속된다.

다이오드(D2)의 캐소드는 콘덴서(C2)의 타단과 콘덴서(C4)의 일단과 다이오드(D3)의 애노드에 접속되고, 다이오드(D3)의 캐소드는 콘덴서(C3)의 타단과 다이오드(D4)의 애노드에 접속된다. 다이오드(D4)의 캐소드는 콘덴서(C4)의 타단과 부하(RL)의 타단에 접속된다. 콘덴서(C2)와 콘덴서(C4)의 직렬회로의 양단출력전압은, 콘덴서(C1)의 양단전압(VDC)의 4배의 반파전압이 된다.

도9는 양파 배전압 정류회로의 일례를 나타내는 도면이다. 도9에 나타나 있는 양파 배전압 정류회로는, 교류전압을 입력하는 트랜스포머(T)에 있어서 2차코일(S)의 일단은 다이오드(D1)의 애노드와 다이오드(D2)의 캐소드에 접속되고, 다이오드(D1)의 캐소드는 콘덴서(C1)의 일단과 부하(RL)의 일단에 접속된다. 2차코일(S1)의 타단은 콘덴서(C1)의 타단과 콘덴서(C2)의 일단에 접속되고, 콘덴서(C2)의 타단은 다이오드(D2)의 애노드와 부하(RL)의 타단에 접속된다. 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)의 직렬회로의 양단출력전압은, 2차코일(S1) 전압의 양파 2배 전압이 얻어진다.

이상과 같이 본 발명의 전류 균형화 장치에 있어서의 배전압 정류회로의 회로예를 나타내었지만, 배전압 정류회로로서는 이들에 한정되는 것은 아니다.

(실시예6)

도10은 본 발명의 실시예6에 있어서 전류 균형화 장치의 구성도이다. 도10에 나타나 있는 실시예6의 전류 균형화 장치는, 도1에 나타나 있는 실시예1의 전류 균형화 장치에 있어서 트랜스포머(T)를 대신하여 트랜스포머(Ta)를 설치함과 아울러, 다이오드(D100, D101), 콘덴서(C100)를 설치한 점이 다르다.

트랜스포머(Ta)는, 1차코일(Np)과 2차코일(Ns)을 구비함과 아울러 직렬로 접속된 제1의 2차코일(Ns1) 및 제2의 2차코일(Ns2)을 구비한다. 제1의 2차코일(Ns1)의 일단에는 다이오드(D100)의 애노드가 접속되고, 다이오드(D100)의 캐소드에는 다이오드(D101)의 캐소드와 콘덴서(C100)의 일단과 저항(Rs)과 저항(Ris)이 접속된다.

제1의 2차코일(Ns1)의 타단과 제2의 2차코일(Ns2)의 일단에는 콘덴서(C100)의 타단과 부하(LD1)의 일단과 부하(LD2)의 일단이 접속되고, 제2의 2차코일(Ns2)의 타단은 다이오드(D101)의 애노드가 접속된다.

또 콘덴서(C100)는 전압원(電壓源)이어도 좋다. 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)는 부하의 임피던스 차이에 의해서도 전류가 일정하게 되도록 전압이 조정된다. 콘덴서(C1(C2))의 전압은, 부하(LD1(LD2))의 전압과 저항(Rs)의 전압과 콘덴서(C100)의 전압의 총합계와 동일하다. 이 때문에 사용하는 다이오드의 내압(耐壓)을 낮게 할 수 있기 때문에, 부하인 LED의 직렬수를 증가시킬 수 있다. 또한 동일한 개수의 부하를 사용하는 경우에는, 밸런스 트랜스포머나 배전압 정류회로의 사용 개수를 감소시킬 수 있다.

또한 부하의 이상 시에 콘덴서(C1, C2)의 전압이 변화하기 때문에, 콘덴서(C1, C2)의 전압이 어떤 정해진 범위 이외일 때에 부하의 이상을 검출할 수 있고, 이 검출전압이 낮아지기 때문에 보호회로를 저렴하게 구성할 수 있다는 이점이 있다.

또 실시예6에 있어서 전류 균형화 장치의 배전압 정류회로로서는, 도2 내지 도5에 나타나 있는 배전압 정류회로가 사용된다.

또한 실시예6에 있어서 전류 균형화 장치의 A부의 밸런스 트랜스포머 회로를, 도2부터 도5에 나타나 있는 밸런스 트랜스포머 회로로 치환하여도 좋다.

또한 본 발명의 전류 균형화 장치는, 예를 들면 LED 조명기구, LCD B/L(LCD 백라이트) 모듈, LCD 표시기기에 적용할 수 있다.

LED 조명기구(LED 照明器具)는, 상용교류전원(商用交流電源)으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치와, 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군(負荷群) 각각에 있어서의 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를 구비한다.

LCD 백라이트 모듈(LCD Back/Light module)은, LCD 셀(LCD cell)과, 상용교류전원으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 배전압 정류회로의 각각의 출력에 LCD 셀을 발광시키는 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를 구비한다.

LCD 표시기기(LCD 表示機器)는, LCD 셀과, 상용교류전원으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치와, 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 배전압 정류회로의 각각의 출력에 LCD 셀을 발광시키는 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를 구비한다. LCD 표시기기는 텔레비전, 모니터, 간판 등에 이용된다.

본 발명은, 예를 들면 액정 디스플레이의 백라이트로서 사용되는 LED를 점등시키기 위한 LED 점등장치나 LED 조명에 적용할 수 있다.

10 : 전력공급수단
Vin : 직류전원
QL, QH : 스위칭 소자
D1∼D4, D11∼D14, DL, DH : 다이오드
Cri : 전류공진 콘덴서
C1∼C4, C11∼C14 : 콘덴서 T, Ta, T1∼T4 : 트랜스포머
Np, N1∼N4 : 1차코일 Ns, S1∼S4 : 2차코일
Vref : 기준전원 LD1∼LD4 : 부하

Claims

교번전류(交番電流)를 출력하는 전력공급수단(電力供給手段)과,
상기 전력공급수단의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자(整流素子) 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로(倍電壓整流回路)가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로를
구비하고,
상기 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 부하를 접속하여 이루어지는 복수의 부하군(負荷群)이 접속되고,
상기 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 부하에 흐르는 전류가, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력(電磁力)에 의거하여 균형화 되는 것을 특징으로 하는 전류 균형화 장치(電流均衡化裝置).
제1항에 있어서,
상기 부하가 정류특성(整流特性)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 균형화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 교번전류가 정현파(正弦波) 모양의 전류인 것을 특징으로 하는 전류 균형화 장치.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 배전압 정류회로는, 반파 2배전압 정류회로(半波二倍電壓整流回路)인 것을 특징으로 하는 전류 균형화 장치.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 직렬회로에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출수단(電流檢出手段)과,
상기 전류검출수단에 의하여 검출된 전류검출값과 기준값을 비교하는 비교수단(比較手段)과,
상기 비교수단의 출력에 따라 상기 교번전류를 제어하는 제어회로(制御回路)를
구비하는 것을 특징으로 하는 전류 균형화 장치.
1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서,
복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 부하에 흐르는 전류를, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 것을 특징으로 하는 멀티 부하(multi 負荷)의 전류 균형화 방법.
상용교류전원으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치와,
상기 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를
구비하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구(LED 照明器具).
LCD 셀(LCD cell)과,
상용교류전원으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 상기 LCD 셀을 발광시키는 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를
구비하는 것을 특징으로 하는 LCD 백라이트 모듈(LCD Back/Light module).
LCD 셀과,
상용교류전원으로부터의 교류전력을 임의의 교번전력으로 변환하여 교번전류를 공급하는 전력변환장치와,
상기 전력변환장치의 출력에 접속되고 또한 1 이상의 코일과, 정류소자 및 콘덴서로 구성되는 배전압 정류회로가 직렬로 접속되는 복수의 직렬회로에 있어서, 복수의 상기 배전압 정류회로의 각각의 출력에 상기 LCD 셀을 발광시키는 1 이상의 LED 부하를 접속하여 구성된 복수의 부하군 각각에 있어서의 상기 1 이상의 LED 부하에 흐르는 전류를, 상기 1 이상의 코일에 발생하는 전자력에 의거하여 균형화 하는 전류 균형화 장치를
구비하는 것을 특징으로 하는 LCD 표시기기(LCD 表示機器).